[发明专利]一种数字音视频信号及带外信号的全光传输电路及方法

说明书

本申请提供了一种数字音视频信号及带外信号的全光传输方法，是在数字音视频信号光纤传输的基础上，对音视频信号进行从NRZ编码到高阶脉冲幅度调制的转换并在接收端进行高阶调制到NRZ编码的解调制。同时本申请提出的方法把带外信号调制到激光器的偏置电流上进行传输，接收端使用高带宽的平均光功率检测电路解调出带外信号。一种数字音视频信号及带外信号的全光传输方法适用于目前主流的音视频传输协议如HDMI协议，DVI协议和DisplayPort协议的全光传输，在使用PAM4调制及激光器偏置电流调制的情况下使用3根光纤即可实现HDMI协议，DVI协议和DisplayPort协议的全光传输。因此本发明提出的方法能大大减少音视频信号光纤传输的通道数，减少了线缆设计和制造的复杂度，大大降低了线缆的成本。

技术领域

本发明属于多媒体音视频信号传输领域。具体为应用于HDMI，DVI，DisplayPort等音视频协议的一种高带宽，低成本，低延迟，高可靠，高兼容性，长传输距离的信号传输方法。

背景技术

随着显示技术的不断发展，显示分辨率不断提高，从720p到1080p发展到现在的2k，4k甚至8k的超高清晰度显示。相应的，音视频数据的传输速率从百兆赫兹到吉赫兹再到数十吉赫兹，目前HDMI2.1的传输速率达到48Gbps,而DisplayPort 2.0协议的理论最高传输带宽达到了80Gbps。目前音视频信号传输速度提升主要受限于传输介质的低带宽，高损耗。因而在显示分辨率不断提高的趋势下越来越多的显示传输方案选择了“光进铜退”，转向了光纤传输的方案。高速信号的光纤传输在数据通信领域已经得到了广泛的应用，25G和100G的光模块及有源线缆技术已较为成熟。目前使用PAM4技术的光模块方兴未艾。这些技术的发展使得使用光纤传输音视频信号成为可能。HDMI协议，DVI协议和DisplayPort等协议除了音视频数据信号外还有一些带外信号需要传输，例如HDMI和DVI协议中的SDA，SCL和HPD信号，HDMI协议中的CEC，ARC和eARC信号和DisplayPort协议中的AUX，CONFIG1，CONFIG信号。这些带外信号的可靠传输在高速音视频传输的实现中也起着不可忽视的作用。

关于音视频信号及其带外信号传输已出现了一些解决方案：

1、使用光模块对音视频信号进行光电电光转换，该方案使用串并和并串转换将HDMI，DVI或DisplayPort等音视频协议的电信号转换为串行信号。该方案实现集成度低，需要额外集成串并和并串转换电路和光模块，在线缆体积及系统功耗上很难获得较好的结果。

2、在HDMI，DVI或DisplayPort有源光缆中使用4根光纤传输音视频信号，其余带外信号使用铜线直连。长距时传输该方案的带外信号易受电磁干扰，线缆衰减，线缆延迟失配等因素影响，较难实现十米以上的线缆。另外该方案由于使用较多铜线而无法实现较轻便易用的有源线缆。

3、在HDMI，DVI或DisplayPort有源光缆中使用4根光纤传输音视频信号，使用2根光纤传输其余带外信号。该方案在方案2的基础上使用光纤传输带外信号，使得以该方案制造的有源线缆长度可达百米以上，并且由于信号全使用光纤传输，线缆轻便柔韧。该方案的缺点在于整个设计中需要使用6个激光器，6个光电探测器，6根光纤，设计及生产复杂度较高，整个系统的制造良率较难保证。另外由于使用6个光电、电光转换通道，该方案的功耗较大。

发明内容

本发明提出了一种解决上述问题，高速音视频信号使用高阶脉冲幅度调制进行光纤传输，带外信号使用激光器偏置电流调制进行传输，实现了高带宽，低成本，低延迟，高可靠，高兼容性，长传输距离的音视频协议信号全光传输方法。

本发明的一个目的在于提供一种数字音视频信号及带外信号的全光传输电路，所述电路包括发送端模块和接收端模块，

所述发送端模块包括高速音视频信号调制电路和带外信号调制电路，所述高速音视频信号调制电路将高速音视频信号，以高阶脉冲幅度调制方式调制到激光器的调制信号中；所述带外信号调制电路将带外信号调制到激光器的偏置电流信号中；