WO2017152811A1

WO2017152811A1 - 光噪去除电路、光接收器以及光芯片

Info

Publication number: WO2017152811A1
Application number: PCT/CN2017/075622
Authority: WO
Inventors: 刘若鹏; 许伟成; 范林勇; 肖光锦
Original assignee: Kuang Chi Intelligent Photonic Technology Ltd
Current assignee: Kuang Chi Intelligent Photonic Technology Ltd
Priority date: 2016-03-08
Filing date: 2017-03-03
Publication date: 2017-09-14
Anticipated expiration: 2018-09-08
Also published as: JP6955505B2; EP3429097B1; US20180367221A1; US10567088B2; JP2019511171A; EP3429097A1; EP3429097A4; KR102057726B1; KR20180114117A

Abstract

本发明涉及一种光噪去除电路、光接收器以及光芯片，其中，光噪去除电路包括：噪声过滤单元，该噪声过滤单元的输入端接收来自光电转换单元的电信号，该噪声过滤单元用于过滤掉该电信号中由于环境光而生成的噪声电信号并在输出端输出目标脉冲信号；以及比较单元，该比较单元的第一输入端耦接至该噪声过滤单元的输出端以接收该目标脉冲信号，该比较单元用于根据该目标脉冲信号与参考电压之间的比较来输出数字信号。实施本发明，能够有效地提高接收光信号的质量。

Description

发明名称：光噪去除电路、光接收器以及光芯片技术领域

[0001] 本发明涉及可见光通信技术，尤其涉及光噪去除电路、光接收器以及光芯片。

背景技术

[0002] 可见光通信技术是一种在 LED

技术上发展起来的新型无线光通信技术。通过 LED光源的高频率闪烁来进行通信，可见光通信的传输速率最高达每秒千兆。可见光通信有着相当丰富的频谱资源，这是包括微波通信在内的一般无线通信无法比拟的。同吋，可见光通信可以适用任何通信协议、适用于任何环境，并且可见光通信的设备架设灵活便捷、成本低廉，适合大规模普及应用。

[0003] 可见光通信系统利用可见光进行近距离通信，可见光的指向性高，不能穿透障碍物，比使用无线通信方式具有更高的安全性。目前已有一些可见光通信系统幵始应用，如光子物联网中的光子门禁系统、光子支付等。随着诸如手机之类的便携式设备的日益普及，可以利用手机的闪光灯功能将手机用作光子客户端，这大大地降低了可见光通信的应用门槛，而且由于手机原本就是用户随身携带的，因此不会对用户造成额外负担。

技术问题

[0004] 但是，日常利用手机等便携式光子客户端进行的可见光通信一般都是在有环境光的环境中。光子接收端在接收到光子客户端发出的光信号吋通过光电转换将该光信号转换为有意义的电信号。然而，在环境光的照射下，光子接收端仍然会将毫无疑义的环境光转换成无用的电信号，这些无用的电信号是噪声信号，干扰了光子接收器正确地接收光子客户端发出的光信号。

[0005] 因此，本领域亟需一种能够改善光信号的接收的技术。

问题的解决方案

技术解决方案

[0006] 根据本发明的一方面，提供了一种光噪去除电路，包括：噪声过滤单元，该噪声过滤单元的输入端接收来自光电转换单元的电信号，该噪声过滤单元用于过滤掉该电信号中由于环境光而生成的噪声电信号并在输出端输出目标脉冲信号；以及比较单元，该比较单元的第一输入端耦接至该噪声过滤单元的输出端以接收该目标脉冲信号，该比较单元用于根据该目标脉冲信号与参考电压之间的比较来输出数字信号。

[0007] 根据本发明的另一方面，提供了一种光接收器，包括：光电转换单元，该光电转换单元用于接收光信号并通过光电转换产生电信号；噪声过滤单元，该噪声过滤单元耦接至该光电转换单元，该噪声过滤单元用于过滤掉该电信号中由于环境光而生成的噪声电信号并在输出端输出目标脉冲信号；以及比较单元，该比较单元的第一输入端耦接至该噪声过滤单元的输出端以接收该目标脉冲信号，该比较单元用于根据该目标脉冲信号与参考电压之间的比较来输出数字信号

[0008] 根据本发明的第三个方面，提供了一种光芯片，包括：光电转换单元，该光电转换单元用于接收光信号并通过光电转换产生电信号；光噪去除单元，该光噪去除单元耦接至该光电转换单元，用于去除该电信号中的光噪声以输出数字电平信号；以及解码单元，该解码单元用于根据该数字电平信号的电平翻转情况输出信息比特以获得传输数据。

发明的有益效果

有益效果

[0009] 实施本发明，能够有效地提高接收光信号的质量。

对附图的简要说明

附图说明

[0010] 在结合以下附图阅读本公幵的实施例的详细描述之后，能够更好地理解本发明的上述特征和优点。在附图中，各组件不一定是按比例绘制，并且具有类似的相关特性或特征的组件可能具有相同或相近的附图标记。

[0011] 图 1是示出了可在其中实践本发明的可见光通信系统的简化框图；

[0012] 图 2是示出了根据本发明的一方面的解码单元的简化框图；

[0013] 图 3是示出了根据本发明的一方面的解码单元的解码结果的示意图； [0014] 图 4是示出了根据本发明的另一方面的光接收单元的框图；

[0015] 图 5是示出了根据本发明的第一实施例的光接收器的各组件的框图；

[0016] 图 6是示出了在无环境光的条件下光电转换单元生成的目标电信号的示意图； [0017] 图 7是示出了在有环境光且无信号光源的条件下光电转换单元生成的噪声电信号的示意图；

[0018] 图 8是示出了在有环境光且有信号光源的条件下光电转换单元生成的电信号的示意图；

[0019] 图 9是示出了光噪过滤单元输出的目标脉冲信号的示意图；

[0020] 图 10是示出了目标脉冲信号经滤波后的信号示意图；

[0021] 图 11是示出了比较器输出的数字电平信号的示意图；

[0022] 图 12是示出了根据本发明的第二实施例的光接收器的各组件的框图；

[0023] 图 13是示出了根据本发明的第三实施例的光接收器的各组件的框图。

本发明的实施方式

[0024] 以下结合附图和具体实施例对本发明作详细描述。注意，以下结合附图和具体实施例描述的诸方面仅是示例性的，而不应被理解为对本发明的保护范围进行任何限制。

[0025] 图 1示出了可在其中实践本发明的可见光通信系统的简化框图。可见光通信系统 100包括光子客户端 110和光子接收端 120。光子客户端 110包括编码单元 111。编码单元 111接收原始通信数据。原始通信数据可以是与光子客户端 110要传达给光子接收端的任何信息数据，例如，用户身份（ID) 信息、操作指令等等。

[0026] 编码单元 111可以采用任何编码方式来编码原始通信数据。编码单元 111将经编码信号输出至光发射单元 113。光发射单元 113可以例如通过以发光表示逻辑高、而以不发光表示逻辑低（或反之）来将接收到的经编码信号以可见光的形式发送出去。光发射单元 113可以是 LED或其他具有发光功能的元件。光子客户端 1 10可以是光子物联网，例如光子门禁系统中的便携式设备，诸如手机、平板电脑、 PDA和光钥匙等等。光钥匙即基于可见光通信的可实现打幵门锁的钥匙，也可以称为光子钥匙。此吋，光发射单元 113可以是手机上的闪光灯或者是外接在手机上的具有发光功能的元件。

[0027] 处理单元 112可以控制编码单元 111、光发射单元 113的操作。处理单元 112可以是通用处理器、数字信号处理器（DSP) 等。通用处理器可以是微处理器，但在替换方案中，该处理单元 112也可以是任何常规的处理器、控制器、微控制器、或状态机。处理单元 112还可以被实现为计算设备的组合，例如 DSP与微处理器的组合、多个微处理器、与 DSP核心协作的一个或多个微处理器、或任何其他此类配置。

[0028] 光子接收端 120包括用于接收客户端 110发射的可见光信号、并将可见光信号转换为数字信号的光接收单元 123。例如，对于 LED灯产生的高频率闪烁，有光可代表逻辑高，无光可代表逻辑低，或反之，从而可将接收的可见光信号转换为电信号。光接收单元 123可包括光敏器件，例如光电三极管、光电二极管。利用光电三极管、光电二极管的电信号与光信号的特性，通过光电转换将形成电脉冲信号。

[0029] 解码单元 121接收由光接收单元 123输出的电信号并对其进行解码，以恢复出原始通信数据。处理单元 122可以控制解码单元 121、光接收单元 123的操作。处理单元 122可以是通用处理器、数字信号处理器（DSP) 等。通用处理器可以是微处理器，但在替换方案中，该处理单元 122也可以是任何常规的处理器、控制器、微控制器、或状态机。处理单元 122还可以被实现为计算设备的组合，例如 DS P与微处理器的组合、多个微处理器、与 DSP核心协作的一个或多个微处理器、或任何其他此类配置。

[0030] 光子接收端 120，特别是光子接收端 120中的解码单元 121和光接收单元 123可以被集成在光芯片中。该光芯片可用于光子门禁系统中的门禁端、光子锁系统中的光子锁受控端等等。

[0031] 图 2示出了根据本发明的一方面的解码单元 200的简化框图。根据本发明的一方面，该解码单元 200可根据数字电平信号的电平翻转情况输出信息比特以获得传输数据。

[0032] 具体而言，根据本发明的该方面，信号电平反转一次表示比特 1，信号电平不变表示比特 0，也就是说，用信号从高电平到低电平的一次跃迁来表示比特 1，或者用信号从低电平到高电平的一次跃迁表示比特 1，而不是用高电平本身表示比特 1。因此每次传输比特 1都会发生电平的跃迁，一组信号传输 5个比特 1会导致 5次电平跃迁，每次电平跃迁都使接收方能根据信号的实际到达来对自身吋钟进行重同步调整，这种发送方和接收方的同步机制能明显提高信号的传输效率

[0033] 如图 2所示，解码单元 200可包括判决单元 210。判决单元 210可响应于电平翻转输出信息比特 1，以及响应于电平维持不变输出信息比特 0，或者，判决单元 210 可响应于电平翻转输出信息比特 0，以及响应于电平维持不变输出信息比特 1。判决单元 210可以由逻辑器件组成的判决器、判决电路等硬件实现，也可以软件实现。

[0034] 图 3是示出了本发明的解码单元的解码结果的示意图，由图 3可知，假设信号在高电平与低电平之间跃迁吋表示比特 1，因此图中发送的信号为 01100001。

[0035] 经过进一步研究发现，在光芯片的使用过程中，环境光的存在导致光芯片正确接收和解码光信号的能力大大下降。因此，本发明的另一方面致力于提供了能降低环境光的噪声影响的光芯片。

[0036] 图 4是示出了根据本发明的一方面的光接收单元 400的框图。如图 4所示，光接收单元 400可包括光电转换单元 410。光电转换单元 410可用于接收光信号，并通过光电转换将收到的光信号转换成电信号。光电转换单元 410可包括光电三极管、光电二极管等。

[0037] 光电转换单元 410接收到的光信号可包括信号光源（例如，光子客户端的光发射单元）发出的带有通信数据的目标光信号，但是也可能包括作为噪声的环境光。因此，光电转换单元 410生成的电信号中可包括源于信号光源的目标电信号，也可包括源于环境光的噪声电信号。

[0038] 环境光严重影响了对目标光信号的正确接收，降低了光通信的吞吐量，甚至有可能导致通信失败。为此，根据本发明的一方面的光接收单元 400还可包括光噪去除单元 420以去除环境光噪声的影响。

[0039] 光电转换单元 410生成的电信号可包括源于信号光源的目标电信号，也可包括源于环境光的噪声电信号。如上所述，信号光源发射按一定规律高频闪烁的光信号，例如有光可代表逻辑高，无光可代表逻辑低。通过光电转换，光电转换单元 410得到的对应目标电信号相应地为一高低电平脉冲序列，例如，高电平对应于信号光源发光，低电平对应于信号光源不发光。然而，环境光一般是不变或变化可忽略不计的。因此，对应于环境光，光电转换单元 410生成的噪声电信号可近似为一直流信号，或幅值较小且变化缓慢的交流信号。所以，在存在环境光的条件下，光电转换单元 410在接收信号光源的目标光信号后生成的电信号是叠加了一噪声电信号的脉冲信号。

[0040] 鉴于此，光噪去除单元 420可包括噪声过滤单元 421。噪声过滤单元 421耦接至光电转换单元 410以接收光电转换单元 410生成的电信号。噪声过滤单元 421可过滤掉电信号中由于环境光而生成的噪声电信号，从而生成目标脉冲信号。该目标脉冲信号的脉冲序列可近似于目标电信号，例如具有与目标电信号变化一致的脉冲序列。

[0041] 光噪去除单元 420还可包括比较单元 422。比较单元 422的第一输入端可耦接至噪声过滤单元 421的输出端以接收目标脉冲信号。比较单元 422可基于该目标脉冲信号和参考电压的比较来输出数字电平信号。

[0042] 噪声过滤单元 421输出的目标脉冲信号尽管具有与目标电信号变化一致的脉冲序列，但是该目标脉冲信号的脉冲幅值一般较小，难以被用作数字电路的逻辑电平信号，比较单元 422可通过目标脉冲信号与参考电压的比较输出逻辑电平信号，例如取决于电源电压，高电平可达 3-5V。该参考电压的大小可以介于目标脉冲信号的脉冲序列的峰值和谷值之间。例如，在目标脉冲信号的电平高于参考电压吋（对应于目标脉冲信号的脉冲），比较单元 422可输出逻辑高电平，而在目标脉冲信号的电平低于参考电压吋（对应于目标脉冲信号的脉冲间隔），比较单元 422可输出逻辑低电平。由此，可以得到准确反映信号光源发射的目标光信号的数字逻辑的逻辑电平信号。

[0043] 在此情形中，解码单元所解码的对象即为该比较单元 422输出的数字电平信号。由于该数字电平信号是消除了光噪声的干净信号，因此可以提高解码单元的解码效率，进一步改善光通信吞吐量。

[0044] 在本实施例中的光噪去除单元还可以通过电路组件以电路的形式来实现，即作为光噪去除电路来进行实施。此吋的光噪去除电路包括噪声过滤单元，所述噪声过滤单元的输入端接收来自光电转换单元的电信号，所述噪声过滤单元用于过滤掉所述电信号中由于环境光而生成的噪声电信号并在输出端输出目标脉冲信号；以及比较单元，所述比较单元的第一输入端耦接至所述噪声过滤单元的输出端以接收所述目标脉冲信号，所述比较单元用于根据所述目标脉冲信号与参考电压之间的比较来输出数字信号。

[0045] 图 5是示出了根据本发明的第一实施例的光接收单元 500的各组件的框图。如图 5所示，光接收单元 500可包括光电三极管 Ql，以将光信号转换为电信号。作为替换，也可使用光电二极管等其他光敏器件作为光电转换单元。

[0046] 光接收单元 500还可包括二极管 D1和电阻 Rl。光电三极管 Q1的集电极耦接至电源电压 Vcc (例如， 5V) ，光电三极管 Q1的发射极耦接至电阻 R1的一端以及二极管 D1的正极，电阻 R1的另一端接地，这里电阻 R1起到箝位的作用，即电阻 R1 为箝位电阻。

[0047] 光接收单元 500还可包括电阻 R2和电容 Cl，以及运算比较器 CMP。电阻 R2的一端耦接至二极管 D1的负极，另一端耦接至电容 C1的一端和比较器 CMP的负输入端子，电容 C1的另一端接地。另外，比较器 CMP的正输入端子耦接至二极管 D1 的负极。比较器 CMP的输出端可输出数字电平信号 Vout，并通过电阻 R3耦接至电源电压 Vcc。

[0048] 在没有任何光（包括信号光源和环境光）照射光电三极管 Q1吋，光电三极管 Q 1处于截止状态，没有电流通过，节点 S1处电压为 0。相应地，二极管 D1也处于截止状态。

[0049] 当有光照射光电三极管 Q1吋（例如，信号光源、环境光源、或者同吋这两者），由于光电效应，产生通过光电三极管 Q1的电流，进而导致节点 S1上的电压波动。节点 S1上的该电压波动即代表了源于光电转换而生成的相应电信号。

[0050] 信号光源的目标光信号是高频闪烁的。在理想情况下，即没有环境光的条件下， S1上的生成的电信号为对应于目标光信号的目标电信号，该目标电信号为一高低电平的脉冲序列。图 6是示出了在无环境光的条件下光电转换单元生成的目标电信号的示意图。目标电信号的脉冲的幅值为 VI。 [0051] 在存在环境光但是没有信号光源的情况下，受环境光的照射，节点 S1上生成的电信号为对应于环境光的噪声电信号。图 7是示出了在有环境光且无信号光源的条件下光电转换单元生成的噪声电信号的示意图。一般情况下，环境光可被视为是不变或变化较慢的，因此，对应的噪声电信号可近似为一直流信号，大小为 V2，如图 7所示。

[0052] 在有信号光源照射同吋又存在环境光的条件下，节点 S1上可生成包含了目标电信号和噪声电信号两者的电信号。图 8是示出了在有环境光且有信号光源的条件下光电转换单元生成的电信号的示意图。如图 8所示，此吋的电信号是目标电信号的基础上叠加了一直流噪声电信号的脉冲信号，其脉冲的幅值为 V3=V1+V2，脉冲间隔处的电平为 V2。

[0053] 节点 SI处的电压是由光电转换导致的通过电阻 R1的电流（由光强决定）以及 R 1的阻值所决定的。光越强，电阻 R1越大，则节点 S1处的电压越大。一般而言，环境光的光强是小于信号光源（例如，闪光灯）的光强的。因此，在相对大小上， V1 > V2。

[0054] 假设，二极管 D1的导通电压为 V _T。通过选取适当的 R1阻值，可以使得在 V1>V T≥V2。即，在只有环境光的条件下，直流噪声电信号不足以使二极管 D1导通。 D1—直处于截止状态，节点 S2上的电压也一直为 0。但是在只有信号光源、或者在既有信号光源又有环境光的条件下，产生的电信号（包括目标电信号和噪声电信号）可以使二极管 D1按照目标电信号的脉冲序列而有规律地导通和截止，从而在节点 S2上产生与目标电信号对应的目标脉冲信号。该目标脉冲信号具有与目标电信号变化一致的脉冲序列，并且脉冲幅值：

[0055] V4=V1-V _T，只有信号光源但无环境光的照射条件；以及

[0056] V4=V3-V _T=V1+V2-V _τ，既有信号光源又有环境光的照射条件。

[0057] 图 9是示出了该目标脉冲信号的示意图。如图 9所示，该目标脉冲信号具有与目标电信号变化一致的脉冲序列，区别仅在于脉冲幅值 V4≤V1。

[0058] 此处，二极管 D1起到了过滤光噪的作用，可对应于图 4的噪声过滤单元 421。一些情况下，环境光也是以一定频率变化的，例如日光灯，只是与信号光源的闪烁频率相比可以忽略不计，本文中也因此将噪声电信号近似为直流信号。但是此吋，产生的噪声电信号仍有可能影响最终的逻辑输出。因此，通过二极管 D1 过滤掉噪声电信号，极大地提高了接收精度。

[0059] 二极管 D1的负极耦接至比较器 CMP的正输入端子，即将该目标脉冲信号送至比较器 CMP作为其正输入。比较器 CMP具有两个输入端子，为正输入端子和负输入端子。当比较器 CMP的正输入大于负输入吋，输出逻辑高，例如 TTL电平 3 V，这取决于电源电压 Vcc，否则输出逻辑低，例如 TTL电平 0V。

[0060] 比较器 CMP的负输入端子耦接至电阻 R2和电容 C1的连接点 S3。这里，电阻 R2 和 C1可构成低通滤波器，以对目标脉冲信号进行滤波。对任何一个信号 A 0都可以使用傅立叶级数展幵：

[0061]

[0062] 故经过低通滤波器滤波后，理想情况只有直流分量通过。对于 RC滤波器，其传递函数为

为输入信号频率，

吋，

，当

吋，增益

0 < |ϋ( · | i

。实际电路中，该 RC低通滤波器并未过滤掉除直流外的所有频率分量，因此，经过低通滤波，在节点 S3处输出目标脉冲信号中的近似直流分量，其幅值介于 0 ~V4之间，具体取决于 R2、 C1值。图 10是示出了目标脉冲信号经滤波后的信号，即 V5的示意图。

[0063] 节点 S3处的经滤波信号被输入到比较器 CMP的负输入端。比较器 CMP可输出数字电平信号，该数字电平信号为逻辑电平信号，例如逻辑 1为 TTL高电平（诸如 3V) ，逻辑 0为 TTL低电平（诸如 0V) 。图 11是示出了比较器输出的数字电平信号的示意图。

[0064] 这里的比较器 CMP可对应于图 4的比较单元 422。 R2和 C1构成的低通滤波器为比较器 CMP提高了供比较之用的参考电压，因此可被视为参考电压生成单元。

[0065] 图 12是示出了根据本发明的第二实施例的光接收单元 1200的各组件的框图。类似于图 5，光接收单元 1200可包括光电三极管 Ql，以将光信号转换为电信号。作为替换，也可使用光电二极管等其他光敏器件作为光电转换单元。

[0066] 光接收单元 1200还可包括电容 C1和电阻 Rl。光电三极管 Q1的集电极耦接至电源电压 Vcc (例如， 5V) ，光电三极管 Q1的发射极耦接至电阻 R1的一端以及电容 C1的一端，电阻 R1的另一端接地。

[0067] 光接收单元 1200还可包括分压电阻和三极管 Q2。电容 C1的另一端耦接至分压电阻中间节点。该分压电阻包括电阻 R2和 R3。 R2和 R3的该中间节点还被耦接至三极管 Q2的基极。 R2和 R3的另一端分别耦接至电源电压 Vcc和接地。三极管 Q2 的发射极接地，而其集电极通过电阻 R4耦接至电源电压，该集电极还用于输出数字电平信号 Vout。

[0068] 类似于上文参考图 5描述的，在没有任何光（包括信号光源和环境光）照射光电三极管 Q1吋，光电三极管 Q1处于截止状态，没有电流通过，节点 S1处电压为 [0069] 当有光照射光电三极管 Ql吋（例如，信号光源、环境光源、或者同吋这两者) ，由于光电效应，产生通过光电三极管 Q1的电流，进而导致节点 S1上的电压波动。节点 S1上的该电压波动即代表了源于光电转换而生成的相应电信号。

[0070] 分压电阻 R2、 R3的值决定了节点 S4处的基础电压

。容易理解，在没有光照射光电三极管 Q1吋，该基础电压即为三极管 Q2的偏置电压。

[0071] 信号光源的目标光信号是高频闪烁的。在理想情况下，即没有环境光的条件下， S1上的生成的电信号为对应于目标光信号的目标电信号，该目标电信号为一高低电平的脉冲序列。

[0072] 在存在环境光但是没有信号光源的情况下，受环境光的照射，节点 S1上生成的电信号为对应于环境光的噪声电信号。一般情况下，环境光可被视为是不变或变化较慢的，因此，对应的噪声电信号可近似为一直流信号。

[0073] 在有信号光源照射同吋又存在环境光的条件下，节点 S1上可生成包含了目标电信号和噪声电信号两者的电信号。此吋的电信号是目标电信号的基础上叠加了一直流噪声电信号的脉冲信号。

[0074] 电容 C1起到通交流、隔直流的作用。即，电信号中的直流分量无法到达节点 S4 处。如上所述，噪声电信号是直流信号、或近似直流信号。由此，电容 C1可以有效地过滤掉噪声电信号。所以， C1起到过滤噪声电信号的作用，对应于图 4的噪声过滤单元 421。到达节点 S4的目标脉冲信号则近似于目标电信号，例如具有与目标电信号变化一致的脉冲序列。

[0075] 通过设置分压电阻，可使基础电压 ^设为小于 Q2的导通电压，而在叠加了目标脉冲信号的电压后大于 Q2的导通电压。由此，三极管 Q2可按照目标电信号的脉冲序列而有规律地导通和截止。通过三极管 Q2的导通和截止，可在集电极输出相应的数字电平信号 Vout。

[0076] 在本实施例中，三极管 Q2通过节点 S4处的电压与自身导通电压的比较来输出数字电平信号，可对应于图 4的比较单元 422。由于参考电压是三极管 Q2自身的导通电压，因此，比较单元 222可被视为自身即包含了参考电压生成单元，或者参考电压生成单元是比较单元的一部分。

[0077] 图 13是示出了根据本发明的第三实施例的光接收单元 1300的各组件的框图。类似于图 12，光接收单元 1300可包括光电三极管 Ql，以将光信号转换为电信号。作为替换，也可使用光电二极管等其他光敏器件作为光电转换单元。

[0078] 光接收单元 1300还可包括电容 C1和电阻 Rl。光电三极管 Q1的集电极耦接至电源电压 Vcc (例如， 5V) ，光电三极管 Q1的发射极耦接至电阻 R1的一端以及电容 C1的一端，电阻 R1的另一端接地。

[0079] 光接收单元 1300还可包括第一分压电阻和比较器 CMP。电容 C 1的另一端耦接至分压电阻中间节点。该第一分压电阻包括电阻 R2和 R3。 R2和 R3的该中间节点还被耦接至比较器 CMP的正输入端子。 R2和 R3的另一端分别耦接至电源电压 Vc c和接地。

[0080] 光接收单元 1300还可包括第二分压电阻，后者包括电阻 R4和 R5。比较器 CMP 的负输入端子可耦接至第二分压电阻的中间节点， R4和 R5的另一端分别耦接至电源电压 Vcc和接地。

[0081] 图 13与图 12的电路从左侧起直至节点 S4都是一样的，即在节点 S4上可生成目标脉冲信号。区别在于图 13中使用比较器 CMP作为比较单元来执行比较和输出。即，目标脉冲信号被输入至比较器 CMP的正输入端子。比较器 CMP的负输入端子被耦接至第二分压电阻的中间节点，即 R4和 R5的连接点，以接收供比较之用的参考电压。在此意义上，第二分压电阻可被视为参考电压生成单元。

[0082] 容易理解，输入至比较器 CMP的负输入端子的该参考电压可介于目标脉冲信号的脉冲序列的峰值和谷值之间。由此， CMP可输出反映信号光源发射的目标光信号的数字逻辑的逻辑电平信号。

[0083] 尽管出于说明的目的描述了特定的实施例，但是容易理解，本发明的各方面并不限于这些特定实施例。参照特定实施例描述的一些组件可能不是必需的、可能有替换组件、或者还可能有额外的组件。例如，参照图 5描述的第一实施例中的比较器可用三极管或其他比较手段来实现。 [0084] 本领域的技术人员将理解，结合此处公幵的实施例描述的各种说明性逻辑块、模块、电路和算法可被实现为电子硬件、存储在存储器中或另一计算机可读介质中并由处理器或其它处理器设备执行的指令、或其组合。此处公幵的存储器可以是任何类型和大小的存储器，且可被配置成存储所需的任何类型的信息。为清楚地说明这一可互换性，以上已经以其功能的形式一般地描述了各种说明性组件、框、模块、电路、和步骤。此类功能如何被实现取决于施加在整体系统上的具体应用、设计选择和 /或设计约束。技术人员可针对每一具体应用以不同方式来实现所描述的功能，但此类实现决策不应被解读为致使脱离本公幵的范围。

[0085] 结合本文所公幵的实施例描述的各种说明性逻辑块、模块、和电路可用设计成执行本文所描述的功能的处理器、 DSP、专用集成电路（ASIC) 、 FPGA或其它可编程逻辑器件、分立门或晶体管逻辑、分立硬件组件、或其任何组合来实现或执行。处理器可以是微处理器，但在替代方案中，处理器可以是任何常规处理器、控制器、微控制器、或状态机。处理器还可以被实现为计算设备的组合，例如 DSP与微处理器的组合、多个微处理器、与 DSP核协同的一个或多个微处理器或任何其它此类配置。

[0086] 此处公幵的各实施例可被实现为硬件和被存储在硬件中的指令，这些指令可例如驻留在随机存取存储器（RAM) 、闪存、只读存储器（ROM) 、电可编程 RO M (EPROM) 、电可擦可编程 ROM (EEPROM) 、寄存器、硬盘、可移动盘、 CD-ROM. 或本领域中所知的任何其它形式的存储介质中。示例性存储介质被耦合到处理器，以使得处理器能从 /向该存储介质读取 /写入信息。替换地，存储介质可以被整合到处理器。处理器和存储介质可驻留在 ASIC中。

[0087] 提供对本公幵的先前描述是为使得本领域任何技术人员皆能够制作或使用本公幵。对本公幵的各种修改对本领域技术人员来说都将是显而易见的，且本文中所定义的普适原理可被应用到其他变体而不会脱离本公幵的精神或范围。由此，本公幵并非旨在被限定于本文中所描述的示例和设计，而是应被授予与本文中所公幵的原理和新颖性特征相一致的最广范围。

Claims

权利要求书

一种光噪去除电路，包括：

噪声过滤单元，所述噪声过滤单元的输入端接收来自光电转换单元的电信号，所述噪声过滤单元用于过滤掉所述电信号中由于环境光而生成的噪声电信号并在输出端输出目标脉冲信号；以及比较单元，所述比较单元的第一输入端耦接至所述噪声过滤单元的输出端以接收所述目标脉冲信号，所述比较单元用于根据所述目标脉冲信号与参考电压之间的比较来输出数字信号。如权利要求 1所述的光噪去除电路，其特征在于，所述噪声过滤单元包括：

二极管，所述二极管的正极耦接至所述光电转换单元、以及所述二极管的负极耦接至所述比较单元的所述第一输入端。

如权利要求 2所述的光噪去除电路，其特征在于，还包括：箝位电阻，所述箝位电阻与所述光电转换单元串联，所述箝位电阻的第一端耦接至所述光电转换单元的一端和所述二极管的正极，所述箝位电阻的第二端接地，以及所述光电转换单元的另一端接电源电压，所述箝位电阻将所述二极管的正极上的电压箝位至在无信号光源照射情况下小于所述二极管的导通电压、而在有信号光源照射的情况下大于所述二极管的导通电压的一电压水平。

如权利要求 2所述的光噪去除电路，其特征在于，还包括：参考电压生成单元，所述参考电压生成单元包括电阻和电容以构成低通滤波器，所述电阻的一端耦接至所述二极管的负极、另一端耦接至所述电容的一端和所述比较单元的第二输入端以提供所述参考电压，以及所述电容的另一端接地。

如权利要求 1所述的光噪去除电路，其特征在于，所述噪声过滤单元包括：

耦合电容，所述耦合电容的第一端耦接至所述光电转换单元、以及第二端耦接至所述比较单元的所述第一输入端。如权利要求 5所述的光噪去除电路，其特征在于，还包括：第一分压电阻，所述第一分压电阻的第一节点耦接至电源电压、第二节点接地、以及中间节点耦接至所述耦合电容的所述第二端和所述比较单元的所述第一输入端，所述中间节点处的电压在无所述信号光源照射情况下小于所述参考电压、而在有所述信号光源照射的情况下大于所述参考电压。

如权利要求 1所述的光噪去除电路，其特征在于，所述比较单元包括比较器，所述比较器的正输入端子是所述比较单元的所述第一输入端

、以及负输入端子接收所述参考电压。

如权利要求 7所述的光噪去除电路，其特征在于，还包括：参考电压生成单元，所述参考电压生成单元耦接至所述比较器的所述负输入端子以提供所述参考电压。

如权利要求 8所述光噪去除电路，其特征在于，所述参考电压生成单元包括：

第二分压电阻，所述第二分压电阻的第一节点耦接至电源电压、第二节点接地、以及中间节点耦接至所述比较器的所述负输入端子以提供所述参考电压。

如权利要求 1所述的光噪去除电路，其特征在于，所述比较单元包括三极管，所述三极管的基极是所述比较单元的所述第一输入端从而耦接至所述噪声过滤单元的输出端，所述三极管的发射极接地、以及集电极通过电阻耦接至电源电压，所述集电极用于输出所述数字信号，其中所述参考电压为所述三极管的导通电压。

一种光接收器，包括：

光电转换单元，所述光电转换单元用于接收光信号并通过光电转换产生电信号；

噪声过滤单元，所述噪声过滤单元耦接至所述光电转换单元，所述噪声过滤单元用于过滤掉所述电信号中由于环境光而生成的噪声电信号并在输出端输出目标脉冲信号；以及

比较单元，所述比较单元的第一输入端耦接至所述噪声过滤单元的输出端以接收所述目标脉冲信号，所述比较单元用于根据所述目标脉冲信号与参考电压之间的比较来输出数字信号。如权利要求 11所述的光接收器，其特征在于，所述光电转换单元包括光电三极管或光电二极管。

一种光芯片，包括：

光噪去除单元，所述光噪去除单元耦接至所述光电转换单元，用于去除所述电信号中的光噪声以输出数字电平信号；以及

解码单元，所述解码单元用于根据所述数字电平信号的电平翻转情况输出信息比特以获得传输数据。

如权利要求 13所述的光芯片，其特征在于，所述解码单元包括：判决单元，响应于电平翻转输出信息比特 1，以及响应于电平维持不变输出信息比特 0; 或者，

所述判决单元响应于电平翻转输出信息比特 0，以及响应于电平维持不变输出信息比特 1。

如权利要求 14所述的光芯片，其特征在于，所述电平翻转包括低电平到高电平的翻转和高电平到低电平的翻转两者。

如权利要求 13所述的光芯片，其特征在于，所述光噪去除单元包括：噪声过滤单元，所述噪声过滤单元的输入端接收来自所述光电转换单元的电信号，所述噪声过滤单元用于过滤掉所述电信号中由于环境光而生成的噪声电信号并在输出端输出目标脉冲信号；以及

比较单元，所述比较单元的第一输入端耦接至所述噪声过滤单元的输出端以接收所述目标脉冲信号，所述比较单元用于根据所述目标脉冲信号与参考电压之间的比较来输出所述数字电平信号。如权利要求 16所述的光芯片，其特征在于，所述噪声过滤单元包括：二极管，所述二极管的正极耦接至所述光电转换单元、以及所述二极管的负极耦接至所述比较单元的所述第一输入端。

如权利要求 17所述的光芯片，其特征在于，所述光噪去除单元还包括箝位电阻，所述箝位电阻与所述光电转换单元串联，所述箝位电阻的第一端耦接至所述光电转换单元的一端和所述二极管的正极，所述箝位电阻的第二端接地，以及所述光电转换单元的另一端接电源电压，所述箝位电阻将所述二极管的正极上的电压箝位至在无信号光源照射情况下小于所述二极管的导通电压、而在有信号光源照射的情况下大于所述二极管的导通电压的一电压水平。

如权利要求 17所述的光芯片，其特征在于，所述光噪去除单元还包括参考电压生成单元，所述参考电压生成单元包括电阻和电容以构成低通滤波器，所述电阻的一端耦接至所述二极管的负极、另一端耦接至所述电容的一端和所述比较单元的第二输入端以提供所述参考电压，以及所述电容的另一端接地。

如权利要求 16所述的光芯片，其特征在于，所述噪声过滤单元包括：耦合电容，所述耦合电容的第一端耦接至所述光电转换单元、以及第二端耦接至所述比较单元的所述第一输入端。

如权利要求 20所述的光芯片，其特征在于，所述光噪去除单元还包括第一分压电阻，所述第一分压电阻的第一节点耦接至电源电压、第二节点接地、以及中间节点耦接至所述耦合电容的所述第二端和所述比较单元的所述第一输入端，所述中间节点处的电压在无所述信号光源照射情况下小于所述参考电压、而在有所述信号光源照射的情况下大于所述参考电压。

如权利要求 16所述的光芯片，其特征在于，所述比较单元包括：比较器，所述比较器的正输入端子是所述比较单元的所述第一输入端、以及负输入端子接收所述参考电压。

[权利要求 23] 如权利要求 22所述的光芯片，其特征在于，所述光噪去除单元还包括参考电压生成单元，所述参考电压生成单元耦接至所述比较器的所述负输入端子以提供所述参考电压。

[权利要求 24] 如权利要求 23所述的光芯片，其特征在于，所述参考电压生成单元包括：

[权利要求 25] 如权利要求 16所述的光芯片，其特征在于，所述比较单元包括：三极管，所述三极管的基极是所述比较单元的所述第一输入端从而耦接至所述噪声过滤单元的输出端，所述三极管的发射极接地、以及集电极通过电阻耦接至电源电压，所述集电极用于输出所述数字电平信号，其中所述参考电压为所述三极管的导通电压。