CN102546517A - 一种实现波长标签技术中的信息解调的方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种实现波长标签技术中的信息解调的方法及装置，该方法包括：以指定的采样速率采样带有波长标签的光信号；对采集数据进行频率分析获得波长标签信号的频谱；从所述波长标签信号的频谱中分离出各个调制频率的频谱；实时计算指定时长内各个调制频率的平均功率谱；分别从比所述各个调制频率的平均功率谱的指定倍数大的范围内，找出最大值的频谱；根据所述最大值的频谱对应的采样时间信息获得对应调制频率的波长标签的同步头。本发明利用波长标签技术的波分复用系统，实现波长标签信号调制深度的精细控制，克服了同步解调的效率低，且波长标签传输信息速率慢的缺点。
Description
技术领域
本发明涉及光通信领域，尤其涉及波长标签解调技术中的实现波长标签技术中的信息解调的方法及装置。
背景技术
随着WDM(Wavelength Division Multiplex，波分复用)的发展，当前的光通信网络可在同一根光纤中同时传输几十个至几百个波长的光信号，而且基于ROADM(Reconfigurable Optical Add-Drop Multiplexer，可重构光分插复用器)的技术方便了光通信中各个波长的按需配置，使得光网络中的各波长在两个站点之间并非保持同样的路径，或者某波长也并非永远分配给某2个站点。
为了进行网络拓扑识别和光信道探测，可以在光网络中的波长上叠加低频的调顶信号或标签信号，同时在网络中的各节点上识别光通道中的调顶信号或标签信号，通过解出标签信号中所携带的信息，得到光信号在网络中的传输路径和其它波长相关等信息。加载光标签信号的方式包括使用电可调光衰减器、带有低速调制方式的光发射器、带有低速调制方式的高速业务调制器(如MZ调制器)、光放大器等。波长标签信号的调制深度通常设置在2％～10％之间，如为3％或5％。
波长标签技术可参考中国邮电行业标准YD/T 2003-2009“可重构的光分插复用(ROADM)设备技术要求”的附录D，介绍了ROADM应用中的波长踪迹监控(波长标签)技术。在波长路径的源端点，在波长信号进入波分网络之前使用编码器进行调制编码，为每个波长信号附加一个全网唯一的标识(波长标签)；在波长路径经过的各个节点的各个参考点上，都可以通过嵌入的波长标签检测器来监测和识别经过该点的各个波长的标签。
波长标签涉及到的调顶技术介绍如下：波分复用系统中为每个波长加载一个调顶(pilot tone)信号，可以实现多种特殊的应用，这在业界早有研究。调顶信号有时也叫低频微扰(low-frequency dither)信号，波长信号加载调顶信号对传输性能的影响几乎可以忽略不计。例如1993年英国BT实验室、瑞典Ericsson等多家单位在光波技术学报上联合发表的“A transport networklayer based on optical network elements”(一种基于光网络网元的传送网络层)，提出了利用调顶信号实现波分复用系统中故障管理所需的波长通道的确认和功率管理。还有1994年加拿大Nortel公司的Kim B.Roberts申请的专利“method and apparatus for monitoring performance of optical transmissionsystems”(光传输系统的性能监测的方法和装置)，专利公开号为US005513029，提出了一种监测光放大器性能的方法，即监测已知调制深度的调顶信号，实现光放大器的信号和噪声分量的预估。此外还有1996年美国贝尔实验室的Fred Heismann等人在ECOC’96会议上发表了“signal tracking andperformance monitoring in multi-wavelength optical networks”(多波长光网络的信号跟踪和性能监测)，论文编号为WeB2.2，公开了一种波分复用网络实现在线式波长路由跟踪的方案，即每个波长调制一个独一无二的调顶信号，并通过频移键控方式进行数字信息的编码，在光网络中的任意站点监测调顶信号，从而可以获知全网的波长路由信息。
传统的波长标签解调技术主要是利用快速傅里叶变换(Fast FourierTransform，简称FFT)算法分析频谱信号的幅度，但是波长标签中包含了大量的低频调制的标签信息，而且相互之间还存泄露与干扰。为了准确的实现波长信息的解调需要采用循环的方式来不断对标签信号进行大量的数据采样，然后逐步的调整采样时间窗口至合适的位置来获取波长标签的同步头，同步解调效率低且波长标签传输信息速率慢的缺点，这就是信息解调同步的问题所在。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种波长标签技术中的信息解调的方法及装置，以提高同步解调的效率。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种实现波长标签技术中的信息解调的方法，包括：
以指定的采样速率采样带有波长标签的光信号；
对采集数据进行频率分析获得波长标签信号的频谱；
从所述波长标签信号的频谱中分离出各个调制频率的频谱；
实时计算指定时长内各个调制频率的平均功率谱；
分别从比所述各个调制频率的平均功率谱的指定倍数大的范围内，找出最大值的频谱；
根据所述最大值的频谱对应的采样时间信息获得对应调制频率的波长标签的同步头。
进一步地，上述方法还具有下面特点：所述采样带有波长标签的光信号后，还包括：
缓存所述采样数据。
进一步地，上述方法还具有下面特点：所述对采集数据进行频率分析获得波长标签信号的频谱包括：
对所述采集数据以等时间间隔进行抽样；
对抽样的数据进行频率分析获得波长标签信号的频谱。
进一步地，上述方法还具有下面特点：对采集数据进行频率分析是通过下面方式实现的：
线性调频Z变换、小波变换或快速傅里叶变换。
为了解决上述问题，本发明还提供了一种实现波长标签技术中的信息解调的装置，包括：
第一模块，用于以指定的采样速率采样带有波长标签的光信号；
第二模块，用于对采集数据进行频率分析获得波长标签信号的频谱；
第三模块，用于从所述波长标签信号的频谱中分离出各个调制频率的频谱；
第四模块，用于实时计算指定时长内各个调制频率的平均功率谱；
第五模块，用于分别从比所述各个调制频率的平均功率谱的指定倍数大的范围内，找出最大值的频谱；
第六模块，用于根据所述最大值的频谱对应的采样时间信息获得对应调制频率的波长标签的同步头。
进一步地，上述装置还具有下面特点：还包括：
第七模块，用于在所述采样带有波长标签的光信号后，缓存所述采样数据。
进一步地，上述装置还具有下面特点：所述第二模块包括：
第一单元，用于对所述采集数据以等时间间隔进行抽样；
第二单元，用于对抽样的数据进行频率分析获得波长标签信号的频谱。
进一步地，上述装置还具有下面特点：所述第二模块对采集数据进行频率分析是通过下面方式实现的：
线性调频Z变换、小波变换或快速傅里叶变换。
综上，本发明提供一种实现波长标签技术中的信息解调的方法及装置，利用波长标签技术的波分复用系统，实现波长标签信号调制深度的精细控制，克服了同步解调的效率低，且波长标签传输信息速率慢的缺点。
附图说明
图1为本发明实施例的实现波长标签技术中的信息解调的方法的流程图；
图2为本发明实施例的求固定长度内的单频点功率谱幅度和的示意图；
图3为本发明实施例的实现波长标签技术中的信息解调的装置的示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本发明的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。
由于标签在调制端使用一个频率的有无分别表示信息的中“1”与“0”(当一段时间内有频率的出现表示为数字信息中“1”，若该频率不存在则表示数字信息中的“0”，从而实现标签信号的调制)，那么在接收解调端可以采用计算该频率的强度来判断标签信息中的二进制“0”与“1”(解调时“1”表示调制端此刻有频率存在，“0”表示不存在，那么在频率域分析时可以通过频率的强度来判断标签信息中的二进制“1”与“0”)。
图1为本发明实施例的实现波长标签技术中的信息解调的方法的流程图，如图1所示，包括下面步骤：
步骤10、以指定的采样速率采样带有波长标签的光信号。
采样开始前需要将分光器分出的光(一般占光通道总功率的5％)进行光电转换，并进行电信号的调理。
采样过程中根据波长标签的光信号特性选择合适的采样频率。比如调制端使用的调制频率小于1MHz，根据香农采样定理，采样频率应大于或等于数据传速速率的2倍，故采样速率采用2MHz较为适宜。采样速率选择的合适可以节约A/D(模/数)转换器的成本。在进行A/D转换前需要对光转换的电信号进行适当的放大(比如线性放大或对数方法)与线路上噪声滤波处理，保证采样信号的完整性。
步骤20、对采集数据进行频率分析获得波长标签信号的频谱；
频率分析主要是将波长标签信号(光通道中叠加的低频信号)的时域信号向频域信号的转换，从而得到整个信号的频谱。
标签信息为实时数据，为了防止信息的丢失以及后面步骤的及时处理，需要将数据进行缓存。缓存的选择可以根据实际应用情况决定。
采样的数据为实时数据需要建立一个较大的缓存区来存储数据，一般采用在处理器的外部接双口RAM(Random Access Memory，随机存储器)或SDRAM(Synchronous Dynamic Random Access Memory，同步动态随机存储器)。
从缓存区实时读取数据并进行频率分析，例如FFT、CZT(Chirped ZTransform，线性调频Z变换)或小波变换等算法得到标签信号的频谱。
本实施例中采用CZT转换，由于CZT转换时间较长，不宜采用太多的点进行CZT转换，例如2048个点。
也可以采用对采样数据进行抽样的方式，每隔一定数量的点(例如16点)进行CZT转换，这样有助于CZT变换速率的提升。
步骤30、从所述波长标签信号的频谱中分离出各个调制频率的频谱；
通过将整个波长标签的频谱分割成各单频点的频谱来实现分离出各个频率点频谱。
根据调制端对波长标签的定义，每个调制频率代表不同的波长通道，这样可以按照1～N(N为整数，N∈[1，6144])的顺序将各单点频率的频谱从标签信号的频谱中释放出来并编号归类。
步骤40、实时计算指定时长内各个调制频率的平均功率谱；
本实施例中，可以分段求单频点(即各个调制频率)的平均功率谱，即计算在时间轴上的一段时间内的各单频点的频谱的平均值，即平均功率谱。
例如，计算固定长度(Length)内(例如Length＝128(总采样数的抽采样点数))的各单频点的平均功率谱。
由于各频点的频谱彼此存在泄露与干扰，在加上光信号通道上的噪声，使得各频点的频谱变得复杂，而分散在功率谱的影响相对较小。为了将功率谱变得相对平坦，采用了求固定长度的平均功率谱。例如，如图2所示：
先求1～2048长度内的单频点功率谱幅度的和SUM1，接着求16～2064等长度的单频点功率谱幅度和SUM2，依次类推，求得最后一个等长度内的单频点功率谱幅度和SUMn(n＝1152)。最后将求得的各功率谱和除以固定长度值，即得到单频点的平均功率谱(Sig_pow)。
步骤50、分别从比所述各个调制频率的平均功率谱的指定倍数大的范围内，找出最大值的频谱；
比较各单频点当前频谱幅度与当前平均功率谱Sig_pow的M(M为常值，比如取M＝2)倍大小，记录频谱幅度比当前平均功率谱Sig_pow的M倍大的相应各单频点的当前频谱幅度值与位置。这样可以滤去频谱幅度较小的值，缩小判决范围，可以提高判决速度。
从满足条件的当前频谱幅度值的各单频点中找出最大值的频谱，以及相应位置点的序列号Index。
步骤60、根据所述最大值的频谱对应的采样时间信息获得对应调制频率的波长标签的同步头。
利用步骤50得到的最大值的频谱以及对应位置点的序列号Index的值，可以推出各单频点在采样序列中的位置，这个位置就是该单频点在时间轴上的位置，得到了这个位置就可以定位标签信息解调同步头，得到了同步头就可以很准确的调制时间窗至时间轴的最佳位置，从而提高后面标签信息内容解调的准确性，保证了信息传输速率。
图3为本发明实施例的实现波长标签技术中的信息解调的装置的示意图，如图3所示，本实施例的装置包括：
第一模块，用于以指定的采样速率采样带有波长标签的光信号；
第二模块，用于对采集数据进行频率分析获得波长标签信号的频谱；
第三模块，用于从所述波长标签信号的频谱中分离出各个调制频率的频谱；
第四模块，用于实时计算指定时长内各个调制频率的平均功率谱；
第五模块，用于分别从比所述各个调制频率的平均功率谱的指定倍数大的范围内，找出最大值的频谱；
第六模块，用于根据所述最大值的频谱对应的采样时间信息获得对应调制频率的波长标签的同步头。
本实施例的装置还可以包括：
第七模块，用于在所述采样带有波长标签的光信号后，缓存所述采样数据。
其中，所述第二模块包括：
第一单元，用于对所述采集数据以等时间间隔进行抽样；
第二单元，用于对抽样的数据进行频率分析获得波长标签信号的频谱。
其中，所述第二模块对采集数据进行频率分析是通过下面方式实现的：
线性调频Z变换、小波变换或快速傅里叶变换。
与现有技术相比较，采用本发明所述方法及装置，可靠的保证了在同步解调信息的准确性，并大大提高了标签信息(光通道中叠加的低频信号所携带的信息)的传输速率与标签信号带宽的利用率，保证了波分复用系统的波长标签信道的正常运行。
本领域普通技术人员可以理解上述方法中的全部或部分步骤可通过程序来指令相关硬件完成，所述程序可以存储于计算机可读存储介质中，如只读存储器、磁盘或光盘等。可选地，上述实施例的全部或部分步骤也可以使用一个或多个集成电路来实现。相应地，上述实施例中的各模块/单元可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。本发明不限制于任何特定形式的硬件和软件的结合。
以上仅为本发明的优选实施例，当然，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
Claims (8)
1.一种实现波长标签技术中的信息解调的方法，包括：
以指定的采样速率采样带有波长标签的光信号；
对采集数据进行频率分析获得波长标签信号的频谱；
从所述波长标签信号的频谱中分离出各个调制频率的频谱；
实时计算指定时长内各个调制频率的平均功率谱；
分别从比所述各个调制频率的平均功率谱的指定倍数大的范围内，找出最大值的频谱；
根据所述最大值的频谱对应的采样时间信息获得对应调制频率的波长标签的同步头。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述采样带有波长标签的光信号后，还包括：
缓存所述采样数据。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述对采集数据进行频率分析获得波长标签信号的频谱包括：
对所述采集数据以等时间间隔进行抽样；
对抽样的数据进行频率分析获得波长标签信号的频谱。
4.如权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于：对采集数据进行频率分析是通过下面方式实现的：
线性调频Z变换、小波变换或快速傅里叶变换。
5.一种实现波长标签技术中的信息解调的装置，包括：
第一模块，用于以指定的采样速率采样带有波长标签的光信号；
第二模块，用于对采集数据进行频率分析获得波长标签信号的频谱；
第三模块，用于从所述波长标签信号的频谱中分离出各个调制频率的频谱；
第四模块，用于实时计算指定时长内各个调制频率的平均功率谱；
第五模块，用于分别从比所述各个调制频率的平均功率谱的指定倍数大的范围内，找出最大值的频谱；
第六模块，用于根据所述最大值的频谱对应的采样时间信息获得对应调制频率的波长标签的同步头。
6.如权利要求5所述的装置，其特征在于：还包括：
第七模块，用于在所述采样带有波长标签的光信号后，缓存所述采样数据。
7.如权利要求5所述的装置，其特征在于：所述第二模块包括：
第一单元，用于对所述采集数据以等时间间隔进行抽样；
第二单元，用于对抽样的数据进行频率分析获得波长标签信号的频谱。
8.如权利要求5-7任一项所述的装置，其特征在于：所述第二模块对采集数据进行频率分析是通过下面方式实现的：
线性调频Z变换、小波变换或快速傅里叶变换。
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