CN102611520A - 一种波长标签信息分析装置及分析方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种波长标签信息分析装置及方法，逻辑处理单元对接收到的采样信号连续进行J次线性调频Z变换(CZT)分析，统计所述采样信号中各波长标签频率连续J次的频率相关信息，解析出各波长标签信息，J为大于零的整数。本方案中利用CZT变换能选择任意起始频率和频率分辨率(或终止频率)的特点，在有限带宽里对样本信号进行Z变换可实现频率分析时频谱细化，获得更高的原始频率分辨率，减小由栅栏效应引起的测频误差。
Description
技术领域
本发明涉及光通信领域，尤其涉及一种波长标签信息分析装置及分析方法。
背景技术
随着波分复用(Wavelength Division Multiplex，简称WDM)技术的发展，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，而且基于可重构光分插复用器(Reconfigurable Optical Add-DropMultiplexer，简称ROADM)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无需保持同样的路径，或者某波长也无需永远分配给某两个站点。
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，其中介绍了ROADM应用中的波长踪迹监控(波长标签)技术。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波长标签。
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“一种基于光网络网元的传送网络层(A transport network layer based on optical network elements)”，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“光传输系统的性能监测的方法和装置(method and apparatus for monitoringperformance of optical transmission systems)”，专利公开号为US 005513029，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“多波长光网络的信号跟踪和性能监测(signal tracking and performance monitoring in multi-wavelength opticalnetworks)”，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。
在波分网络线路侧的发送端，为每个波长增加不同的波长标签信号，这些波长标签信号可采用不同的低频频率，或者利用不同频率的幅度、相位等传递信息，也可以是调频的形式。在光传输路径上，通过检测不同频率的相关信息(包括幅度、相位等)，判断此光信号上携带的波长标签信号。这就需要在检测端做低频段的频谱分析。而当前普遍的做法是采用FFT(FastFourier Transform)变换，实现频谱分析。
加拿大Tropic Networks公司专利US7155122“通信网络的通道标识(Channel identification in communications networks)”中用快速傅里叶变换(Fast Fourier Transform，简称FFT)算法分析波长标签的频率；华为技术有限公司的公开号为CN101238667发明名称为光标识解调方法和系统的专利文件中也是用FFT实现对波长标签信号的频率分析。
但FFT算法对波长标签信号频率分析时存在栅栏效应，即源节点上发送的低频频率存在偏差时，则接收端检测的结果存在一定的误差，甚至不能正确检测出其中的各波长标签的频率相关信息。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种波长标签信息分析装置及分析方法，克服现有技术中利用FFT算法对波长标签信号频率分析时的栅栏效应和不准确性。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种波长标签信息分析装置，包括逻辑处理单元，其中，所述逻辑处理单元，用于对接收到的采样信号连续进行J次线性调频Z变换(CZT)分析，统计所述采样信号中各波长标签频率连续J次的频率相关信息，解析出各波长标签信息，J为大于零的整数。
进一步地，上述分析装置还可以具有以下特点：
所述J大于或等于波长标签加载端在光信号中加载波长标签的一个波特所对应的CZT时间窗的个数。
进一步地，上述分析装置还可以具有以下特点：
所述逻辑处理单元，还用于将所述采样信号对应的频率范围划分为M个频率段，确定每个频率段的起始频率和终止频率，使每个频率段包含一个或多个波长标签频率，对所述M个频率段分别进行CZT变换分析，M为大于零的整数。
进一步地，上述分析装置还可以具有以下特点：
所述逻辑处理单元，还用于使每个频率段内的部分或全部波长标签频率位于CZT变换执行的频率点上。
进一步地，上述分析装置还可以具有以下特点：
所述逻辑处理单元，还用于采用串行或并行的方式对所述M个频率段进行CZT变换分析。
为了解决上述技术问题，本发明还提供了一种波长标签信息分析方法，其中，逻辑处理单元对接收到的采样信号连续进行J次线性调频Z变换(CZT)分析，统计所述采样信号中各波长标签频率连续J次的频率相关信息，解析出各波长标签信息，J为大于零的整数。
进一步地，上述分析方法还可以具有以下特点：
所述J大于或等于波长标签加载端在光信号中加载波长标签的一个波特所对应的CZT时间窗的个数。
进一步地，上述分析方法还可以具有以下特点：
所述逻辑处理单元将所述采样信号对应的频率范围划分为M个频率段，确定每个频率段的起始频率和终止频率使每个频率段包含一个或多个波长标签频率，对所述M个频率段分别进行CZT变换分析，M为大于零的整数。
进一步地，上述分析方法还可以具有以下特点：
所述逻辑处理单元使每个频率段内的部分或全部波长标签频率位于CZT变换执行的频率点上。
进一步地，上述分析方法还可以具有以下特点：
所述逻辑处理单元采用串行或并行的方式对所述M个频率段进行CZT变换分析。
本方案中采用对光转电后的信号进行调理后，通过ADC转化，在逻辑处理单元中利用CZT变换完成波长标签信号的频率分析，可以克服现有技术中利用FFT算法对波长标签信号频率分析时的栅栏效应和不准确性。本方案中利用CZT变换能选择任意起始频率和频率分辨率(或终止频率)的特点，在有限带宽里对样本信号进行Z变换可实现频率分析时频谱细化，获得更高的原始频率分辨率，减小由栅栏效应引起的测频误差。
附图说明
图1是实施例中波长标签信息分析装置结构图；
图2是实施例中波长标签信息分析方法流程图；
图3是具体实施例中波长标签信息分析方法流程图。
具体实施方式
本方案中在波长标签技术中频率分析中引入了线性调频Z变换(Chirp-ZTransform，简称CZT)变换，克服使用FFT变换时的缺陷。
图1是波长标签信息分析的通用装置图，此装置包括分光器(11)、光转电单元(12)、信号调理单元(13)、ADC单元(14)、逻辑处理单元(15)。
其中，分光器(11)将收到的携带有波长标签的光信号分一部分发送到光转电单元(12)，常规分光器分给光转电单元(12)的光信号的比例为1％～5％。光转电单元(12)将收到的光信号转化为电信号并发送至信号调理单元(13)，信号调理单元(13)将收到的电信号进行处理，包括滤波和放大等处理过程，也可能包含有将电流信号转化为电压信号的处理过程，将处理后的电信号发送到ADC单元(14)，ADC单元(14)对电信号以采样频率fs(fs为最高波长标签频率的2倍以上)进行采样，完成对电信号的模数转换，并把转换后的数字信号发给逻辑处理单元(15)。信号调理单元(13)在对电信号进行处理的过程中，还可能会受逻辑处理单元(15)的控制，以便实现自动增益放大等功能。
本方案与现有技术的区别之处在于逻辑处理单元(15)的处理方式，逻辑处理单元(15)利用收到数字信号进行CZT变换，完成波长标签信号的频率分析，进而得到波长标签信息。具体的，所述逻辑处理单元(15)用于对接收到的采样信号连续进行J次线性调频Z变换(CZT)分析，统计所述采样信号中各波长标签频率连续J次的频率相关信息，解析出各波长标签信息，J为大于零的整数。
其中，频率相关信息至少包括幅度或相位信息，或包括两者。
所述J大于或等于波长标签加载端在光信号中加载波长标签的一个波特所对应的CZT时间窗的个数。
所述逻辑处理单元(15)可以直接对采样信号进行CZT变换分析，还可以将所述采样信号对应的频率范围划分为M个频率段，确定每个频率段的起始频率和终止频率使每个频率段包含一个或多个波长标签频率，对所述M个频率段分别进行CZT变换分析，M为大于零的整数。逻辑处理单元(15)还用于使每个频率段内的部分或全部波长标签频率位于CZT变换执行的频率点上，或使尽量多的波长标签频率位于CZT变换执行的频率点上。
如图2所示，波长标签信息分析方法包括：逻辑处理单元对接收到的采样信号连续进行J次线性调频Z变换(CZT)分析，统计所述采样信号中各波长标签频率连续J次的频率相关信息，解析出各波长标签信息，J为大于零的整数。
所述J大于或等于波长标签加载端在光信号中加载波长标签的一个波特所对应的CZT时间窗的个数。
逻辑处理单元直接对采样信号进行CZT变换分析或者将所述采样信号对应的频率范围划分为M个频率段，确定每个频率段的起始频率和终止频率使每个频率段包含一个或多个波长标签频率，对所述M个频率段分别进行CZT变换分析，M为大于零的整数。逻辑处理单元(15)使每个频率段内的部分或全部波长标签频率位于CZT变换执行的频率点上，或使尽量多的波长标签频率位于CZT变换执行的频率点上。
下面通过具体实施例详细说明本方案。
具体实施例中利用各波长标签频率的J次CZT变换分析结果，得到各波长标签在此J次分析中的相关信息，并分析出光信号中携带的波长标签信息，如图3所示包括以下步骤：
步骤1，逻辑处理单元将波长标签所在频带划分为M个频率段，M为大于或等于1的整数，确定每个频率段的起始频率和终止频率使每个频率段包含一个或多个波长标签频率，使此频率段内的波长标签频率尽量多的位于CZT分析的频率点上，准备CZT变换。
步骤2，逻辑处理单元对接收到的采样信号连续进行J次CZT分析，统计所述采样信号中各波长标签频率连续J次的频率相关信息，具体包括以下子步骤：
步骤2-1，选择N个采样点，N值的选择应适中，能区分各波长标签频率点即可，过大则计算量也会过大，过小则计算频谱的频率点结果不准确；N的优选值可通过多次实验得到经验值中确定。
步骤2-2，利用这N个采样点，对M个频带中的每个频带进行CZT变换，得到每个波长标签频率的频率相关信息。
步骤2-3，判断完成CZT变换的次数是否等于J，若不相等，则执行步骤2-1；否则执行步骤2-3。
步骤2-4，统计连续J次CZT变换分析中各波长标签频率的频率相关信息。
步骤3，利用连续J次各波长标签频率的频率相关信息，解析出各波长标签信息。由于波长标签发送端每P个CZT时间窗发送一个波长标签的波特，故可利用这连续J次(J大于等于P)CZT结果分析出波长标签的发送信息。
上述具体实施例中步骤2-2主要完成连续J次分析中某一次分析，其中包括对波长标签的M个频带的分析。这个分析过程可以采用串行分析或并行分析，前者依次轮流对M个频带进行频率分析，得到此频带内所有的波长标签频率相关信息(包括频率对应的幅度、相位等)；后者则同时对M个频带进行频率分析，得到此频带内所有的波长标签频率相关信息(包括频率对应的幅度、相位等)。采用并行方式时，可以采用M个逻辑子模块同时实现M个频带的频率分析；也可以折中，如采用M/2个逻辑子模块分两次并行实现M个频带的频率分析。下面具体描述采用串行的方式实现对M个频带的频率分析，具体包括以下步骤：
步骤2-2-1，选择当前频带(初始时可将M个频带中第1个频带作为当前频带)，此频带的频率范围是根据波长标签频率的分布确定的，并且使此频带范围内的波长标签频率尽量多的位于CZT分析的频率点上，频率分辨率和各波长标签频率位于CZT分析的第多少个频率点上即可计算得出。
步骤2-2-2，对N个采样点在此频带的频率范围内执行CZT变换；
步骤2-2-3，得出此频带内每个波长标签频率的幅度、相位信息；
步骤2-2-4，判断是否对M个频带均进行完CZT分析，如果是，完成本步骤2-2，否则将下一频带作为当前频带，执行步骤2-2-1。
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。
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。
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。
Claims (10)
1.一种波长标签信息分析装置，包括逻辑处理单元，其中，
所述逻辑处理单元，用于对接收到的采样信号连续进行J次线性调频Z变换(CZT)分析，统计所述采样信号中各波长标签频率连续J次的频率相关信息，解析出各波长标签信息，J为大于零的整数。
2.如权利要求1所述的分析装置，其特征在于，
所述J大于或等于波长标签加载端在光信号中加载波长标签的一个波特所对应的CZT时间窗的个数。
3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，
所述逻辑处理单元，还用于将所述采样信号对应的频率范围划分为M个频率段，确定每个频率段的起始频率和终止频率，使每个频率段包含一个或多个波长标签频率，对所述M个频率段分别进行CZT变换分析，M为大于零的整数。
4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，
所述逻辑处理单元，还用于使每个频率段内的部分或全部波长标签频率位于CZT变换执行的频率点上。
5.如权利要求3所述的装置，其特征在于，
所述逻辑处理单元，还用于采用串行或并行的方式对所述M个频率段进行CZT变换分析。
6.一种波长标签信息分析方法，其中，
逻辑处理单元对接收到的采样信号连续进行J次线性调频Z变换(CZT)分析，统计所述采样信号中各波长标签频率连续J次的频率相关信息，解析出各波长标签信息，J为大于零的整数。
7.如权利要求6所述的分析方法，其特征在于，
所述J大于或等于波长标签加载端在光信号中加载波长标签的一个波特所对应的CZT时间窗的个数。
8.如权利要求6所述的方法，其特征在于，
所述逻辑处理单元将所述采样信号对应的频率范围划分为M个频率段，确定每个频率段的起始频率和终止频率使每个频率段包含一个或多个波长标签频率，对所述M个频率段分别进行CZT变换分析，M为大于零的整数。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，
所述逻辑处理单元使每个频率段内的部分或全部波长标签频率位于CZT变换执行的频率点上。
10.如权利要求8所述的方法，其特征在于，
所述逻辑处理单元采用串行或并行的方式对所述M个频率段进行CZT变换分析。
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