CN109347551B - 全光二维量化和编码的方法、系统和电子设备 - Google Patents

全光二维量化和编码的方法、系统和电子设备 Download PDF

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Abstract

本发明实施例提供一种全光二维量化和编码的方法、系统和电子设备，方法包括：任一幅度量化模块基于获取到的对应的任一光信号，通过多个判决门限获取所述任一光信号对应的第一编码，其中，所述任一光信号通过多路阵列滤波器获取；基于所有幅度量化模块获取的所有光信号对应的第一编码，获取第二编码，完成全光二维量化和编码。本发明实施例提供的全光二维量化和编码的方法、系统和电子设备，设置通过多个判决门限获取所述任一光信号对应的第一编码，能够避免现有技术中的采用单路判决只能粗略估计中心波长所处的位置，采用多个判决门限能够避免出现误码的情况，使得最终获取的第二编码更加准确。

Description

全光二维量化和编码的方法、系统和电子设备
技术领域
本发明实施例涉及模数转换领域，尤其涉及一种全光二维量化和编码的方法、系统和电子设备。
背景技术
自然存在的信号皆为模拟信号，模数转换的目的在于将自然信号转换为可供通用计算平台识别的数字信号。全光模数转换替代电模数转换的目的在于克服电子瓶颈带来的工作频率极限问题。高频模拟信号的测量分析和高速超宽带通信设备对模数转换其间的需求已经超过GS/s(Giga Sample Per-second)量级而且仍然与日俱增。仍然采用旧式的电模数转换器已经很难再克服物理极限来获得更高的性能。反之，采用全光模数转换就可以达到指标并可以满足超过100GS/s的需求，为未来高性能信号处理其间提供保障。
现存的一维全光模数转换方案以量化方案分大致包括三类：幅度量化，相位量化及频率(波长)量化。典型的幅度量化方案是泰勒全光模数转换方案，其利用马赫-曾德电光调制器实现周期倍增型的调制曲线进行量化。相位量化包括两类，一类是空间光干涉移相量化，另一类是偏振光干涉移相量化。这两类都是以光场干涉效应为基础的量化方案，前者调制光场相位，而后者调制偏振相位。频率量化则包括切割超连续谱和孤子自频移两种方案，二者都依赖于光学非线性效应，前者利用超连续谱展宽而后者利用孤子自频移效应。
利用孤子自频移实现全光量化及编码的优势在于孤子的传输频移过程可以通过多种手段获得有效控制，从而获得更高的输入功率灵敏度和更高的频谱利用率，进而进一步提高量化比特率。相对于其他几种实现全光量化及编码的方案，利用孤子自频移实现全光量化及编码具有很高的理论极限，并且可以用于实现二维全光量化的方案。
基于孤子自频移效应实现全光模数转换的原理为：光采样脉冲输入高非线性介质(光纤或平面波导)。在高非线性介质传输过程中，由于非线性效应将发生孤子自频移，即输出光脉冲的波长向长波长移动，并且波长移动量与输入脉冲光强成正比关系。然后通过1xN路密集波分复用器进行滤波，该器件不同的输出端口对应不同的波长，根据光脉冲从哪一个端口输出可以判断孤子频移距离，再根据孤子频移距离与输入脉冲强度间的对应关系，可以判断原采样信号强度所处的区间，由此实现对于采样信号的量化分级。经过判决(光判决或电判决)及编码(格雷码或自然码)完成全光模数转换。
目前的孤子自频移方案是采用单一阈值的判决方法从各路输出中判断出功率最高的一路，该路的滤波波长即为孤子中心波长。由于孤子中心波长与输入信号的光强具有线性关系，对孤子中心波长的量化分级即是对输入光强信号的量化分级。由于各路信号经过判决后仅有一路结果为1其余各路都应该为0，所以按照表1所示的3bit编码表可以完成格雷码编码。其中an代表第n个端口判决为“1”的情况，b1是第1、2、5、6路的或运算，b2是2、3、4、5路的或运算，b3是4、5、6、7路的或运算。
表1 3bit编码表
a<sub>1</sub> a<sub>2</sub> a<sub>3</sub> a<sub>4</sub> a<sub>5</sub> a<sub>6</sub> a<sub>7</sub>
b<sub>1</sub> 1 1 0 0 1 1 0
b<sub>2</sub> 0 1 1 1 1 0 0
b<sub>3</sub> 0 0 0 1 1 1 1
由于一般孤子自频移效应产生的脉冲光谱较宽，它可能覆盖某两个或三个相邻滤波通道，因此当系统输入功率变化时，滤波器的多个通道输出的光功率都会发生相应改变，这不利于用密集波分复用器进行滤波以及随后的判决。为了提高量化性能，需要使孤子频域宽度尽量与滤波带宽相近。据报道目前通过光谱压缩可以使孤子自频移输出光孤子频域宽度降低至4nm，而常用的密集波分复用设备滤波带宽为0.8nm，不能与之相匹配，因此，需要提出更加有效的量化和判决方法。滤波带宽是指阵列波导光栅每个信道透过函数的3dB带宽，对应一个量化级的频移距离。孤子频域宽度指光孤子光谱3dB带宽，孤子时域宽度是指光孤子时域脉冲信号的脉冲宽度。
现有的利用孤子自频移实现全光量化及编码的问题是：
光孤子中心波长在滤波通道间隔之间移动时，每路滤波输出都是连续变化的光强信号。采用单路判决只能粗略估计光孤子中心波长所处的位置。孤子中心频率处于极端位置时存在不可避免的误码。孤子频谱宽度远大于滤波带宽时，孤子频谱曲线的不规则性会影响各路滤波通道的输出结果，干扰系统对中心频率位置的判断。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明实施例提供一种全光二维量化和编码的方法、系统和电子设备。
第一方面，本发明实施例提供一种全光二维量化和编码的方法，包括：任一幅度量化模块基于获取到的对应的任一光信号，通过多个判决门限获取所述任一光信号对应的第一编码，其中，所述任一光信号通过多路阵列滤波器获取；基于所有幅度量化模块获取的所有光信号对应的第一编码，获取第二编码，完成全光二维量化和编码。
第二方面，本发明实施例提供一种全光二维量化和编码的系统，包括：判决单元，用于使得任一幅度量化模块基于获取到的对应的任一光信号，通过多个判决门限获取所述任一光信号对应的第一编码，其中，所述任一光信号通过多路阵列滤波器获取；编码单元，用于基于所有幅度量化模块获取的所有光信号对应的第一编码，获取第二编码，完成全光二维量化和编码。
第三方面，本发明实施例提供一种电子设备，包括：至少一个处理器；以及与所述处理器通信连接的至少一个存储器，其中：所述存储器存储有可被所述处理器执行的程序指令，所述处理器调用所述程序指令能够执行如第一方面提供的方法。
第四方面，本发明实施例提供一种非暂态计算机可读存储介质，所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令使所述计算机执行如第一方面提供的方法。
本发明实施例提供的全光二维量化和编码的方法、系统和电子设备，设置通过多个判决门限获取所述任一光信号对应的第一编码，能够避免现有技术中的采用单路判决只能粗略估计中心波长所处的位置，采用多个判决门限能够避免出现误码的情况，使得最终获取的第二编码更加准确。
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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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为本发明全光二维量化和编码的方法实施例的流程图；
图2为本发明实施例中的获取三个判决门限的平面直角坐标系示意图；
图3为本发明实施例中的全光二维量化和编码系统的结构示意图；
图4为本发明全光二维量化和编码的系统实施例的模块图；
图5为本发明实施例中的电子设备的框架示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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。
图1为本发明全光二维量化和编码的方法实施例的流程图，如图1所示，包括：S101、任一幅度量化模块基于获取到的对应的任一光信号，通过多个判决门限获取所述任一光信号对应的第一编码，其中，所述任一光信号通过多路阵列滤波器获取；S102、基于所有幅度量化模块获取的所有光信号对应的第一编码，获取第二编码，完成全光二维量化和编码。
需要说明的是，本发明实施例提供的全光二维量化和编码的方法是基于全光模数转换的应用，全光模数转换不同于电域的模数转换，其是利用光学效应实现光采样，光量化，光编码，将模拟信号转换为数字信号。本发明实施例提供的全光二维量化和编码的方法就是将模拟信号，即光信号，对其进行量化编码。
具体地，多路阵列滤波器包括多个输出支路，任一幅度量化模块AQM与多路阵列滤波器的一个输出支路连接。幅度量化模块AQM的个数与多路阵列滤波器的路数相同。光通过多路阵列滤波器进行滤波，获取与所述多路阵列滤波器的路数相同个数的光信号。
进一步地，步骤S101中的通过多个判决门限获取所述任一光信号对应的第一编码，多个判决门限是为将所述任一光信号对应的编码区间缩小，举例来说就是用多个判决门限在坐标轴上划分多段信号强度空间，每一信号强度空间都有固定的编码，判断任一光信号落入了哪个信号强度空间，便获取该信号强度空间的编码作为所述任一光信号对应的第一编码。
进一步地，步骤S102中的涉及的所有光信号对应的第一编码，第一编码的个数和幅度量化模块AQM的个数是相同的，即和多路阵列滤波器的路数相同，根据多个第一编码获取一个第二编码，即完成全光二维量化和编码。
本发明实施例提供的全光二维量化和编码的方法，设置通过多个判决门限获取所述任一光信号对应的第一编码，能够避免现有技术中的采用单路判决只能粗略估计中心波长所处的位置，采用多个判决门限能够避免出现误码的情况，使得最终获取的第二编码更加准确。
进一步地，在现有技术的方案仅仅利用了加载在光脉冲上的频谱信息。实际中，不仅中心频率携带有原始信号的信息，脉冲幅度同样携带着有效的原始信号信息，但是没有被充分利用。本发明实施例提供的全光二维量化和编码的方法，设置了多路阵列滤波器和幅度量化模块，能够同时利用光脉冲信号的中心频率和幅度的信号信息，进行更加准确的二维量化编码。需要说明的是，此处提及的二维量化编码不同于电域常用的矢量量化编码和光域单一物理参量的量化编码方式，是指同时使用两个物理参量来对信号进行量化。
上述实施例中说明了通过多个判决门限获取所述任一光信号对应的第一编码，本实施例对此进行进一步地展开描述：所述任一幅度量化模块基于获取到的对应的任一光信号，通过多个判决门限获取所述任一光信号对应的第一编码，具体包括：任一幅度量化模块基于获取到的对应的任一光信号，通过三个判决门限划分的四个信号强度空间，获取所述任一光信号的信号强度落入的信号强度空间对应的第一编码。
本实施例设置多个判决门限的个数为三个，由三个判决门限可划分四个信号强度空间。本发明实施例中优选设置根据光信号的信号强度来获取第一编码。举例为：设置光信号的信号强度的取值区间为(0，+∞)，在该区间上设置三个判决门限分别为10、100和1000，则四个信号强度空间对应分别为(0，10)、(10，100)、(100，1000)和(1000，+∞)，这四个信号强度空间分别对应有一个第一编码，举例为信号强度空间(0，10)对应的第一编码是1、信号强度空间(10，100)对应的第一编码是2、信号强度空间(100，1000)对应的第一编码是3、信号强度空间(1000，+∞)对应的第一编码是4。若任一光信号的信号强度落入了信号强度空间(0，10)，则获取的对应的第一编码就是1，以此类推，最终获取了所有幅度量化模块获取的光信号的第一编码。
在上述实施例的描述中，已经获知本发明实施例设置多个判决门限的个数为三个，由三个判决门限可划分四个信号强度空间。本实施例就针对三个判决门限的获取方法，展开进一步的说明：
图2为本发明实施例中的获取三个判决门限的平面直角坐标系示意图，本实施例请参考图2。所述三个判决门限通过下述步骤获取：以光孤子中心波长为横坐标，以幅度量化模块获取到的对应的光信号的信号强度为纵坐标，建立平面直角坐标系；根据来自多路阵列滤波器中任意三个相邻通道的三个光信号，在所述平面直角坐标系中获取所述三个光信号对应的三段曲线，所述三段曲线为第一曲线(图2中最左侧的曲线)、第二曲线(图2中间的曲线)和第三曲线(图2中最右侧的曲线)；获取第一曲线和第二曲线的第一交点(a)，以及第二曲线和第三曲线的第二交点(b)，判断所述第一交点的纵坐标数值和所述第二交点的纵坐标数值是否相同，若所述第一交点的纵坐标数值和所述第二交点的纵坐标数值相同，则将所述第一交点的纵坐标数值或者所述第二交点的纵坐标数值作为第一判决门限，若所述第一交点的纵坐标数值和所述第二交点的纵坐标数值不相同，则将所述第一交点的纵坐标数值和所述第二交点的纵坐标数值的平均值作为第一判决门限；获取所述第一交点和所述第二交点的连线组成的线段的两个三等分点，分别根据每一三等分点作所述横坐标的垂线，获取第一垂线和第二垂线，获取所述第一垂线和所述第二曲线的第三交点(c)以及所述第二垂线和所述第二曲线的第四交点(d)，判断所述第三交点的纵坐标数值和所述第四交点的纵坐标数值是否相同，若所述第三交点的纵坐标数值和所述第四交点的纵坐标数值相同，则将所述第三交点的纵坐标数值或者所述第四交点的纵坐标数值作为第二判决门限，若所述第三交点的纵坐标数值和所述第四交点的纵坐标数值不相同，则将所述第三交点的纵坐标数值和所述第四交点的纵坐标数值的平均值作为第二判决门限；获取所述第一垂线和所述第一曲线的第五交点(e)以及所述第二垂线和所述第三曲线的第六交点(f)，判断所述第五交点的纵坐标数值和所述第六交点的纵坐标数值是否相同，若所述第五交点的纵坐标数值和所述第六交点的纵坐标数值相同，则根据所述第五交点或所述第六交点作所述纵坐标的垂线，获取第三垂线，获取所述第三垂线与所述第二曲线的第七交点(g)和第八交点(h)，将所述第七交点的纵坐标数值或者所述第八交点的纵坐标数值作为第三判决门限，若所述第五交点的纵坐标数值和所述第六交点的纵坐标数值不相同，则获取第一点，所述第一点的横坐标为任意值，纵坐标为所述第五交点的纵坐标数值和所述第六交点的纵坐标数值的平均值，根据所述第一点作所述纵坐标的垂线，获取第四垂线，获取所述第四垂线与所述第二曲线的第九交点(g)和第十交点(h)，将所述第九交点的纵坐标数值或者所述第十交点的纵坐标数值作为第三判决门限。
按照如本实施例所述的步骤可获取三个判决门限，在上述实施例中，以单一坐标轴为例，即单单针对光信号的信号强度的坐标轴(纵坐标)而言进行说明，本实施例提出了平面直角坐标系，其根本含义与上述实施例中的描述无异，即判断纵坐标值。
基于上述实施例，已经获取了三个判决门限，在所述平面直角坐标系中，将大于等于所述第二判决门限的空间作为第一信号强度空间，将大于等于所述第一判决门限且小于所述第二判决门限的空间作为第二信号强度空间，将大于等于所述第三判决门限且小于所述第一判决门限的空间作为第三信号强度空间，将小于所述第三判决门限的空间作为第四信号强度空间；其中，当所述任一光信号的信号强度落入所述第一信号强度空间时，对应的第一编码为11，当所述任一光信号的信号强度落入所述第二信号强度空间时，对应的第一编码为10，当所述任一光信号的信号强度落入所述第三信号强度空间时，对应的第一编码为01，当所述任一光信号的信号强度落入所述第四信号强度空间时，对应的第一编码为00。
作为一个优选的实施例，请参考图2，任意三个相邻通道分别称为通道1、通道2和通道3。当通道2输出11时即可判断此时光孤子中心波长在G区间；当输出10时则存在两种情况，F和H区间都有可能，这时通道间的交错编码发挥作用，由于E、F两个区间是同时由两个通道的判决结果决定的，所以，当通道2输出10时相邻的通道1和通道3则一定有且仅有1个会输出01，另一个一定输出00，如果此时通道1输出01，则可以判断光孤子中心波长在F区间，如果此时通道3输出01则可以判断光孤子中心波长在H区间；同理，当通道2输出01时则通道1和通道3有且仅有一个输出10，当通道1输出10时为E区间，当通道3输出10时为I区间。通道1和通道3的原理类似通道2，由于1和3位于两端，只与一边相邻通道存在交点，所以第一判决门限即为该交点纵坐标。表2为编码结果表，按照如上所述说明可以得到编码结果如表2所示，已将所有出现的区间都加以考虑，每个区间的编码结果两位为一组，分别代表通道1、通道2和通道3的编码结果。例如，区间G编码为001100，则代表通道1输出编码00，通道2输出编码11，通道3输出编码00。其中M与A相同故没有出现在表格中。再对此编码进行二次编码(获取第二编码)可获得最终输出数字信号。
表2编码结果表
Figure BDA0001835009750000081
Figure BDA0001835009750000091
本发明实施例提供的全光二维量化和编码的方法，将现有技术中的一个量化级又细分为三个量化级，量化比特率提高了约1.5bit。如果阵列滤波器的路数再增加，并设置更多的判决门限，还可以进一步提高量化比特率。
需要说明的是，本发明实施例中的量化级是指通过多路阵列滤波器将频移距离分成若干份，其每一个输出通道可视为一个量化级。频移距离是指光孤子在红移过程中，中心波长的变化量。频移距离与输入光功率呈正相关。本发明实施例中所指频移距离都为有效频移距离，即光孤子的功率大小和光谱形状都在可用范围之内。
在上述实施例中已经说明，任一光信号通过多路阵列滤波器获取，其具体体现为：所述任一幅度量化模块基于获取到的对应的任一光信号，通过若干个判决门限获取所述任一光信号对应的第一编码，之前还包括：多路阵列滤波器对孤子自频移光信号进行滤波，获取与所述多路阵列滤波器的路数相同个数的光信号。所述多路阵列滤波器对孤子自频移光信号进行滤波，获取与所述多路阵列滤波器的路数相同个数的光信号，具体包括：三路阵列滤波器对孤子自频移光信号进行滤波，获取三段光信号。
所述多路阵列滤波器对孤子自频移光信号进行滤波，获取与所述多路阵列滤波器的路数相同个数的光信号，之前还包括：对光进行光学采样，获取采样光信号；通过掺铒光纤放大器EDFA，对所述采样光信号进行放大，获取放大光信号，并将所述放大光信号进行孤子自频移，获取孤子自频移光信号。
需要说明的是，孤子自频移效应是指光孤子在高非线性介质中传输时受拉曼效应作用，孤子中心频率发生红移的现象。
图3为本发明实施例中的全光二维量化和编码系统的结构示意图，本发明实施例中的全光二维量化和编码方法是基于如图3所示的全光二维量化和编码系统实现的，参考图3，包括光学采样optical sampling模块、掺铒光纤放大器EDFA、孤子自频移SSFS模块、多路(n路)阵列滤波器1×n AWG(图3中举例为3路)、多个幅度量化模块AQM(图3中举例为3个)和输出模块。其中，光学采样optical sampling模块、掺铒光纤放大器EDFA和孤子自频移SSFS模块是实现和观察孤子自频移的必要组件。任一幅度量化模块由一个多路宽带分路器Power splitter(图3中举例为3路)和多个光开关Optical switch(图3中举例为3个)或者光电探测器组成，多个光开关或者光电探测器对应于多个判决门限，幅度量化模块可以完成支路信号的幅度的多级判决并输出第一编码。在幅度量化模块中之所以采用宽带分路器，是由于孤子光谱带宽较大(最低至4nm)，为保证系统能够正常完成工作就要保证孤子在分光时频谱形状不变。
参看图3，本发明实施例中的全光二维量化和编码方法包括：
光学采样optical sampling模块对光进行光学采样，获取采样光信号。
通过掺铒光纤放大器EDFA，对所述采样光信号进行放大，获取放大光信号。
孤子自频移SSFS模块将所述放大光信号进行孤子自频移，获取孤子自频移光信号。
多路阵列滤波器对孤子自频移光信号进行滤波，获取与所述多路阵列滤波器的路数相同个数的光信号。
任一幅度量化模块基于获取到的对应的任一光信号，通过多个判决门限获取所述任一光信号对应的第一编码。
基于所有幅度量化模块获取的所有光信号对应的第一编码，获取第二编码，并在输出模块输出第二编码，完成全光二维量化和编码。
在上述任一实施例的基础上，图4为本发明全光二维量化和编码的系统实施例的模块图，如图4所示，包括：判决单元401，用于使得任一幅度量化模块基于获取到的对应的任一光信号，通过多个判决门限获取所述任一光信号对应的第一编码，其中，所述任一光信号通过多路阵列滤波器获取；编码单元402，用于基于所有幅度量化模块获取的所有光信号对应的第一编码，获取第二编码，完成全光二维量化和编码。
需要说明的是，本发明实施例提供的全光二维量化和编码的方法是基于全光模数转换的应用，全光模数转换不同于电域的模数转换，其是利用光学效应实现光采样，光量化，光编码，将模拟信号转换为数字信号。本发明实施例提供的全光二维量化和编码的方法就是将模拟信号，即光信号，对其进行量化编码。
具体地，判决单元401中涉及的多路阵列滤波器包括多个输出支路，任一幅度量化模块AQM与多路阵列滤波器的一个输出支路连接。幅度量化模块AQM的个数与多路阵列滤波器的路数相同。光通过多路阵列滤波器进行滤波，获取与所述多路阵列滤波器的路数相同个数的光信号。
进一步地，判决单元401中涉及的通过多个判决门限获取所述任一光信号对应的第一编码，多个判决门限是为将所述任一光信号对应的编码区间缩小，举例来说就是用多个判决门限在坐标轴上划分多段信号强度空间，每一信号强度空间都有固定的编码，判断任一光信号落入了哪个信号强度空间，便获取该信号强度空间的编码作为所述任一光信号对应的第一编码。
进一步地，编码单元402中的涉及的所有光信号对应的第一编码，第一编码的个数和幅度量化模块AQM的个数是相同的，即和多路阵列滤波器的路数相同，根据多个第一编码获取一个第二编码，即完成全光二维量化和编码。
图5示例了本发明实施例中的电子设备的框架示意图，如图5所示，该服务器可以包括：处理器(processor)510、通信接口(Communications
Interface)520、存储器(memory)530和通信总线540，其中，处理器510，通信接口520，存储器530通过通信总线540完成相互间的通信。处理器510可以调用存储器530中的逻辑指令，以执行如下方法：任一幅度量化模块基于获取到的对应的任一光信号，通过多个判决门限获取所述任一光信号对应的第一编码，其中，所述任一光信号通过多路阵列滤波器获取；基于所有幅度量化模块获取的所有光信号对应的第一编码，获取第二编码，完成全光二维量化和编码。
此外，上述的存储器530中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
本发明实施例还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以执行上述各实施例提供的方法，例如包括：任一幅度量化模块基于获取到的对应的任一光信号，通过多个判决门限获取所述任一光信号对应的第一编码，其中，所述任一光信号通过多路阵列滤波器获取；基于所有幅度量化模块获取的所有光信号对应的第一编码，获取第二编码，完成全光二维量化和编码。
本发明实施例还提供另一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以执行上述各实施例提供的方法，例如包括：任一幅度量化模块基于获取到的对应的任一光信号，通过多个判决门限获取所述任一光信号对应的第一编码，其中，所述任一光信号通过多路阵列滤波器获取；基于所有幅度量化模块获取的所有光信号对应的第一编码，获取第二编码，完成全光二维量化和编码。
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
本发明实施例提供的全光二维量化和编码的方法、系统和电子设备，设置通过多个判决门限获取所述任一光信号对应的第一编码，能够避免现有技术中的采用单路判决只能粗略估计中心波长所处的位置，采用多个判决门限能够避免出现误码的情况，使得最终获取的第二编码更加准确。在现有技术的方案仅仅利用了加载在光脉冲上的频谱信息。实际中，不仅中心频率携带有原始信号的信息，脉冲幅度同样携带着有效的原始信号信息，但是没有被充分利用。现有技术中，发生孤子自频移所需的非线性过程的实现主要依赖于非线性材料和波导结构设计所提供的色散和高非线性，但是通过材料的选择和优化设计波导结构以获得更大的频移距离和更窄的孤子谱宽比较困难，因此通过孤子自频移效应进行量化的比特率是有限的。本发明实施例提供的全光二维量化和编码的方法，设置了多路阵列滤波器和幅度量化模块，能够同时利用光脉冲信号的中心频率和幅度的信号信息，进行更加准确的二维量化编码。本发明实施例提供的全光二维量化和编码的方法，将现有技术中的一个量化级又细分为三个量化级，量化比特率提高了约1.5bit。如果阵列滤波器的路数再增加，并设置更多的判决门限，还可以进一步提高量化比特率。本发明实施例可将孤子中的不同的波长信息及幅度信息一一对应到各个码字上，结合孤子自频移与光功率的对应关系，最终实现采样光脉冲的模数转换。这种二维量化的思路可以适用于所有采用波长量化的方案，较为容易的提高量化系统的量化分辨率(量化级的对数)及量化精度。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种全光二维量化和编码的方法，其特征在于，包括：
任一幅度量化模块基于获取到的对应的任一光信号，通过多个判决门限获取所述任一光信号对应的第一编码，其中，所述任一光信号通过多路阵列滤波器获取；
基于所有幅度量化模块获取的所有光信号对应的第一编码，获取第二编码，完成全光二维量化和编码；
其中，所述任一幅度量化模块基于获取到的对应的任一光信号，通过多个判决门限获取所述任一光信号对应的第一编码，具体包括：
任一幅度量化模块基于获取到的对应的任一光信号，通过三个判决门限划分的四个信号强度空间，获取所述任一光信号的信号强度落入的信号强度空间对应的第一编码；其中，所述三个判决门限通过下述步骤获取：
以光孤子中心波长为横坐标，以幅度量化模块获取到的对应的光信号的信号强度为纵坐标，建立平面直角坐标系；
根据来自多路阵列滤波器中任意三个相邻通道的三个光信号，在所述平面直角坐标系中获取所述三个光信号对应的三段曲线，所述三段曲线为第一曲线、第二曲线和第三曲线；
获取第一曲线和第二曲线的第一交点，以及第二曲线和第三曲线的第二交点，判断所述第一交点的纵坐标数值和所述第二交点的纵坐标数值是否相同，若所述第一交点的纵坐标数值和所述第二交点的纵坐标数值相同，则将所述第一交点的纵坐标数值或者所述第二交点的纵坐标数值作为第一判决门限，若所述第一交点的纵坐标数值和所述第二交点的纵坐标数值不相同，则将所述第一交点的纵坐标数值和所述第二交点的纵坐标数值的平均值作为第一判决门限；
获取所述第一交点和所述第二交点的连线组成的线段的两个三等分点，分别根据每一三等分点作所述横坐标的垂线，获取第一垂线和第二垂线，获取所述第一垂线和所述第二曲线的第三交点以及所述第二垂线和所述第二曲线的第四交点，判断所述第三交点的纵坐标数值和所述第四交点的纵坐标数值是否相同，若所述第三交点的纵坐标数值和所述第四交点的纵坐标数值相同，则将所述第三交点的纵坐标数值或者所述第四交点的纵坐标数值作为第二判决门限，若所述第三交点的纵坐标数值和所述第四交点的纵坐标数值不相同，则将所述第三交点的纵坐标数值和所述第四交点的纵坐标数值的平均值作为第二判决门限；
获取所述第一垂线和所述第一曲线的第五交点以及所述第二垂线和所述第三曲线的第六交点，判断所述第五交点的纵坐标数值和所述第六交点的纵坐标数值是否相同，若所述第五交点的纵坐标数值和所述第六交点的纵坐标数值相同，则根据所述第五交点或所述第六交点作所述纵坐标的垂线，获取第三垂线，获取所述第三垂线与所述第二曲线的第七交点和第八交点，将所述第七交点的纵坐标数值或者所述第八交点的纵坐标数值作为第三判决门限，若所述第五交点的纵坐标数值和所述第六交点的纵坐标数值不相同，则获取第一点，所述第一点的横坐标为任意值，纵坐标为所述第五交点的纵坐标数值和所述第六交点的纵坐标数值的平均值，根据所述第一点作所述纵坐标的垂线，获取第四垂线，获取所述第四垂线与所述第二曲线的第九交点和第十交点，将所述第九交点的纵坐标数值或者所述第十交点的纵坐标数值作为第三判决门限。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述平面直角坐标系中，将大于等于所述第二判决门限的空间作为第一信号强度空间，将大于等于所述第一判决门限且小于所述第二判决门限的空间作为第二信号强度空间，将大于等于所述第三判决门限且小于所述第一判决门限的空间作为第三信号强度空间，将小于所述第三判决门限的空间作为第四信号强度空间；
其中，当所述任一光信号的信号强度落入所述第一信号强度空间时，对应的第一编码为11，当所述任一光信号的信号强度落入所述第二信号强度空间时，对应的第一编码为10，当所述任一光信号的信号强度落入所述第三信号强度空间时，对应的第一编码为01，当所述任一光信号的信号强度落入所述第四信号强度空间时，对应的第一编码为00。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述任一幅度量化模块基于获取到的对应的任一光信号，通过多个判决门限获取所述任一光信号对应的第一编码，之前还包括：
多路阵列滤波器对孤子自频移光信号进行滤波，获取与所述多路阵列滤波器的路数相同个数的光信号。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述多路阵列滤波器对孤子自频移光信号进行滤波，获取与所述多路阵列滤波器的路数相同个数的光信号，之前还包括：
对光进行光学采样，获取采样光信号；
通过掺铒光纤放大器EDFA，对所述采样光信号进行放大，获取放大光信号，并将所述放大光信号进行孤子自频移，获取孤子自频移光信号。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述多路阵列滤波器对孤子自频移光信号进行滤波，获取与所述多路阵列滤波器的路数相同个数的光信号，具体包括：
三路阵列滤波器对孤子自频移光信号进行滤波，获取三段光信号。
6.一种全光二维量化和编码的系统，其特征在于，包括：
判决单元，用于使得任一幅度量化模块基于获取到的对应的任一光信号，通过多个判决门限获取所述任一光信号对应的第一编码，其中，所述任一光信号通过多路阵列滤波器获取；
编码单元，用于基于所有幅度量化模块获取的所有光信号对应的第一编码，获取第二编码，完成全光二维量化和编码；
其中，所述任一幅度量化模块基于获取到的对应的任一光信号，通过多个判决门限获取所述任一光信号对应的第一编码，具体包括：
任一幅度量化模块基于获取到的对应的任一光信号，通过三个判决门限划分的四个信号强度空间，获取所述任一光信号的信号强度落入的信号强度空间对应的第一编码；
其中，所述三个判决门限通过下述步骤获取：
以光孤子中心波长为横坐标，以幅度量化模块获取到的对应的光信号的信号强度为纵坐标，建立平面直角坐标系；
根据来自多路阵列滤波器中任意三个相邻通道的三个光信号，在所述平面直角坐标系中获取所述三个光信号对应的三段曲线，所述三段曲线为第一曲线、第二曲线和第三曲线；
获取第一曲线和第二曲线的第一交点，以及第二曲线和第三曲线的第二交点，判断所述第一交点的纵坐标数值和所述第二交点的纵坐标数值是否相同，若所述第一交点的纵坐标数值和所述第二交点的纵坐标数值相同，则将所述第一交点的纵坐标数值或者所述第二交点的纵坐标数值作为第一判决门限，若所述第一交点的纵坐标数值和所述第二交点的纵坐标数值不相同，则将所述第一交点的纵坐标数值和所述第二交点的纵坐标数值的平均值作为第一判决门限；
获取所述第一交点和所述第二交点的连线组成的线段的两个三等分点，分别根据每一三等分点作所述横坐标的垂线，获取第一垂线和第二垂线，获取所述第一垂线和所述第二曲线的第三交点以及所述第二垂线和所述第二曲线的第四交点，判断所述第三交点的纵坐标数值和所述第四交点的纵坐标数值是否相同，若所述第三交点的纵坐标数值和所述第四交点的纵坐标数值相同，则将所述第三交点的纵坐标数值或者所述第四交点的纵坐标数值作为第二判决门限，若所述第三交点的纵坐标数值和所述第四交点的纵坐标数值不相同，则将所述第三交点的纵坐标数值和所述第四交点的纵坐标数值的平均值作为第二判决门限；
获取所述第一垂线和所述第一曲线的第五交点以及所述第二垂线和所述第三曲线的第六交点，判断所述第五交点的纵坐标数值和所述第六交点的纵坐标数值是否相同，若所述第五交点的纵坐标数值和所述第六交点的纵坐标数值相同，则根据所述第五交点或所述第六交点作所述纵坐标的垂线，获取第三垂线，获取所述第三垂线与所述第二曲线的第七交点和第八交点，将所述第七交点的纵坐标数值或者所述第八交点的纵坐标数值作为第三判决门限，若所述第五交点的纵坐标数值和所述第六交点的纵坐标数值不相同，则获取第一点，所述第一点的横坐标为任意值，纵坐标为所述第五交点的纵坐标数值和所述第六交点的纵坐标数值的平均值，根据所述第一点作所述纵坐标的垂线，获取第四垂线，获取所述第四垂线与所述第二曲线的第九交点和第十交点，将所述第九交点的纵坐标数值或者所述第十交点的纵坐标数值作为第三判决门限。
7.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1至5任一项所述方法的步骤。
8.一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至5任一项所述方法的步骤。
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