CN106797249A

CN106797249A - 一种光时域反射计及其对光纤进行检测的方法

Info

Publication number: CN106797249A
Application number: CN201480081315.1A
Authority: CN
Inventors: 罗小东; 黄延穗; 邓宁
Original assignee: Huawei Technologies Co Ltd
Current assignee: Huawei Technologies Co Ltd
Priority date: 2014-09-05
Filing date: 2014-09-05
Publication date: 2017-05-31
Anticipated expiration: 2034-09-05
Also published as: US20170180042A1; EP3190723A1; US10063314B2; EP3190723B1; EP3190723A4; CN106797249B; WO2016033812A1

Abstract

一种光时域反射计及其对光纤进行检测的方法，涉及光通信领域，能够减少业务信号对PN码序列相关性的影响，提升光时域反射计的检测精度。光时域反射计包括：业务信号生成器(10)，与业务信号生成器(10)连接的信号耦合器(20)，与信号耦合器(20)连接的电光调制器(30)，与电光调制器(30)连接的传输器(40)，与传输器(40)连接的光电检测器(50)，与光电检测器(50)连接的模数转换器(60)，光时域反射计还包括：与业务信号生成器(10)、信号耦合器(20)和模数转换器(60)均连接的数字信号处理器(70)，用于生成补偿数据和PN码序列，并接收模数转换器发送的采样信号，根据补偿数据、PN码序列和采样信号，计算第一光纤函数。

Description

一种光时域反射计及其对光纤进行检测的方法技术领域

本发明涉及光通信领域，尤其涉及一种光时域反射计及其对光纤进行检测的方法。

背景技术

随着光通信技术的快速发展， WDM ( Wavelength Division Multiplexing, 波分复用）网络的应用也越来越广泛，其中， WDM是一种利用多个激光器在单条光纤上同时发送多束不同波长激光的技术。为了保证光通信过程中业务数据的质量，需要用 OTDR ( Optical Time Domain Reflectometer, 光时域反射计）对 WDM 网络中物理链路的损耗情况进行检测，其中， OTDR是一种利用光信号在光纤中传输所产生的背向散射而制成的精密的光电一体化仪表，被广泛应用于光缆线路的维护、施工之中，可进行光纤长度、光纤的传输衰减、接头衰减和故障定位等的测量。

常规的 OTDR测量光纤传输衰减的基本原理为： OTDR的发射端发送一个单脉冲，该单脉冲经过电光调制后进入光纤，经过瑞利散射和菲涅尔反射， OTDR的接收端接收从光纤射出的光信号，从而得到光纤链路的损耗情况。但是由于发送的单脉冲的功率较大，为了不影响业务信号的正常检测，单脉冲不能和业务信号一起传输，从而不能实时检测光纤链路的损耗情况。而多脉冲 OTDR测量光纤的传输衰减的基本原理为： OTDR的发射端发送一组 PN ( Pseudo-Noise, 伪噪声）码序列，并将 PN码序列和业务信号调制在一起传输，从而可以实现对光纤链路的实时检测。进一步地，为了降低业务信号对 PN码序列相关性的影响， OTDR还能够将 PN码序列和业务信号调制在不同的频段，在接收端用滤波器对不同的频率成分进行区分，以降低业务数据和 PN码序列之间的相互影响。

然而，由于业务信号和 PN 码序列都属于基带信号，在低频部分会相互影响，从而会破坏 PN码序列的相关性，严重影响 OTDR的性能，产生较大的检测误差。因此，需要将业务信号调制到高频，与 PN码序列在频域进行区分，但是这样会提高业务信号的传输速率，需要相应的硬件也能满足业务信号提升后的速率，增加了不必要的硬件成本和带宽浪费。发明内容

本发明的实施例提供一种光时域反射计及其对光纤进行检测的方法，通过获取补偿数据、业务信号和 PN 码序列，釆用补偿数据对光时域反射计的釆样信号进行实时补偿，能够在不增加额外的硬件成本和额外的数据业务带宽的情况下，减少业务信号对 PN 码序列相关性的影响，从而可以得到更加准确的光纤衰减曲线，提升光时域反射计的检测精度。

为达到上述目的，本发明的实施例釆用如下技术方案：

第一方面，本发明实施例提供一种光时域反射计，包括业务信号生成器，与业务信号生成器连接的信号耦合器，与信号耦合器连接的电光调制器，与电光调制器连接的传输器，与传输器连接的光电检测器，与光电检测器连接的模数转换器，所述光时域反射计还包括：

与业务信号生成器、信号耦合器和模数转换器均连接的数字信号处理器，用于接收业务信号生成器生成的业务信号，生成补偿数据和 PN码序列，发送 PN码序列至信号耦合器，并接收模数转换器发送的釆样信号，根据补偿数据、 PN码序列和釆样信号，计算第一光纤函数；其中，补偿数据用于减小业务信号对 PN 码序列的干扰；釆样信号为调制有 PN 码序列的业务信号经过光纤返回后，从模数转换器发出的信号。

在第一种可能的实现方式中，根据第一方面，数字信号处理器，具体用于：生成 PN码序列，并发送 PN码序列至信号耦合器；接收模数转换器发送的釆样信号；读取第二光纤函数；接收业务信号生成器生成的业务信号，并根据业务信号生成补偿序列；对补偿序列、第二光纤函数和 PN码序列做运算，生成补偿数据；并根据补偿数据、 PN 码序列和釆样信号，计算第一光纤函数；

其中，第二光纤函数为存储在数字信号处理器内的光纤函数；补偿序列与业务信号的和为非零的常数。

在第二种可能的实现方式中，根据第一方面或第一种可能的实现方式，数字信号处理器，具体包括：

与信号耦合器连接的 PN码序列生成器，用于生成 PN码序列，并发送 PN码序列至信号耦合器、补偿数据生成器和计算器；

与模数转换器连接的信号存储器，用于接收并存储模数转换器发送的釆样信号，并发送釆样信号至加法器；

与业务信号生成器和 PN 码序列生成器均连接的补偿数据生成器，用于接收业务信号生成器发送的业务信号、 PN 码序列生成器发送的 PN码序列和光纤函数存储器发送的第二光纤函数，其中，第二光纤函数为存储在光纤函数存储器内的光纤函数，并根据业务信号、 PN码序列和第二光纤函数生成补偿数据，并发送补偿数据至加法器；

与信号存储器和补偿数据生成器均连接的加法器，用于对补偿数据与釆样信号做加法运算，并将运算结果发送至计算器；

与加法器和 PN码序列生成器均连接的计算器，用于接收加法器发送的补偿数据与釆样信号做加法运算得到的运算结果，以及 PN码序列生成器发送的 PN码序列，并根据补偿数据与釆样信号做加法运算得到的运算结果和 PN码序列，计算第一光纤函数，并发送第一光纤函数至光纤函数存储器，以使得光纤函数存储器用第一光纤函数替换第二光纤函数；

与计算器和补偿数据生成器均连接的光纤函数存储器，用于存储第二光纤函数和计算器发送的第一光纤函数，并发送第二光纤函数至补偿数据生成器。

在第三种可能的实现方式中，根据第二种可能的实现方式，所述补偿数据生成器，具体包括：

与业务信号生成器连接的补偿序列生成器，用于接收业务信号生成器发送的业务信号，并根据业务信号生成补偿序列，发送补偿序列至补偿数据运算器；

与补偿序列生成器和 PN码序列生成器均连接的补偿数据运算器，用于接收补偿序列生成器发送的补偿序列、 PN码序列生成器发送的 PN 码序列和光纤函数存储器发送的第二光纤函数，并对补偿序列、 PN码序列和第二光纤函数做运算，生成补偿数据，发送补偿数据至加法器。

在第四种可能的实现方式中，根据第二种可能的实现方式或第三种可能的实现方式，所述补偿数据运算器，具体包括：

与补偿序列生成器和 PN码序列生成器均连接的补偿数据乘法器，用于接收补偿序列生成器发送的补偿序列、 PN码序列生成器发送的 PN 码序列，并对补偿序列与 PN码序列做乘法运算，并将运算结果发送给补偿数据卷积器；

与补偿数据乘法器、加法器和光纤函数存储器均连接的补偿数据卷积器，用于接收补偿数据乘法器发送的补偿序列与 PN码序列做乘法运算得到的运算结果，以及光纤函数存储器发送的第二光纤函数，并对补偿序列与 P N码序列做乘法运算得到的运算结果和第二光纤函数做卷积运算，得到补偿数据，将补偿数据发送至加法器。

在第五种可能的实现方式中，根据第二种可能的实现方式或第三种可能的实现方式，所述补偿数据运算器，具体包括：

与补偿序列生成器和 PN码序列生成器均连接的补偿数据加法器，用于接收补偿序列生成器发送的补偿序列、 PN码序列生成器发送的 PN 码序列，并对补偿序列与 PN码序列做加法运算，并将运算结果发送给补偿数据卷积器；

与补偿数据加法器、加法器和光纤函数存储器均连接的补偿数据卷积器，用于接收补偿数据加法器发送的补偿序列与 PN码序列做加法运算得到的运算结果，以及光纤函数存储器发送的第二光纤函数，并对补偿序列与 PN码序列做加法运算得到的运算结果和第二光纤函数做卷积运算，得到补偿数据，将补偿数据发送至加法器。

在第六种可能的实现方式中，根据第一方面，所述传输器，具体为环形器或者耦合器。

第二方面，本发明实施例提供一种釆用光时域反射计对光纤进行检测的方法，应用于如第一方面所述的光时域反射计，包括：光时域反射计获取业务信号、补偿数据和 PN码序列；光时域反射计根据业务信号、补偿数据和 PN码序列，计算第一光纤函数；其中，补偿数据用于减小业务信号对 PN码序列的干扰。

在第一种可能的实现方式中，根据第二方面，

光时域反射计获取业务信号的方法，具体包括：

光时域反射计生成业务信号；

光时域反射计获取补偿数据的方法，具体包括：

光时域反射计根据业务信号生成补偿序列，其中，补偿序列与业务信号的和为非零的常数；

光时域反射计获取第二光纤函数，其中，第二光纤函数为存储在光时域反射计内的光纤函数；

光时域反射计对补偿序列、第二光纤函数和 PN 码序列做运算，生成补偿数据；

光时域反射计获取 PN码序列的方法，具体包括：

光时域反射计生成所述 PN码序列。

在第二种可能的实现方式中，根据第一种可能的实现方式，所述光时域反射计对补偿序列、第二光纤函数和 PN码序列做运算，生成补偿数据，具体包括：

光时域反射计对补偿序列和 PN 码序列故乘法运算，并对补偿序列与 PN 码序列做乘法运算得到的运算结果和第二光纤函数做卷积运算，生成补偿数据；或者，

光时域反射计对补偿序列和 PN 码序列丈加法运算，并对补偿序列与 PN 码序列做加法运算得到的运算结果和第二光纤函数做卷积运算，生成补偿数据。

在第三种可能的实现方式中，根据第二方面，所述光时域反射计根据业务信号、补偿数据和 PN码序列，计算第一光纤函数，具体包括：

光时域反射计将 PN码序列调制到业务信号上，得到调制有 PN 码序列的业务信号，并将所述调制有 PN 码序列的业务信号发送至光纤，接收从光纤返回的信号并进行光电检测和模数转换，得到釆样信号；

光时域反射计对补偿数据和釆样信号做加法运算；

光时域反射计对补偿数据和釆样信号做加法运算得到的运算结果和 PN码序列做相关运算，得到第一光纤函数。

在第四种可能的实现方式中，根据第二方面，在所述光时域反射计根据釆样信号、补偿数据、 PN码序列和第二光纤函数，计算第一光纤函数后，所述方法还包括：

光时域反射计用第一光纤函数替换第二光纤函数。

本发明实施例提供一种光时域反射计及其对光纤进行检测的方法，光时域反射计包括业务信号生成器，与业务信号生成器连接的信号耦合器，与信号耦合器连接的电光调制器，与电光调制器连接的传输器，与传输器连接的光电检测器，与光电检测器连接的模数转换器，还包括：与业务信号生成器、信号耦合器和模数转换器均连接的数字信号处理器，用于接收业务信号生成器生成的业务信号，生成补偿数据和 PN码序列，发送 PN码序列至信号耦合器，并接收模数转换器发送的釆样信号，根据补偿数据、 PN码序列和釆样信号，计算第一光纤函数。

基于上述实施例的描述，数字信号处理器接收业务信号生成器生成的业务信号，并生成补偿数据和 PN码序列，将生成的 PN码序列发送至信号耦合器，并接收模数转换器发送的釆样信号，根据补偿数据、 PN码序列和釆样信号，计算第一光纤函数。即数字信号处理器可以对接收到的釆样信号进行实时补偿，在不增加额外的硬件成本和额外的数据业务带宽的情况下，减少业务信号对 PN 码序列相关性的影响，得到更加准确的光纤函数，从而提升光时域反射计的检测精度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图 1 为本发明实施例提供的一种光时域反射计的结构示意图图 2 为本发明实施例提供的一种光时域反射计的结构示意图图 3 为本发明实施例提供的一种光时域反射计的结构示意图图 4 为本发明实施例提供的一种光时域反射计的结构示意图四；

图 5 为本发明实施例提供的一种光时域反射计的结构示意图五；

图 6为本发明实施例提供的一种误差补偿装置；

图 7 为本发明实施例提供的一种釆用光时域反射计对光纤进行检测的方法的流程示意图一；

图 8 为本发明实施例提供的一种釆用光时域反射计对光纤进行检测的方法的流程示意图二。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

本发明实施例提供一种光时域反射计，如图 1 所示，为一种光时域反射计的结构示意图，包括业务信号生成器 10 , 与业务信号生成器 10连接的信号耦合器 20 , 与信号耦合器 20连接的电光调制器 30 , 与电光调制器 30连接的传输器 40 , 与传输器 40连接的光电检测器 50 , 与光电检测器 50连接的模数转换器 60 , 所述光时域反射计还包括：

与业务信号生成器 10、信号耦合器 20和模数转换器 60均连接的数字信号处理器 70 , 用于接收业务信号生成器 10 生成的业务信号，生成补偿数据和 PN码序列，并发送 PN码序列至信号耦合器 20, 并接收模数转换器 60发送的釆样信号，从而可以根据补偿数据、 PN 码序列和釆样信号，计算第一光纤函数。

其中，补偿数据用于减小业务信号对 PN 码序列的干扰，补偿数据的具体计算过程在下述实施例进行详细描述。

需要补充的是， PN码序列是一组具有与白噪声类似的自相关性质的 0和 1所构成的编码序列，具有良好的自相关性。

需要说明的是，业务信号生成器 10 , 用来产生业务信号，并将产生的业务信号发送至信号耦合器 20和数字信号处理器 70。

还需要说明的是，信号耦合器 20 , 接收业务信号生成器 10发送的业务信号以及数字信号处理器发送的 PN 码序列，将业务信号和 PN码序列进行耦合，使得 PN码序列能够调制到业务信号上，并且可以控制 PN码序列的调制深度。其中， PN码序列的调制深度是指 PN 码序列的幅度相对于调制后信号幅度的大小。最后，将调制后的信号发送至电光调制器 30。

具体的，信号耦合器 20将业务信号和 PN码序列进行耦合的方法可以是在电路上将业务信号和 PN 码序列相乘或者相加，也可以是通过外调制光器件将 PN码序列调制到带有业务信号的光载波上。本发明对此不做限制。

需要说明的是，电光调制器 30 , 接收信号耦合器 20发送的调制有 PN码序列的业务信号，将调制有 PN码序列的业务信号进行电光转换，然后通过传输器 40发送到光纤。

需要补充的是，传输器 40 可以为环形器或者耦合器。传输器 40 接收电光调制器 30 发送的调制完成的业务信号，并将其发送到光纤；同时接收经过光纤返回的信号，将其发送到光电检测器 50 , 以便光时域反射计进行后续信号处理。本发明所述的传输器 40能够起到收发隔离的作用，因此任何具有收发隔离作用的器件都可以作为传输器，本发明对此不做限制。

还需要说明的是，光电检测器 50 , 将传输器 40接收到的从光纤中反射回来的光信号进行光电转换，并进行放大和滤波，然后发送至模数转换器 60。

具体的，信号经过光纤传输后，信号能量会有部分损失，为了提高后续数字信号处理的精度，光电检测模块 50还会对接收到的微弱光信号进行滤波和放大处理。

需要补充的是，电光调制器 30是将电信号转换为光信号，以使得信号可以在光纤中传输；光电检测器 50是把从光纤中反射回来的光信号转换为电信号，以方便后续各种信号处理器对电信号进行处理。

还需要说明的是，模数转换器 60 , 接收光电检测器 50发送的电信号，并对其进行釆样，将釆样得到的信号发送至数字信号处理器 70。

还需要说明的是，数字信号处理器 70 , 用来产生 PN码序列和补偿数据，并接收模数转换器 60发送的釆样信号，数字信号处理器 70根据补偿数据对釆样信号进行实时补偿，从而减少业务信号对 PN 码序列相关性的影响，提升光时域反射计的检测精度。

进一步的，数字信号处理器，具体用于：生成 PN码序列，并发送 PN码序列至信号耦合器；接收模数转换器发送的釆样信号；读取第二光纤函数；接收业务信号生成器生成的业务信号，并根据业务信号生成补偿序列；对补偿序列、第二光纤函数和 PN码序列做运算，生成补偿数据；并根据补偿数据、 PN码序列和釆样信号，计算第一光纤函数；其中，第二光纤函数为存储在数字信号处理器内的光纤函数；补偿序列与业务信号的和为非零的常数。

其中，数字信号处理器 70 , 如图 2所示，具体包括：与信号耦合器 20连接的 PN码序列生成器 700, 与模数转换器 60连接的信号存储器 703 , 与业务信号生成器 10和 PN码序列生成器 700均连接的补偿数据生成器 701 , 与信号存储器 703 和补偿数据生成器 701 均连接的加法器 704 , 与加法器 704和 PN码序列生成器 700均连接的计算器 702 , 与计算器 702和补偿数据生成器 701 均连接的光纤函数存储器 705。

需要说明的是， PN码序列生成器 700 , 用于生成 PN码序列，并将生成的 PN码序列发送至信号耦合器 20 , 这样，信号耦合器 20 才可以将 PN码序列调制到业务信号上；同时， PN码序列生成器 700 将 PN码序列发送至补偿数据生成器 701 , 以便补偿数据生成器 701 根据业务信号和 PN码序列生成补偿数据；并且 PN码序列生成器 700 还会将 PN码序列发送至最终的计算器 702 , 计算器 702根据相关运算的性质消除业务信号对 PN 码序列相关性的影响，得到第一光纤函数。

需要补充的是，第一光纤函数是表征当前状态下光纤的衰减曲线，每当计算器 702根据所述补偿数据、 PN码序列和釆样信号计算出第一光纤函数并发送第一光纤函数至光纤函数存储器 705 后，光纤函数存储器 705 都会存储第一光纤函数，用第一光纤函数替换之前存储在光纤函数存储器 705 中的第二光纤函数。当进行下次计算时就釆用刚存入的第二光纤函数，这样计算的误差就会越来越小。

需要说明是，釆样信号的产生过程为：业务信号和 PN 码序列通过信号耦合器 20耦合后，再经过电光调制器 30进行信号的转换，并通过传输器 40发送至光纤，再由光电检测器 50接收从光纤反射回来的光信号，并进行光电信号的转换，再将电信号发送至模数转换器 60 , 进行信号的釆样，从而得到釆样信号。因此，信号存储器 703 中存储的信号就是釆样信号。

需要说明的是，信号存储器 703 , 用于接收并存储模数转换器 60发送的釆样信号。信号存储器 703 在接收模数转换器 60发送的釆样信号，并将釆样信号发送至加法器 704进行运算。

还需要说明的是，补偿数据生成器 701 , 用于根据业务信号生成器 10发送的业务信号、 PN码序列生成器 700发送的 PN码序列和光纤函数存储器 705 发送的第二光纤函数生成釆样信号的补偿数据，并将生成的补偿数据发送至加法器 704进行运算。

还需要说明的是，加法器 704 , 用于对补偿数据与釆样信号做加法运算，并将运算结果发送至计算器 702。

还需要说明的是，计算器 702 , 用于接收加法器 704发送的补偿数据与釆样信号做加法运算得到的运算结果，以及 PN码序列生成器 700发送的 PN 码序列，并根据补偿数据与釆样信号的运算结果和 PN码序列，计算第一光纤函数，并将生成的第一光纤函数发送至光纤函数存储器 705作为下一次运算的光纤函数。

还需要说明的是，光纤函数存储器 705 , 用于存储计算器 702 发送的第一光纤函数，并发送第二光纤函数至补偿数据生成器 701。

需要补充的是，光纤函数存储器 705预存的第二光纤函数可以是离线测试的较理想的光纤函数，也可以是上次在线测量的光纤函数。本发明对此不做限制。

如图 3 所示，补偿数据生成器 701 , 具体包括：与业务信号生成器 10连接的补偿序列生成器 7010 , 用于接收业务信号生成器 10 发送的业务信号，并根据业务信号生成补偿序列，发送补偿序列至补偿数据运算器 7011 ,其中，补偿序列与业务信号的和为非零的常数；与补偿序列生成器 7010和 PN码序列生成器 700均连接的补偿数据运算器 7011 , 用于接收补偿序列生成器 7010 发送的补偿序列、 PN 码序列生成器 700发送的 PN码序列和光纤函数存储器 705发送的第二光纤函数，并对补偿序列、第二光纤函数和 PN码序列做运算，生成补偿数据，发送补偿数据至加法器 704。

需要补充的是，补偿序列生成器 7010 , 对接收到的业务信号生成补偿序列。设业务信号为 D , 对于业务信号 D速率较高，数据量比较大的场景，可以将业务信号 D中的 N个数据比特为一个处理单元，将这 N个比特丈积分，产生一个新的值，假设一个 PN码序列周期内的数据比特个数为 K , 那么业务信号 D就可以产生 K/N个新的值，根据这 K/N个值生成补偿序列，这样数据的处理量就可以下降 N倍，从而提高运算效率。

可选的，如图 4所示，补偿数据运算器 7011 , 还可以具体包括：与补偿序列生成器 7010和 PN码序列生成器 700均连接的补偿数据加法器 c , 用于接收补偿序列生成器 7010发送的补偿序列、 PN码序列生成器 700发送的 PN码序列，并对补偿序列与 PN码序列做加法运算，并将运算结果发送给补偿数据卷积器 d , 补偿数据卷积器 d与补偿数据加法器 c和光纤函数存储器 705 以及加法器 704均连接，用于接收补偿数据加法器 c发送的补偿序列与 PN码序列做加法运算得到的运算结果，以及光纤函数存储器 705发送的第二光纤函数，并对补偿序列与 PN 码序列做加法运算得到的运算结果和第二光纤函数做卷积运算，得到补偿数据，将补偿数据发送至加法器 704。

优选的，如图 5所示，补偿数据运算器 7011 , 具体包括：与补偿序列生成器 7010和 PN码序列生成器 700均连接的补偿数据乘法器 a , 用于接收补偿序列生成器 7010发送的补偿序列、 PN码序列生成器 700发送的 PN码序列 , 并对补偿序列与 PN码序列做乘法运算，并将运算结果发送给补偿数据卷积器 b , 补偿数据卷积器 b与补偿数据乘法器 a和光纤函数存储器 705 以及加法器 704均连接，用于接收补偿数据乘法器 a发送的补偿序列与 PN码序列做乘法运算得到的运算结果，以及光纤函数存储器 705发送的第二光纤函数，并对补偿序列与 PN 码序列做乘法运算得到的运算结果和第二光纤函数做卷积运算，得到补偿数据，将补偿数据发送至加法器 704。

具体的，以实际应用中光时域反射计的工作流程以及信号流向为例，对本发明实施例所提供的光时域反射计的工作原理进行说明。

设 A 为相关增益， B 为第二光纤函数， C 为 PN 码序列， D 为业务信号， ~0为 0的补偿序列， @为卷积运算符， Θ为相关运算符，其中， ~在数学上表示取反运算符，此处，用 D表示 D的任意补偿序列。

需要说明的是，相关增益 A为系统进行相关运算时产生的固有增益。

需要说明的是，业务信号 D 和它的补偿序列 D 的和为一个非零的常数 E, E可以为全 1也可以为其他合理的常数。比如 E=l, 那么补偿序列 ~D就是业务信号 D的 0和 1取反。

进一步的，补偿序列 D是补偿序列生成器 7010生成的，具体的，补偿序列生成器 7010生成业务信号 D的补偿序列 ~D可以是通过电域，直接由业务信号得到，也可以是通过额外的光电检测，从光域上得到。本发明对如何产生业务信号 D 的补偿序列 ~D 不做限制。

需要补充的是，在线性系统中，输入信号从光纤中发射回来后得到的输出信号，就是输入信号和光纤的实际光纤函数做卷积运算的结果，此处，假设光纤的实际光纤函数为第二光纤函数。

当光时域反射计的补偿数据运算器 7011 包括补偿数据乘法器 a 和补偿数据卷积器 b时，由线性系统的原理可以得到：

C&((DXC)®B)+C&((~ DxC)®B)

^CQ((D+~ D)xC)®B

= C0(ExC)®fi

^ExAxB 上式通过光时域反射计的补偿数据生成器 701对从光纤反射回来的釆样信号进行补偿，消除业务信号对 PN码序列相关性的影响 , 上式的结果中， E和 A都是固定值，因此通过运算就可以得到更加准确的第一光纤函数 B。

当补偿数据运算器 7011包括补偿数据加法器 c和补偿数据卷积器 d时，由线性系统的原理可以得到：

CQ((D + C)®B) + CQ((~ D + C)®B)

^CQ(D+~ D + 2C)®B

= C0(E + 2C)®fi

^CQE®B + CQ2C®B

«2Αχβ

需要补充的是，由于 ^COE®fi的结果远远小于 C02C®fi的结果，因此，可以将 ^c O E ® fi的结果忽略不计，上式最后结果约等于 χ β。上式通过光时域反射计的补偿数据生成器 701对从光纤反射回来的釆样信号进行补偿，消除业务信号对 ΡΝ码序列相关性的影响。上式的结果中， 2Α是固定值，因此通过运算就可以得到更加准确的光纤函数 Β。

优选地，相较于光时域反射计的补偿数据运算器 701 1 包括补偿数据加法器 c和补偿数据卷积器 d ,光时域反射计的补偿数据运算器 701 1包括补偿数据乘法器 a和补偿数据卷积器 b在计算上较为简便，在工艺允许的情况下，一般选择补偿数据乘法器 a 和补偿数据卷积器 b。

本发明实施例提供的一种光时域反射计，包括业务信号生成器，与业务信号生成器连接的信号耦合器，与信号耦合器连接的电光调制器，与电光调制器连接的传输器，与传输器连接的光电检测器，与光电检测器连接的模数转换器，所述光时域反射计还包括：与业务信号生成器、信号耦合器和模数转换器均连接的数字信号处理器，用于生成补偿数据和 PN码序列，并接收模数转换器发送的釆样信号，根据补偿数据、 PN码序列和釆样信号，计算第一光纤函数。

实施例二

本发明实施例还提供一种误差补偿装置，如图 6所示，为误差补偿装置的结构示意图。该误差补偿装置包括上述实施例所示的光时域反射计以及与光时域反射计连接的光纤。基于上述实施例的描述，该误差补偿装置接收业务信号生成器生成的业务信号，并生成补偿数据和 PN码序列，将生成的 PN码序列发送至信号耦合器，并接收模数转换器发送的釆样信号，根据补偿数据、 PN码序列和釆样信号，计算第一光纤函数。即数字信号处理器可以对接收到的釆样信号进行实时补偿，在不增加额外的硬件成本和额外的数据业务带宽的情况下，减少业务信号的随机性对 PN 码序列相关性的影响，得到更加准确的光纤函数，从而提升光时域反射计的检测精度。

实施例三

本发明实施例提供一种釆用光时域反射计对光纤进行检测的方法，本实施例以该检测光纤的方法应用于实施例二中所述的光时域反射计为例进行说明。该釆用光时域反射计对光纤进行检测的方法的流程示意图如图 7所示，包括：

5101、光时域反射计获取业务信号、补偿数据和 PN码序列。需要说明的是，光时域反射计生成业务信号和 PN码序列，从而根据业务信号生成补偿序列，根据补偿序列、 PN码序列和存储在光时域反射计的光纤函数存储器中的第二光纤函数生成补偿数据，对从光纤反射回来的釆样信号进行实时补偿。光时域反射计获取业务信号、补偿数据和 PN码

5102、光时域反射计根据业务信号、补偿数据和 PN码序列，计算第一光纤函数。

需要说明的是，光时域反射计根据业务信号、补偿数据和 PN 码序列，计算第一光纤函数的过程为：光时域反射计将 PN码序列调制到业务信号上，得到调制有 PN码序列的业务信号，然后将调制有 PN码序列的业务信号发送至光纤，并接收从光纤返回的信号，进行光电检测和模数转换，得到釆样信号；光时域反射计对补偿数据和釆样信号做加法运算；光时域反射计对补偿数据和釆样信号做加法运算得到的运算结果和 PN码序列做相关运算，得到第一光纤函数。从而可以用第一光纤函数替换第二光纤函数，使得下次的计算误差变小。光时域反射计根据业务信号、补偿数据和 PN码序列，计算第一光纤函本发明实施例提供一种釆用光时域反射计对光纤进行检测的方法，包括：光时域反射计获取业务信号、补偿数据和 PN码序列；光时域反射计根据业务信号、补偿数据和 PN码序列，计算第一光纤函数。

基于上述实施例的描述，光时域反射计获取业务信号、补偿数据和 PN码序列，根据补偿数据对接收到的釆样信号进行实时补偿，在不增加额外的硬件成本和额外的数据业务带宽的情况下，减少业务信号对 PN 码序列相关性的影响，得到更加准确的光纤函数，从而提升光时域反射计的检测精度。

实施例四

本发明实施例提供一种釆用光时域反射计对光纤进行检测的方法，本实施例以该检测光纤的方法应用于实施例二中所述的光时域反射计为例进行说明。该釆用光时域反射计对光纤进行检测的方法的流程示意图如图 8所示，包括：

S201 光时域反射计获取业务信号、补偿数据和 PN码序列。具体的，光时域反射计获取业务信号的方法为光时域反射计中的业务信号生成器生成业务信号。

具体的，光时域反射计获取 PN 码序列的方法为光时域反射计中的 PN码序列生成器生成 PN码序列。

需要说明的是，光时域反射计生成业务信号和 PN 码序列没有先后顺序，可以根据实际装置的硬件条件进行设置，本发明对此不做限制。

又具体的，光时域反射计获取补偿数据的方法具体包括： S201 a 光时域反射计根据业务信号生成补偿序列。

其中，补偿序列与业务信号的和为非零的常数。生成的补偿序列存储在光时域反射计的补偿序列生成器内。

S201b 光时域反射计获取第二光纤函数。其中，第二光纤函数为存储在光时域反射计的光纤函数存储器内的光纤函数。第二光纤函数用于和补偿序列以及 PN码序列生成补偿数据。

S201c 光时域反射计对补偿序列、第二光纤函数和 PN码序列丈运算，生成补偿数据。

具体的，光时域反射计对所述补偿序列、第二光纤函数和 PN码序列做运算，生成补偿数据，具体包括 S201 c0和 S201c l。

S201c0 光时域反射计对补偿序列和 PN 码序列故乘法运算，并对补偿序列与 P N码序列做乘法运算得到的运算结果和第二光纤函数做卷积运算，生成补偿数据。

需要说明的是，补偿序列和 PN 码序列做乘法运算是由光时域反射计中的补偿数据乘法器完成的。然后，将补偿数据乘法器的运算结果和第二光纤函数做卷积运算，从而得到补偿数据。具体的，卷积运算是由光时域反射计中的卷积器完成的。

S201c l 光时域反射计对补偿序列和 PN 码序列丈加法运算，并对补偿序列与 P N码序列做加法运算得到的运算结果和第二光纤函数做卷积运算，生成补偿数据。

需要说明的是，补偿序列和 PN 码序列做加法运算是由光时域反射计中的补偿数据加法器完成的。然后，将补偿数据加法器的运算结果和第二光纤函数做卷积运算，从而得到补偿数据。具体的，卷积运算是由光时域反射计中的卷积器完成的。

需要说明的是， S201c0和 S201c l所表示的步骤是择一进行的。这两种方式都可以生成补偿数据，其中，优选的方式为 S201c0中的方式。

S202 光时域反射计根据业务信号、补偿数据和 PN码序列，计算第一光纤函数。

具体的，光时域反射计根据业务信号、补偿数据和 PN码序列，计算第一光纤函数的步骤具体包括 S202a-S202c。

S202a 光时域反射计将 PN码序列调制到业务信号上，得到调制有 PN码序列的业务信号，并将调制有 PN码序列的业务信号发送至光纤，接收从光纤返回的信号并进行光电检测和模数转换，得到釆样信号。

需要说明是，光时域反射计获取到的釆样信号是指业务信号和

PN码序列通过光时域反射计的信号耦合器耦合后，再经过光时域反射计的电光调制器进行信号的转换，并通过光时域反射计的传输器发送至光纤，再由光电检测器接收从光纤反射回来的光信号，并进行光电信号的转换，再将电信号发送至光时域反射计的模数转换器，进行信号的釆样，从而得到釆样信号。

具体的，将 PN 码序列调制到业务信号上的过程是由光时域反射计的信号耦合器完成的。其中，信号耦合器可以控制 PN 码序列的调制深度。 PN码序列的调制深度与实施例一中的定义一致，在此不再赘述。

S202b 光时域反射计对补偿数据和釆样信号做加法运算。

具体的，对补偿数据和釆样信号做加法运算是通过光时域反射计中的加法器完成的。

S 202 c、光时域反射计对补偿数据和釆样信号做加法运算得到的运算结果和 PN码序列做相关运算，得到第一光纤函数。

具体的，对补偿数据和釆样信号做加法运算得到的运算结果和 PN 码序列做相关运算的过程是由光时域反射计的计算器完成的，该计算器具体完成的是相关运算。

通过该相关运算，可以减少业务信号对 PN码序列相关性的影响，从而得到比较准确的第一光纤函数。需要补充的是，由光时域反射计的计算器通过相关运算得到的光纤函数称为第一光纤函数。

S203 光时域反射计用所述第一光纤函数替换所述第二光纤函数。

具体的，光时域反射计通过上述光纤的检测方法计算得到的第一光纤函数，表征了当前状态下光纤的衰减曲线，用该第一光纤函数替换存储在光时域反射计中的光纤函数存储器中的第二光纤函数，在下次实时计算时，就使用最新的光纤函数进行补偿数据的计算，这样可以使得使用该检测光纤的方法获得的光纤函数的误差越来越小。

本发明实施例提供一种釆用光时域反射计对光纤进行检测的方法，包括：光时域反射计获取业务信号、补偿数据和 PN码序列；光时域反射计根据业务信号、补偿数据和 PN码序列，计算第一光纤函数。

基于上述实施例的描述，光时域反射计获取到业务信号、补偿数据和 PN 码序列，用补偿数据对釆样信号进行实时补偿，该釆用光时域反射计对光纤进行检测的方法可以在不增加额外的硬件成本和额外的数据业务带宽的情况下，减小业务信号对 PN 码序列相关性的影响，从而得到更加准确的第一光纤函数，提升光时域反射计的检测精度。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims

权利要求书

1、一种光时域反射计，包括业务信号生成器，与所述业务信号生成器连接的信号耦合器，与所述信号耦合器连接的电光调制器，与所述电光调制器连接的传输器，与所述传输器连接的光电检测器，与所述光电检测器连接的模数转换器，其特征在于，所述光时域反射计还包括：

与所述业务信号生成器、所述信号耦合器和所述模数转换器均连接的数字信号处理器，用于接收所述业务信号生成器生成的业务信号，生成补偿数据和 PN码序列，发送所述 PN码序列至所述信号耦合器，并接收所述模数转换器发送的釆样信号，根据所述补偿数据、所述 PN 码序列和所述釆样信号，计算第一光纤函数；

其中，所述补偿数据用于减小所述业务信号对所述 PN码序列的干扰；所述釆样信号为调制有所述 P N码序列的业务信号经过光纤返回后，从所述模数转换器发出的信号。
2、根据权利要求 1 所述的光时域反射计，其特征在于，所述数字信号处理器，具体用于：

生成所述 PN码序列，并发送所述 PN码序列至所述信号耦合器；接收所述模数转换器发送的釆样信号；读取第二光纤函数；接收所述业务信号生成器生成的所述业务信号，并根据所述业务信号生成补偿序列；对所述补偿序列、所述第二光纤函数和所述 PN码序列做运算，生成所述补偿数据；并根据所述补偿数据、所述 PN 码序列和所述釆样信号，计算第一光纤函数；

其中，所述第二光纤函数为存储在所述数字信号处理器内的光纤函数；所述补偿序列与所述业务信号的和为非零的常数。
3、根据权利要求 1或 2所述的光时域反射计，其特征在于，所述数字信号处理器，具体包括：

与所述信号耦合器连接的 PN码序列生成器，用于生成 PN码序列，并发送所述 PN码序列至所述信号耦合器、补偿数据生成器和计算器；与所述模数转换器连接的信号存储器，用于接收并存储所述模数转换器发送的所述釆样信号，并发送所述釆样信号至加法器；与所述业务信号生成器和所述 PN 码序列生成器均连接的补偿数据生成器，用于接收所述业务信号生成器发送的业务信号、所述 PN 码序列生成器发送的 PN码序列和光纤函数存储器发送的第二光纤函数，其中，所述第二光纤函数为存储在所述光纤函数存储器内的光纤函数，并根据所述业务信号、所述 PN码序列和所述第二光纤函数生成补偿数据，并发送所述补偿数据至所述加法器；

与所述信号存储器和所述补偿数据生成器均连接的加法器，用于对所述补偿数据与所述釆样信号做加法运算，并将所述运算结果发送至所述计算器；

与所述加法器和所述 PN码序列生成器均连接的所述计算器，用于接收所述加法器发送的所述补偿数据与所述釆样信号做加法运算得到的运算结果，以及所述 PN码序列生成器发送的 PN码序列，并根据所述补偿数据与所述釆样信号做加法运算得到的运算结果和所述 PN 码序列，计算第一光纤函数，并发送所述第一光纤函数至光纤函数存储器，以使得所述光纤函数存储器用所述第一光纤函数替换所述第二光纤函数；

与所述计算器和所述补偿数据生成器均连接的所述光纤函数存储器，用于存储第二光纤函数和所述计算器发送的所述第一光纤函数，并发送所述第二光纤函数至所述补偿数据生成器。
4、根据权利要求 3所述的光时域反射计，其特征在于，所述补偿数据生成器，具体包括：

与所述业务信号生成器连接的补偿序列生成器，用于接收所述业务信号生成器发送的业务信号，并根据所述业务信号生成补偿序列，发送所述补偿序列至补偿数据运算器；

与所述补偿序列生成器和所述 PN码序列生成器均连接的补偿数据运算器，用于接收所述补偿序列生成器发送的所述补偿序列、所述 PN 码序列生成器发送的 PN码序列和光纤函数存储器发送的第二光纤函数，并对所述补偿序列、所述 PN码序列和所述第二光纤函数做运算，生成补偿数据，发送所述补偿数据至所述加法器。
5、根据权利要求 3或 4所述的光时域反射计，其特征在于，所述补偿数据运算器，具体包括：

与所述补偿序列生成器和所述 PN码序列生成器均连接的补偿数据乘法器，用于接收所述补偿序列生成器发送的所述补偿序列、所述 PN 码序列生成器发送的 PN码序列，并对所述补偿序列与所述 PN码序列做乘法运算，并将运算结果发送给补偿数据卷积器；

与所述补偿数据乘法器、所述加法器和所述光纤函数存储器均连接的补偿数据卷积器，用于接收所述补偿数据乘法器发送的所述补偿序列与所述 P N码序列做乘法运算得到的运算结果，以及所述光纤函数存储器发送的第二光纤函数，并对所述补偿序列与所述 PN码序列做乘法运算得到的运算结果和所述第二光纤函数做卷积运算，得到补偿数据，将所述补偿数据发送至加法器。
6、根据权利要求 3或 4所述的光时域反射计，其特征在于，所述补偿数据运算器，具体包括：

与所述补偿序列生成器和所述 PN码序列生成器均连接的补偿数据加法器，用于接收所述补偿序列生成器发送的所述补偿序列、所述 PN 码序列生成器发送的 PN码序列，并对所述补偿序列与所述 PN码序列做加法运算，并将运算结果发送给补偿数据卷积器；

与所述补偿数据加法器、所述加法器和所述光纤函数存储器均连接的补偿数据卷积器，用于接收所述补偿数据加法器发送的所述补偿序列与所述 PN码序列做加法运算得到的运算结果，以及所述光纤函数存储器发送的第二光纤函数，并对所述补偿序列与所述 PN码序列做加法运算得到的运算结果和所述第二光纤函数做卷积运算，得到补偿数据，将所述补偿数据发送至加法器。
7、根据权利要求 1 所述的光时域反射计，其特征在于，所述传输器，具体为环形器或者耦合器。
8、一种釆用光时域反射计对光纤进行检测的方法，应用于如权利要求 1-7所述的光时域反射计，其特征在于，包括：光时域反射计获取业务信号、补偿数据和 PN码序列；所述光时域反射计根据所述业务信号、所述补偿数据和所述 PN 码序列，计算第一光纤函数；

其中，所述补偿数据用于减小所述业务信号对所述 PN码序列的干扰。
9、根据权利要求 8所述的釆用光时域反射计对光纤进行检测的方法，其特征在于，

所述光时域反射计获取所述业务信号的方法，具体包括：所述光时域反射计生成所述业务信号；

所述光时域反射计获取所述补偿数据的方法，具体包括：所述光时域反射计根据所述业务信号生成补偿序列，其中，所述补偿序列与所述业务信号的和为非零的常数；

所述光时域反射计获取第二光纤函数，其中，所述第二光纤函数为存储在所述光时域反射计内的光纤函数；

所述光时域反射计对所述补偿序列、所述第二光纤函数和所述 PN 码序列做运算，生成补偿数据；

所述光时域反射计获取所述 PN码序列的方法，具体包括：所述光时域反射计生成所述 PN码序列。
10、根据权利要求 9所述的釆用光时域反射计对光纤进行检测的方法，其特征在于，所述光时域反射计对所述补偿序列、所述第二光纤函数和所述 PN码序列做运算，生成补偿数据，具体包括：

所述光时域反射计对所述补偿序列和所述 PN码序列做乘法运算，并对所述补偿序列与所述 PN码序列做乘法运算得到的运算结果和所述第二光纤函数做卷积运算，生成补偿数据；或者，

所述光时域反射计对所述补偿序列和所述 PN码序列加法运算，并对所述补偿序列与所述 PN码序列做加法运算得到的运算结果和所述第二光纤函数做卷积运算，生成补偿数据。
11、根据权利要求 10所述的釆用光时域反射计对光纤进行检测的方法，其特征在于，所述光时域反射计根据所述业务信号、所述补偿数据和所述 PN码序列，计算第一光纤函数，具体包括：所述光时域反射计将所述 PN码序列调制到所述业务信号上，得到调制有 PN码序列的业务信号，并将所述调制有 PN码序列的业务信号发送至光纤，接收从光纤返回的信号并进行光电检测和模数转换，得到釆样信号；

所述光时域反射计对所述补偿数据和所述釆样信号做加法运算；所述光时域反射计对所述补偿数据和所述釆样信号做加法运算得到的运算结果和所述 PN码序列做相关运算，得到第一光纤函数。
12、根据权利要求 8所述的釆用光时域反射计对光纤进行检测的方法，其特征在于，在所述光时域反射计根据所述业务信号、所述补偿数据、所述 PN码序列和第二光纤函数，计算第一光纤函数后，所述方法还包括：

所述光时域反射计用所述第一光纤函数替换所述第二光纤函数。