GPON突发模式接收器的FPGA芯片解决方案

　　AIL相位修正

　　传统的BMR使用时钟数据恢复（CDR）在OLT中产生上行采样时钟。如前所述，用于GPON应用的时钟方法要求专用的大功率电路，以满足挑战性的速度和上行通路的锁定时间要求。因为GPON的物理层是基于现有的TDM设备，GPON其本身的性质是时间环，意为在OLT本地的参考时钟可以作为参考时钟来采样输入数据。AIL利用这个本地OLT时钟源产生本地的625MHz时钟。这个时钟用来对输入数据采样，对连续突发模式进行动态延时，端接多个ONU时补偿上行通路的相位变化。

　　128个抽头的延时（每个45ps）使能多个输入数据的连续周期，在延时链路中任何时间都能进行采样。自适应输入逻辑（AIL）监控这个输入数据的多个采样，动态调整时钟，数据相位关系，直到找到有效的采样点。含有数据、转换、抖动和噪声的输入数据信号通过延时链路。于是AIL通过延时链滑动捕获窗，根据单独的数据转换寻找稳定的数据。一旦发现稳定的数据，AIL将继续监控输入和数据，动态补偿由于工艺、电压和温度而引起的低频抖动，漂移和变化。用延时链建立数据的多个复本的新方法提供了比用高速时钟采样数据功耗低的解决方案。图三为对AIL方法的观察。

（图三　AIL数据延时波形）

　　AIL窗用来从延时链获取采样数据。这个窗含有边沿检测寄存器和中心抽头采样寄存器。中心抽头寄存器是采样到数据的实际寄存器，随后再送到FPGA。边沿检测寄存器是窗的"眼睛和耳朵"，因为其反馈提供了进行研究算法的信息。在最大的窗，采样寄存器的每个边有4个边沿检测寄存器。图四展示了AIL窗的寄存器分布和窗的大小。

（图四　用户选择AIL窗口的大小）

　　最坏的捕获时间是窗口的中心正对数据转换时。于是窗口开始搜索无噪声的数据，比较从边沿检测采样到的数据和中心抽头寄存器的数据。根据这些值，窗口以90ps步长单方向地连续移动，直到找到稳定的数据。一旦找到稳定的数据，AIL继续跟踪时钟，数据相位关系，补偿低速抖动，漂移以及工艺、电压和温度的变化。图五展示了搜索过程。

（图五　数据采集时的窗口移动图）

　　通过计算最差情况的数据有效时期来确定窗口的大小，如图六所示。用户选择最大的窗以适配计算出最坏情况窗。例如，上行GPON应用中数据时期为800ps。GPON规范允许的抖动为0.4UI，结果数据有效时期为480ps (800ps~320ps)。因此，从所提供的GUI中选择400ps的窗口尺寸。

（图六　数据有效窗口大小）

　　一旦确定了窗口大小，就可以考虑窗口的移动。对AIL捕获的最差情况是必须解决160ps抖动，即转换中心的起始点，如图七所示。根据90ps步长，针对AIL采用有效数据的中心抽头寄存器要用2个延时步长(180ps)，针对在无噪声环境中的整个窗口，要4个延时步长。记住用户从中心抽头寄存器看到数据，因此对于用户接收，检测有效数据，不需要整个窗在在无噪声的环境中。因为每个延时步长，AIL需要4个转换，在8个数据转换之后，用户会看到有效的中心抽头数据，在16个数据转换内整个窗在无噪声的环境中。针对初始数据采集时间，两者皆好且符合GPON规范。

（图七　GPON搜索实例）