Entwicklung eines integrierten, digitalen Empfängers für echtzeitfähige, leitungsungebundene, optische Übertragungen

Abstract

In dieser Arbeit wird eine komplett-digitale Daten- und Taktrückgewinnung auf einem FPGA für echtzeitfähige, kabelungebundene, optische Übertragungssysteme realisiert. Es werden zunächst drei unterschiedliche Lösungskonzepte vorgestellt und deren Vor- und Nachteile in unterschiedlichen Aspekten diskutiert und abgewogen. Das anschließend implementierte Konzept arbeitet mit acht zyklisch phasenverschobenen Taktphasen, welche die Position des Datenauges aus der Übertragung bestimmen. Anschließend wird aus der Position des Datenauges die Taktphase zur Rückgewinnung der Bits gewählt, welche am weitesten entfernt von den Transitionen der Daten ist. Das entworfene System wird in einen bestehenden integrierten Bitfehlerratentester implementiert, wodurch eine Charakterisierung des Systems und von optischen Übertragungsstrecken ermöglicht wird. Zur Realisierung wird das System funktional simuliert und auf der Hardware in seiner maximal möglichen Datenrate untersucht. Des Weiteren wird die allgemeine Jittertoleranzfähigkeit bestimmt und in Vergleich zu einer bekannten Spezifikation gesetzt. Zusätzlich wird das System zur Untersuchung von optischen Transceivern verwendet und deren Charakterisierung anhand der Messergebnisse durchgeführt.

In this thesis an all-digital clock-data-recovery unit for real-time, wireless, optical communcations is realized in a FPGA. At first three different concepts for realization are presented and their advantages and disadvantages discussed. The implemented concept uses eight cyclic spaced clockphases, which determine the position of the current data eye. Subsequently, the clockphase, which is farthest away from the edges of the data eye, is chosen for the actual data recovery. The designed system will be implemented into an existing integrated bit-error-tester, which is then used for characterization purposes of optical transmissions. In order to realize the system, it will be simulated, tested on hardware to determine the maximum possible datarate und its measured jitter tolerance is put into a comparison to a known standard. At last the system will be used to examine optical transceivers and the gained results are used for their characterization.