CN105375978B - 一种光传输网的色散检测方法和装置 - Google Patents

一种光传输网的色散检测方法和装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种光传输网的色散检测方法，对正交的两个偏振态数据由时域数据转换为频域数据，抽取频域数据并进行线性组合运算，根据线性组合运算的结果获得两个偏振态的数据的色散值幅角，根据两个偏振态的数据的色散值幅角估计色散值；本发明同时还公开了一种光传输网的色散检测装置。

Description

一种光传输网的色散检测方法和装置
技术领域
本发明涉及光通信技术，尤其涉及一种光传输网的色散检测方法和装置。
背景技术
在光传输网中，随着传输长度的增加及传输波特率提高，例如100Gbps超长距离光传输网，光信号在传输过程中所产生的色散越来越严重，色散会引起传输信号的畸变，从而导致传输误码。为了消除色散的影响，需要对色散进行补偿，而进行色散补偿的关键就在于对色散值的准确估计。
发明内容
为解决现有存在的技术问题，本发明主要提供一种光传输网的色散检测方法和装置。
本发明的技术方案是这样实现的：
本发明提供一种光传输网的色散检测方法，该方法包括：
对正交的两个偏振态数据由时域数据转换为频域数据，抽取频域数据并进行线性组合运算，根据线性组合运算的结果获得两个偏振态的数据的色散值幅角，根据两个偏振态的数据的色散值幅角估计色散值。
本发明还提供一种光传输网的色散检测装置，该装置包括：数据转换模块、数据抽取模块、线性组合运算模块、幅角获取模块、色散估计模块；其中，
数据转换模块，用于对正交的两个偏振态数据由时域数据转换为频域数据；
数据抽取模块，用于抽取频域数据，将抽取的频域数据发送给线性组合运算模块；
线性组合运算模块，用于对抽取的频域数据进行线性组合运算，将线性组合运算结果发送给幅角获取模块；
幅角获取模块，用于根据线性组合运算的结果获得两个偏振态的数据的色散值幅角，将所述色散值幅角发送给色散估计模块；
色散估计模块，用于根据两个偏振态的数据的色散值幅角估计色散值。
本发明提供了一种光传输网的色散检测方法和装置，对正交的两个偏振态数据由时域数据转换为频域数据，抽取频域数据并进行线性组合运算，根据线性组合运算的结果获得两个偏振态的数据的色散值幅角，根据两个偏振态的数据的色散值幅角估计色散值；如此，能够对光传输网的色散进行电域估计，实现光传输网的色散检测。
附图说明
图1为本发明实施例实现光传输网的色散检测方法的流程示意图；
图2为本发明实施例实现光传输网的色散检测装置的结构示意图；
图3为本发明实施例的色散检测装置在光传输网中的位置示意图。
具体实施方式
本发明实施例中，对正交的两个偏振态数据由时域数据转换为频域数据，抽取频域数据并进行线性组合运算，根据线性组合运算的结果获得两个偏振态的数据的色散值幅角，根据两个偏振态的数据的色散值幅角估计色散值。
下面通过附图及具体实施例对本发明做进一步的详细说明。
本发明实施例实现一种光传输网的色散检测方法，如图1所示，该方法包括以下几个步骤：
步骤101：对正交的两个偏振态数据由时域数据转换为频域数据；
本步骤中，采用离散傅里叶变换的一种特殊算法——快速傅里叶变换(FFT，FastFourier Transition)来实现，此时，N＝2t，t为自然数，设置两个偏振态数据转换成频域数据后分别为X(k)、Y(k)，k＝0,1,…,N-1；则
Z(k)＝X(k)+i·Y(k)
其中，z(n)表示采样到的时域信号序列，z(n)＝x(n)+i·y(n)，由相互正交两个维度的偏振态数据x(n)和y(n)构成。Z(k)为z(n)序列对应的频域信号。
步骤102：抽取频域数据；
本步骤按照如下规则从频域数据中抽取数据：
其中，XU[k]表示从X(k)中抽取的上边带数据，XL[k]表示从X(k)中抽取的下边带数据，YU[k]表示从Y(k)中抽取的上边带数据，YL[k]表示从Y(k)中抽取的下边带数据，M也可以根据具体精度需要来指定，k＝0，1，...，M-1。
步骤103：对抽取的频域数据进行线性组合运算；
这里包括以下几个步骤：
步骤103a：根据XU[k]、XL[k]、YU[k]、YL[k]获得两组三个不同方向上的序列X1 (U)、X2 (U)和X3 (U)，X1 (L)、X2 (L)和X3 (L)，通过对三个不同方向上的序列的估算可以避免偏振模色散对色度色散估计的影响：
其中，k＝0，1，...，N-1。
步骤103b：对两组三个不同方向上的序列X1 (U)、X2 (U)和X3 (U)，X1 (L)、X2 (L)和X3 (L)进行共轭相乘得到三个不同方向的色散子序列R1[k]、R2[k]和R3[k]；
其中，conj(·)为共轭运算，k＝0，...N-1，n＝1，2，3。
步骤103c：设置第一间隔值为Δ1＝2，第二间隔值为Δ2＝32，根据R1[k]、R2[k]和R3[k]计算两个间隔值对应的不同方向的累加值F1和F2：
步骤103d：对获得的T个累加值F1和M个F2进行低通滤波得
其中，k1＝0,1,…,T-1，k2＝0,1,…,M-1。
步骤103e：构造两个长度为L的寄存器：Buffer1、Buffer2，其中，Buffer1存放最近L次计算所得的Buffer2存放最近L次计算所得的Buffer1和Buffer2的初始值都为L个0，将Buffer1中的数据求和得F1_sum，将Buffer2中的数据求和得F2_sum：
这里，L的值是可以配置的，L可以选择的值是[16,32,64,128]，L的默认值为16。
步骤104：根据线性组合运算的结果获得两个偏振态的数据的色散值幅角；
具体的，根据F1_sum和F2_sum分别计算两个偏振态的数据的色散值幅角和
都属于区间「0，1)。
步骤105：根据两个偏振态的数据的色散值幅角估计色散值；
具体的，根据两个偏振态的数据的色散值幅角和获得色散估计系数具体过程为：
其中，floor(·)表示向下取整；
当时：
当时：
当时：
若则将后的值重新赋给
根据色散估计系数估计色散值CD：
其中delta_CD＝1000×C×N_fft/(2×f2×lambda2)，C为光纤中光速，N_fft为FFT变换长度，f为符号速率，lambda为波长，具体取值见表1。
表1
为了实现上述方法，本发明还提供一种光传输网的色散检测装置，如图2所示，该装置包括：数据转换模块21、数据抽取模块22、线性组合运算模块23、幅角获取模块24、色散估计模块25；其中，
数据转换模块21，用于对正交的两个偏振态数据由时域数据转换为频域数据；
数据抽取模块22，用于抽取频域数据，将抽取的频域数据发送给线性组合运算模块23；
线性组合运算模块23，用于对抽取的频域数据进行线性组合运算，将线性组合运算结果发送给幅角获取模块24；
幅角获取模块24，用于根据线性组合运算的结果获得两个偏振态的数据的色散值幅角，将所述色散值幅角发送给色散估计模块25；
色散估计模块25，用于根据两个偏振态的数据的色散值幅角估计色散值。
其中，所述数据转换模块21具体用于采用离散傅里叶变换将两个偏振态数据转换成频域数据，此时，N＝2t，t为自然数，设置两个偏振态数据转换成频域数据后分别为X(k)、Y(k)，k＝0，1，...，N-1；则
Z(k)＝X(k)+i·Y(k)
其中，z(n)表示采样到的时域信号序列，z(n)＝x(n)+i·y(n)，由相互正交两个维度的偏振态数据x(n)和y(n)构成。Z(k)为z(n)序列对应的频域信号。
所述数据抽取模块22，具体用于按照如下规则从频域数据中抽取数据：
其中，XU[k]表示从X(k)中抽取的上边带数据，XL[k]表示从X(k)中抽取的下边带数据，YU[k]表示从Y(k)中抽取的上边带数据，YL[k]表示从Y(k)中抽取的下边带数据，M也可以根据具体精度需要来指定，k＝0，1，...，M-1。
所述线性组合运算模块23具体用于执行以下操作：
1)根据XU[k]、XL[k]、YU[k]、YL[k]获得两组三个不同方向上的序列X1 (U)、X2 (U)和X3 (U)，X1 (L)、X2 (L)和X3 (L)，通过对三个不同方向上的序列的估算可以避免偏振模色散对色度色散估计的影响：
其中，k＝0,1,…,N-1。
2)对两组三个不同方向上的序列X1 (U)、X2 (U)和X3 (U)，X1 (L)、X2 (L)和X3 (L)进行共轭相乘得到三个不同方向的色散子序列R1[k]、R2[k]和R3[k]；
其中，conj(·)为共轭运算，k＝0,...N-1，n＝1，2，3。
3)设置第一间隔值为Δ1＝2，第二间隔值为Δ2＝32，根据R1[k]、R2[k]和R3[k]计算两个间隔值对应的不同方向的累加值F1和F2：
4)对获得的T个累加值F1和M个F2进行低通滤波得
其中，k1＝0,1,…,T-1，k2＝0,1,…,M-1。
5)构造两个长度为L的寄存器：Buffer1、Buffer2，其中，Buffer1存放最近L次计算所得的Buffer2存放最近L次计算所得的Buffer1和Buffer2的初始值都为L个0，将Buffer1中的数据求和得F1_sum，将Buffer2中的数据求和得F2_sum：
所述幅角获取模块24具体用于：根据F1_sum和F2_sum分别计算两个偏振态的数据的色散值幅角和
都属于区间「0，1)。
所述色散估计模块25具体用于根据两个偏振态的数据的色散值幅角和获得色散估计系数根据色散估计系数估计色散值CD：
其中delta_CD＝1000×C×N_fft/(2×f2×lambda2)，C为光纤中光速，N_fft为FFT变换长度，f为符号速率，lambda为波长。
上述的光传输网的色散检测装置在光传输网中的位置如图3所示，光信号经过光纤放大器(EFDA)、混合光放大器(Hybrid)、平衡光检波器(BPD)、模数转换器(ADC)、正交平衡器(IQ balance)后，将正交的两个偏振态数据传输到光传输网的色散检测装置(CDmonitor)和色散补偿器(CD compensation)，CD monitor将估计是色散值发送给CDcompensation，CD compensation对色散值进行补偿后进行其他信号处理，再经过前向纠错(FEC)和调帧器(Framer)后，发送到用户侧接口。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种光传输网的色散检测方法，其特征在于，该方法包括：
对正交的两个偏振态数据由时域数据转换为频域数据，抽取频域数据，根据所述频域数据获得对应的三个不同方向上的序列进行线性组合运算，根据线性组合运算的结果获得两个偏振态的数据的色散值幅角，根据两个偏振态的数据的色散值幅角估计色散值。
2.根据权利要求1所述的色散检测方法，其特征在于，所述对正交的两个偏振态数据由时域数据转换为频域数据包括：采用离散傅里叶变换对正交的两个偏振态数据由时域数据转换为频域数据，此时，N＝2t，t为自然数，设置两个偏振态数据转换成频域数据后分别为X(k)、Y(k)，k＝0,1,…,N-1；则
Z(k)＝X(k)+i·Y(k)
其中，z(n)表示采样到的时域信号序列，z(n)＝x(n)+i·y(n),由相互正交两个维度的偏振态数据x(n)和y(n)构成，Z(k)为z(n)序列对应的频域信号。
3.根据权利要求2所述的色散检测方法，其特征在于，所述抽取频域数据并进行线性组合运算包括：按照如下规则从频域数据中抽取数据：
其中，XU[k]表示从X(k)中抽取的上边带数据，XL[k]表示从X(k)中抽取的下边带数据，YU[k]表示从Y(k)中抽取的上边带数据，YL[k]表示从Y(k)中抽取的下边带数据，
4.根据权利要求3所述的色散检测方法，其特征在于，所述进行线性组合运算包括以下步骤：
步骤a：根据XU[k]、XL[k]、YU[k]、YL[k]获得两组三个不同方向上的序列X1 (U)、X2 (U)和X3 (U)，X1 (L)、X2 (L)和X3 (L)：
其中，k＝0,1,…,N-1；
步骤b：对X1 (U)、X2 (U)和X3 (U)，X1 (L)、X2 (L)和X3 (L)进行共轭相乘得到三个不同方向的色散子序列R1[k]、R2[k]和R3[k]；
其中，conj(·)为共轭运算，k＝0,...N-1，n＝1，2，3；
步骤c：设置第一间隔值为Δ1＝2，第二间隔值为Δ2＝32，根据R1[k]、R2[k]和R3[k]计算两个间隔值对应的不同方向的累加值F1和F2：
步骤d：对获得的T个累加值F1和M个F2进行低通滤波得
其中，k1＝0,1,…,T-1，k2＝0,1,…,M-1；
步骤e：构造两个长度为L的寄存器：Buffer1、Buffer2，其中，Buffer1存放最近L次计算所得的Buffer2存放最近L次计算所得的Buffer1和Buffer2的初始值都为L个0，将Buffer1中的数据求和得F1_sum，将Buffer2中的数据求和得F2_sum：
这里，L的值从[16,32,64,128]中选择。
5.根据权利要求4所述的色散检测方法，其特征在于，所述根据线性组合运算的结果获得两个偏振态的数据的色散值幅角包括：根据F1_sum和F2_sum分别计算两个偏振态的数据的色散值幅角和
都属于区间[0，1)。
6.根据权利要求5所述的色散检测方法，其特征在于，所述根据两个偏振态的数据的色散值幅角估计色散值包括：根据两个偏振态的数据的色散值幅角和获得色散估计系数再根据色散估计系数估计色散值CD：
其中delta_CD＝1000×C×N_fft/(2×f2×lambda2)，C为光纤中光速，N_fft为离散傅里叶变换长度，f为符号速率，lambda为波长。
7.一种光传输网的色散检测装置，其特征在于，该装置包括：数据转换模块、数据抽取模块、线性组合运算模块、幅角获取模块、色散估计模块；其中，
数据转换模块，用于对正交的两个偏振态数据由时域数据转换为频域数据；
数据抽取模块，用于抽取频域数据，将抽取的频域数据发送给线性组合运算模块；
线性组合运算模块，用于根据抽取的频域数据获得对应的三个不同方向上的序列进行线性组合运算，将线性组合运算结果发送给幅角获取模块；
幅角获取模块，用于根据线性组合运算的结果获得两个偏振态的数据的色散值幅角，将所述色散值幅角发送给色散估计模块；
色散估计模块，用于根据两个偏振态的数据的色散值幅角估计色散值。
8.根据权利要求7所述的色散检测装置，其特征在于，所述数据转换模块，具体用于采用离散傅里叶变换将两个偏振态数据转换成频域数据，此时，N＝2t，t为自然数，设置两个偏振态数据转换成频域数据后分别为X(k)、Y(k)，k＝0,1,…,N-1；则
Z(k)＝X(k)+i·Y(k)
其中，z(n)表示采样到的时域信号序列，z(n)＝x(n)+i·y(n),由相互正交两个维度的偏振态数据x(n)和y(n)构成Z(k)为z(n)序列对应的频域信号。
9.根据权利要求8所述的色散检测装置，其特征在于，所述数据抽取模块，具体用于按照如下规则从频域数据中抽取数据：
其中，XU[k]表示从X(k)中抽取的上边带数据，XL[k]表示从X(k)中抽取的下边带数据，YU[k]表示从Y(k)中抽取的上边带数据，YL[k]表示从Y(k)中抽取的下边带数据，
10.根据权利要求9所述的色散检测装置，其特征在于，所述线性组合运算模块具体用于执行以下操作：
1)根据XU[k]、XL[k]、YU[k]、YL[k]获得两组三个不同方向上的序列X1 (U)、X2 (U)和X3 (U)，X1 (L)、X2 (L)和X3 (L)：
其中，k＝0,1,…,N-1；
2)对X1 (U)、X2 (U)和X3 (U)，X1 (L)、X2 (L)和X3 (L)进行共轭相乘得到三个不同方向的色散子序列R1[k]、R2[k]和R3[k]；
其中，conj(·)为共轭运算，k＝0,...N-1，n＝1，2，3；
3)设置第一间隔值为Δ1＝2，第二间隔值为Δ2＝32，根据R1[k]、R2[k]和R3[k]计算两个间隔值对应的不同方向的累加值F1和F2：
4)对获得的T个累加值F1和M个F2进行低通滤波得
其中，k1＝0,1,…,T-1，k2＝0,1,…,M-1；
5)构造两个长度为L的寄存器：Buffer1、Buffer2，其中，Buffer1存放最近L次计算所得的Buffer2存放最近L次计算所得的Buffer1和Buffer2的初始值都为L个0，将Buffer1中的数据求和得F1_sum，将Buffer2中的数据求和得F2_sum。
11.根据权利要求10所述的色散检测装置，其特征在于，所述幅角获取模块具体用于：根据F1_sum和F2_sum分别计算两个偏振态的数据的色散值幅角和
都属于区间[0，1)。
12.根据权利要求11所述的色散检测装置，其特征在于，所述色散估计模块，具体用于根据两个偏振态的数据的色散值幅角和获得色散估计系数根据色散估计系数估计色散值CD：
其中delta_CD＝1000×C×N_fft/(2×f2×lambda2)，C为光纤中光速，N_fft为FFT变换长度，f为符号速率，lambda为波长。
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Application publication date: 20160302

Assignee: Xi'an Chris Semiconductor Technology Co. Ltd.

Assignor: SHENZHEN ZTE MICROELECTRONICS TECHNOLOGY CO., LTD.

Contract record no.: 2019440020036

Denomination of invention: Dispersion detection method in optical transmission network and device

Granted publication date: 20190205

License type: Common License

Record date: 20190619