CN104243040B - 偏振复用和非偏振复用光信号识别方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及光纤通信领域的一种偏振复用和非偏振复用光信号识别方法及系统。系统包括光滤波器、色散模块、高速光探测器、采样器、模数转换器以及数字信号处理模块。所述识别方法包括步骤：提取待识别信道，对待识别信号施加设定的色散，获取信号的时域数字采样值，进行归一化处理后计算输出信号功率分布直方图，找出直方图最大值对应的横坐标，根据最大值横坐标与判决阈值的相对大小识别偏振复用信号和非偏振复用光信号。本发明适用于各种速率和调制格式的信号，工作波段宽，对信号传输中光纤色散，偏振模色散和放大器噪声导致的信号质量劣化有较大容限，具有结构简单，性价比高，适用范围广和使用便捷的优点。

Description

偏振复用和非偏振复用光信号识别方法及系统
技术领域
本发明涉及光纤通信，信号识别和数字信号处理技术领域，特别涉及偏振复用和非偏振复用信号识别及系统。
背景技术
相比以往的单偏振光纤通信系统，偏振复用技术可以使得系统传输容量提高一倍，但在信号的处理和信号探测方法上单偏振和偏振复用信号有很大不同，为此在信号处理和接收时需要准确识别两种不同类型的光信号。以往为了识别两种信号一般利用单偏振信号偏振度(DOP)接近1而偏振复用信号DOP接近0的特性来实现，但是由于光信号在光纤中传输时会受到光纤随机偏振模色散的影响，导致单偏振信号DOP大大降低，因此实际光纤通信系统中非偏振复用和偏振复用信号不能通过DOP识别。为了解决此问题可以采用偏振模色散补偿系统以消除光纤偏振模色散的影响。偏振模色散补偿系统包括高速光探测器，数字信号处理模块，光延时线，偏振控制器等，系统需要采用复杂的偏振搜索和跟踪算法以动态控制光延时线和偏振控制器的工作，因此结构较为复杂，而且成本较高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提出一种偏振复用和非偏振复用光信号识别方法及系统，克服现有技术所存在系统结构复杂，成本高，体积大和功耗高等缺陷。
为解决上述技术问题，本发明提出一种基于数字非线性处理的偏振复用光信号和非偏振复用光信号识别方法，包括以下步骤：
首先提取待识别信道，并滤除其它信号和噪声。判断所述待识别信道的光信号的色散值是否达到设定色散值，如果否，则对光信号施加设定色散值；
获取上述光信号的时域数字采样值，进行归一化处理后计算输出信号功率分布直方图，
找出直方图最大值对应的横坐标，根据最大值横坐标与判决阈值的相对大小识别偏振复用信号和非偏振复用光信号。
优选的，所述获取上述光信号的时域数字采样值，进行归一化处理后计算输出信号功率分布直方图，包括以下具体步骤：高速光探测器将光信号转变为电信号，然后将电信号输入采样器，所述采样器以低于信号波特率的速率进行异步采样，采样值输入到所述模数转换器转换为数字采样信号，然后将数字采样信号输入DSP模块；
所述DSP模块记录N个采样数字信号p1，p2，…，pN，进行归一化处理保证输入信号平均值保持不变，并得到以采样数字信号功率p为x坐标，对应功率点出现次数为y坐标的信号功率分布直方图。
本发明同时提出了利用上述基于数字非线性处理的偏振复用和非偏振复用光信号识别方法的系统，其特征在于包括光滤波器，高速光探测器，采样器，模数转换器和DSP模块；
所述光滤波器，用于提取待识别信道，并滤除其它信道和噪声。
所述高速光探测器，用于将输入光信号转换为电信号，然后将电信号其输入采样器；
所述采样器，以低于信号波特率的速率对输入电信号进行采样，采样值送入模数转换器；
所述模数转换器，用于对采样值进行量化编码后转换为数字信号，然后将数字信号输入DSP模块；
所述DSP模块用于获取信号功率分布直方图并实现偏振复用和非偏振复用信号的识别。
所述色散模块可以由光纤光栅，GT标准具或硅基液晶这些能够产生色散的元器件组成。
更优选的，所述利用偏振复用光信号和非偏振复用光信号识别方法的系统还包括色散模块，所述色散模块，用于对待识别光信号施加设定的色散值。
所述色散模块由能够产生色度色散的元器件组成，该能够产生色度色散的元器件选用自光纤光栅，色散补偿光纤，GT标准具或硅基液晶。
本发明基光信号瞬时功率概率分布的特性识别偏振和非偏振复用信号，无需任何先验信息，适用于各种速率和调制格式的信号，工作波段宽，对信号传输中光纤色散，偏振模色散和放大器噪声导致的信号质量劣化有较大容限。具有结构简单，性价比高，适用范围广和使用便捷的优点。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明的技术方案作进一步具体说明。
图1为本发明具体实施的调制格式识别系统结构示意图。
图2至图5分别为非偏振复用33％RZ-QAM信号功率直方图、直方图拟合曲线和偏振复用PM-33％RZ-QAM信号功率直方图、直方图拟合曲线，此处OSNR＝30dB，PMD＝2ps，色散＝800ps。
图6至图9分别为各种调制格式各种占空比偏振复用和非偏振复用信号在不同光信噪比(OSNR)和偏振模色散(PMD)情况下的识别结果.
具体实施方式
如图1所示的调制格式识别系统包括：光滤波器1，色散模块2，高速光探测器3，采样器和模数转换器4，以及DSP模块5。下面结合图1进一步描述本具体实施方式的调制格式识别工作流程如下：
步骤1、首先通过光滤波器提取待识别信道，并滤除其它信号和噪声。
步骤2、判断所述待识别信道的光信号的色散值是否达到设定色散值，如果否，则所提取的待识别光信号首先进入色散模块，色散模块对光信号施加设定色散值，如果是，则直接进入下一步骤。
步骤3、获取上述光信号的时域数字采样值，进行归一化处理后计算输出信号功率分布直方图。本领域技术人员可以理解，实现这一处理步骤有各种现有器件组合。本具体实施方式采用了高速光探测器，采样器，模数转换器和DSP模块。
步骤4、高速光探测器将上述光信号转变为电信号，然后将电信号输入采样器，采样器以低于信号波特率的速率进行异步采样，采样值输入到所述模数转换器转换为数字采样信号，然后将数字采样信号输入DSP模块。DSP模块记录N个采样数字信号p1，p2，…，pN，进行归一化处理保证输入信号平均值保持不变，并得到以采样数字信号功率p为x坐标，对应功率点出现次数为y坐标的信号功率分布直方图。从图2至图5可以看出非偏振复用信号直方图最大值x坐标范围与偏振复用信号直方图最大值x坐标大小有较大差异。
步骤5、根据功率直方图数据做曲线拟合，并找出拟合曲线最大值对应的x坐标，最后根据x坐标相对判决阈值的大小识别偏振复用信号和非偏振复用信号。从图6至图9，可以看出表示偏振复用信号直方图最大值对应x坐标分布在判决阈值以上(虚线表示)，非偏振复用信号直方图最大值对应x坐标分布判据阈值以下(实线表示)，因此在不同OSNR和PMD条件下各种不同调制格式信号根据判决阈值可以很容易识别偏振复用和非偏振复用信号。
最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (4)

1.一种偏振复用光信号和非偏振复用光信号识别方法，其特征在于，包括以下步骤：
提取待识别信道，并滤除其它信号和噪声；
判断所述待识别信道的光信号的色散值是否达到设定色散值，如果否，则对所述光信号施加设定色散值；
获取上述光信号的时域数字采样值，进行归一化处理后计算输出信号功率分布直方图，
找出直方图最大值对应的横坐标，根据最大值横坐标与判决阈值的相对大小识别偏振复用信号和非偏振复用光信号。
2.根据权利要求1所述偏振复用光信号和非偏振复用光信号识别方法，其特征在于，所述获取上述光信号的时域数字采样值，进行归一化处理后计算输出信号功率分布直方图，包括以下具体步骤：
高速光探测器将光信号转变为电信号，然后将电信号输入采样器，所述采样器以低于信号波特率的速率进行异步采样，采样值输入到模数转换器转换为数字采样信号，然后将数字采样信号输入数字信号处理DSP模块；
所述DSP模块记录N个采样数字信号p1，p2，…，pN，进行归一化处理以保证输入信号平均值保持不变，并得到以采样数字信号功率p为x坐标，对应功率点出现次数为y坐标的信号功率分布直方图。
3.一种利用权利要求1或2所述偏振复用光信号和非偏振复用光信号识别方法的系统，其特征在于包括光滤波器，高速光探测器，采样器，模数转换器和DSP模块；
所述光滤波器，用于提取待识别信道，并滤除其它信道和噪声；
所述高速光探测器，用于将输入光信号转换为电信号，然后将电信号 输入采样器；
所述采样器，以低于信号波特率的速率对输入电信号进行采样，采样值送入模数转换器；
所述模数转换器，用于对采样值进行量化编码后转换为数字信号，然后将数字信号输入DSP模块；
所述DSP模块用于获取信号功率分布直方图并实现偏振复用和非偏振复用信号的识别；
还包括色散模块，所述色散模块，用于对待识别光信号施加设定的色散值。
4.根据权利要求3所述的利用偏振复用光信号和非偏振复用光信号识别方法的系统，其特征在于，所述色散模块由能够产生色度色散的元器件组成，该能够产生色度色散的元器件选用自光纤光栅，色散补偿光纤，GT标准具或硅基液晶。
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