CN114205001A - 一种低复杂度的波长标签生成与检测方法及系统 - Google Patents

一种低复杂度的波长标签生成与检测方法及系统 Download PDF

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Abstract

本申请公开了一种低复杂度的波长标签生成与检测方法及系统，涉及波长标签技术领域，包括在多个已调光信号上分别加载标签信号得到多个光传输信号并合波输出，任意两个标签信号的载波频率为倍数关系；对合波后的光传输信号进行光电转换得到标签电信号，对标签电信号依次进行滤波和模数转换得到标签数字信号，以不小于最大载频的两倍的频率为采样频率对标签数字信号进行降采样得到待解调信号，分别以每个载波频率为采样频率对待解调信号进行降采样得到多个待滤波信号，分别以每个标签带宽为滤波带宽对相应的待滤波信号进行滤波得到相应的标签信号。本申请能够提高发送端对标签信号的调制效率和灵活度，并简化接收端。

Description

一种低复杂度的波长标签生成与检测方法及系统
技术领域
本申请涉及波长标签技术领域，具体涉及一种低复杂度的波长标签生成与检测方法及系统。
背景技术
近年来，随着网络通信技术的不断进步，对大容量光通信网络进行管理监控已经成为了智能光网络技术的必不可少的要素。波长标签技术成为实现光通信网络监控的主要技术手段，通过光域直接对加载了标签信号的光传输信号进行监控能够很好的实时观测如光功率、波长、OSNR(Optical Signal Noise Ratio，光信噪比)等参数而不必进行光电转换，大为简化了系统结构。
波长标签技术通常采用导频技术，当进行WDM(Wavelength Division Multiplex，波分复用)时可以采用基于多子载波技术的方法进行复用，但是随着网络技术的发展，对波长标签技术提出更高的要求。适用帧格式的波长标签技术成为了行业标准，因此当进行波分复用时必须对不同的标签进行帧的区分，这样不仅要求仅从一个接收端恢复所有标签信息，而且还要求对所有标签信息进行帧鉴别，这使得传统的方法面临巨大的挑战。
基于多子载波的方法或者基于频分复用的方案如果要将不同波长的标签信号进行区分需要进行大量数据的数字信号处理运算，这样就使得当复用路数增加时其运算量以及所需要的资源也会随之增加，从而导致整个系统过于复杂且计算资源消耗过多可能导致系统不能稳定正常的工作。
发明内容
针对现有技术中存在的缺陷，本申请的目的在于提供一种低复杂度的波长标签生成与检测方法及系统，提高发送端对标签信号的调制效率和灵活度，并简化接收端。
为达到以上目的，采取的技术方案是：
本申请第一方面提供一种适用于帧格式的波分复用方法，包括：
在发送端，在多个已调光信号上分别加载标签信号得到多个光传输信号，将多个光传输信号合波后输出，合波时多个标签信号通过频分复用得到标签复合信号；定义标签信号的最大载波频率为最大载频，每个标签信号均具有一标签带宽；
在接收端，对合波后的光传输信号进行光电转换得到对应标签复合信号的标签电信号，对标签电信号依次进行滤波和模数转换得到标签数字信号，以不小于最大载频的两倍的频率为采样频率对标签数字信号进行降采样得到待解调信号，分别以每个载波频率为采样频率对待解调信号进行降采样得到多个待滤波信号，分别以每个标签带宽为滤波带宽对相应的待滤波信号进行滤波得到相应的标签信号。
一些实施例中，通过下述公式计算得到标签信号的载波频率：
Figure BDA0003380512100000021
其中，
f表示载波频率；
F表示不小于最大载频的两倍的频率；
N表示不小于2的正整数。
一些实施例中，，在发送端，已调光信号的波长与标签信号的载波频率一一对应。
一些实施例中，定义最大的标签带宽为最大带宽；
相邻两个标签信号的载波频率的差值不小于最大带宽。
一些实施例中，在发送端，利用电调制方法对载波的幅度进行调制得到标签信号，利用光调制方法将标签信号加载到已调光信号上得到光传输信号。
本申请第二方面提供一种低复杂度的波长标签生成与检测系统，包括：
发送端，其用于在多个已调光信号上分别加载标签信号得到多个光传输信号，并将多个光传输信号合波后输出，合波时多个标签信号通过频分复用得到标签复合信号；定义标签信号的最大载波频率为最大载频，每个标签信号均具有一标签带宽；
光纤传输通道，其用于在发送端和接收端之间传输合波后的光传输信号；
接收端，其用于接收合波后的光传输信号，并对其进行光电转换得到对应标签复合信号的标签电信号，还用于对标签电信号依次进行滤波和模数转换得到标签数字信号，以不小于最大载频的两倍的频率为采样频率对标签数字信号进行降采样得到待解调信号，分别以每个载波频率为采样频率对待解调信号进行降采样得到多个待滤波信号，分别以每个标签带宽为滤波带宽对相应的待滤波信号进行滤波得到相应的标签信号。
一些实施例中，所述发送端包括多个波长标签发送模块和一合波器，每个波长标签发送模块均通过合波器连接光纤传输通道；
波长标签发送模块用于生成光传输信号；
合波器用于对多个光传输信号进行合波。
一些实施例中，所述波长标签发送模块包括：
光生成器，其用于将传输信息调制到光信号上得到已调光信号；
电幅度调制器，其利用电调制的方法对载波的幅度进行调制得到标签信号；
光强度调制器，其利用光调制方法将标签信号加载到已调光信号上得到光传输信号。
一些实施例中，所述接收端包括：
光电探测器，其用于接收合波后的光传输信号，并对其进行光电转换得到对应标签复合信号的标签电信号；
滤波器，其用于对标签电信号进行滤波；
高速数模转换器，其用于对滤波后的标签电信号进行模数转换得到标签数字信号；
数字信号处理器7，其用于对标签电信号依次进行滤波和模数转换得到标签数字信号，以不小于最大载频的两倍的频率为采样频率对标签数字信号进行降采样得到待解调信号，分别以每个载波频率为采样频率对待解调信号进行降采样得到多个待滤波信号，分别以每个标签带宽为滤波带宽对相应的待滤波信号进行滤波得到相应的标签信号。
一些实施例中，定义最大的标签带宽为最大带宽；
相邻两个标签信号的载波频率的差值不小于最大带宽。
本申请提供的技术方案带来的有益效果包括：
在发送端不同的标签信号无需同步生成，且都可以分别进行独立的调制，不同标签信号的帧格式可各自灵活设定，因此可以进行透明的信号传输，提高发送端对标签信号的调制效率和灵活度。
在发送端不同的标签信号进行频分复用时不会产生相互干扰，在接收端仅通过一个光电探测器以及并行的多路检测算法就能够检测出信道中所传输的所有波长的标签信号，极大的简化了接收端。
有效的降低了波长标签系统在实际应用中的复杂度，提升了波长标签系统的实用性，从而在整体上提高了系统性能。
附图说明
图1为本发明实施例中低复杂度的波长标签生成与检测方法的流程图。
图2为本发明实施例中低复杂度的波长标签生成与检测系统的示意图。
具体实施方式
以下结合附图及实施例对本申请作进一步详细说明。
参见图1所示，本发明实施例提供一种低复杂度的波长标签生成与检测方法，在采用原有的基于频分复用的波长标签调制生成系统的基础上，通过在发送端1为不同波长的已调光信号加载具有特定载频的、互相之间载频相差较大的标签信号，不同波长的标签信号通过特定频率的进行频分复用，同时在接收端通过一个光电探测器4即可对所有频分复用后的标签信号进行光电转换、以及通过特定频率进行降采样滤波，从而实现利用一个光电探测器4即可检测恢复信道中所传输的全部波长的标签信号，解调时不同标签信号之间因为载频相差较大不会互相干扰，在发送端1无需各个标签的帧格式全部一样，在接收端通过较简单的步骤即可实现标签信号帧格式的检测区分。
继续参见图1所示，在一个具体实施例中，低复杂度的波长标签生成与检测方法包括：
步骤S1、在在发送端1，利用电调制方法对多个载波的幅度分别进行调制得到多个标签信号。定义标签信号的最大载波频率为最大载频，每个标签信号均具有一标签带宽。
步骤S2、在发送端1，利用光调制方法将多个标签信号分别加载到相应的已调光信号上得到光传输信号。
步骤S3、在发送端1，将多个光传输信号合波后输出，合波时多个标签信号通过频分复用得到标签复合信号。
步骤S4、在接收端，对合波后的光传输信号进行光电转换得到对应标签复合信号的标签电信号。
步骤S5、在接收端，对标签电信号依次进行滤波和模数转换得到标签数字信号。
步骤S6、以不小于最大载频的两倍的频率为采样频率对标签数字信号进行降采样得到待解调信号。
步骤S7、分别以每个载波频率为采样频率对待解调信号进行降采样得到多个待滤波信号。
步骤S8、分别以每个标签带宽为滤波带宽对相应的待滤波信号进行滤波得到相应的标签信号。
由于，原有的基于频分复用的波长标签调制生成系统要么只能通过一个光电探测器4一次接收一个加载了标签信号的光传输信号，然后由光电探测器4对加载了标签信号的光传输信号进行光电转换以恢复得到标签信号，要么虽然通过一个光电探测器4一次接收多个加载了标签信号的光传输信号，但在光电探测器4前需设置滤波装置，然后由光电探测器4对加载了标签信号的多个光传输信号进行光电转换，如果要将相互之间载频较为接近的标签信号进行区分需要进行大量数据的数字信号处理运算且对标签信号的时序和帧格式等都有严格要求。
而在本实施例中，在采用原有的基于频分复用的波长标签调制生成系统的基础上，不同波长的标签信号通过特定频率的进行频分复用，同时在接收端利用降采样滤波对不同的标签信号进行解调，从而实现在同一接收端检测信道中所传输的全部波长的标签信号并进行恢复，并且能够实现标签信号帧格式的检测以及区分。
在发送端1不同的标签信号无需同步生成，且都可以分别进行独立的调制，不同标签信号的帧格式可各自灵活设定，因此可以进行透明的信号传输，提高发送端1对标签信号的调制效率和灵活度。
在发送端1不同的标签信号进行频分复用时不会产生相互干扰，在接收端仅通过一个光电探测器4以及并行的多路检测算法就能够检测出信道中所传输的所有波长的标签信号，极大的简化了接收端。
能够有效的降低了波长标签系统在实际应用中的复杂度，提升了波长标签系统的实用性，从而在整体上提高了系统性能。
在较佳的实施例中，通过公式
Figure BDA0003380512100000071
计算得到标签信号的载波频率，其中，f表示载波频率，F表示不小于最大载频的两倍的频率，N表示不小于2的正整数。
在发送端1，已调光信号的波长与标签信号的载波频率一一对应。定义最大的标签带宽为最大带宽，相邻两个标签信号的载波频率的差值不小于最大带宽。
参见图2所示，本发明实施例还提供一种低复杂度的波长标签生成与检测系统，包括发送端1、光纤传输通道3、以及接收端，光纤传输通道3用于在发送端1和接收端之间传输合波后的光传输信号。发送端1用于为不同波长的已调光信号加载具有特定频率的、互相之间载频相差较大的标签信号，不同波长的标签信号通过特定频率的进行频分复用。接收端用于通过一个光电探测器4即可对所有频分复用后的标签信号进行光电转换、以及通过特定频率进行降采样滤波，从而实现利用一个光电探测器4即可检测恢复信道中所传输的全部波长的标签信号，解调时不同标签信号之间因为载频相差较大不会互相干扰，在发送端1无需各个标签的帧格式全部一样，在接收端通过较简单的步骤即可实现标签信号帧格式的检测区分。
继续参见图2所示，在一个具体实施例中，发送端1用于在多个已调光信号上分别加载标签信号得到多个光传输信号，并将多个光传输信号合波后输出，合波时多个标签信号通过频分复用得到标签复合信号；定义最大的载波频率为最大载频，每个标签信号均具有一标签带宽。
接收端用于接收合波后的光传输信号，并对其进行光电转换得到对应标签复合信号的标签电信号，还用于对标签电信号依次进行滤波和模数转换得到标签数字信号，以不小于最大载频的两倍的频率为采样频率对标签数字信号进行降采样得到待解调信号，分别以每个载波频率为采样频率对待解调信号进行降采样得到多个待滤波信号，分别以每个标签带宽为滤波带宽对相应的待滤波信号进行滤波得到相应的标签信号。
在本实施例中，首先在发送端1，采用强度调制的方法对应不同波长加载不同载波频率的标签信号。具体的，采用一组特殊频率的载波对应于不同的波长，载波频率同波长频率一一对应。不同波长的标签信号对其载波进行幅度调制，生成电调制标签信号。通过光强度调制器将该信号加载到该已调光信号上去，形成叠加了光调制标签信号的光传输信号。不同波长的光传输信号进行合波，并输入到光纤中进行传输。
采用该结构的波长标签系统时，其发送端1不同的标签信号无需同步且都可以分别进行独立的调制，因此，可以进行透明的信号传输。该方案适用于帧结构的标签信号传输，而不影响原有的光传输信号，同时不同的标签信号进行频分复用时相互不会产生相互干扰，在接收端仅通过一个接收单元即光电探测器4，以及并行的多路检测算法就能够检测出信道中所传输的所有波长的标签信号，极大的简化了标签的接收系统。
在接收端，使用单个光电探测器4对信道中所有传输的光调制波长信号进行接收得到标签电信号。使用低通电滤波器5滤波以去除带外噪声。对标签电信号进行采样得到标签数字信号。对采样得到的标签数字信号进行不同的降采样以及滤波处理恢复不同波长的标签信号。
在不增加发送端1波长标签生成系统的复杂度的条件下，仅通过一套接收装置即可对所有动态标签信号进行检测，同时所提出的算法在进行降采样的条件下也极度的得到了简化，降低的系统资源的需求。该方案有效的减小了波长标签系统在实际应用中的复杂度，标签信号动态可按帧结构进行更新，这些都有利于提升系统可靠性及实用性。
继续参见图2所示，所述发送端1包括多个波长标签发送模块A1、A2……An和一合波器2，每个波长标签发送模块均通过合波器2连接光纤传输通道3。波长标签发送模块用于生成光传输信号。合波器2用于对多个光传输信号进行合波。
所述波长标签发送模块包括光生成器、电幅度调制器、以及光强度调制器，光生成器和电幅度调制器均连接光强度调制器。光生成器用于将传输信息调制到光信号上得到已调光信号，电幅度调制器利用电调制的方法对载波的幅度进行调制得到标签信号，光强度调制器利用光调制方法将标签信号加载到已调光信号上得到光传输信号。
在本实施例中，假设发送端1总计输出的光传输信号数量为n，则以波长为λ1的波长标签发送模块对其标签信号生成方法进行说明。首先，标签信号为x1为随机比特流，通过数模转换器生成模拟信号进行输出。频率为f1的载波通过频率生成器产生其为对应波长为λ1的标签信号的载波频率。通过电幅度调制器将标签信号x1调制到载频为f1的载波上去，生成电调制标签信号y1。将该电调制标签信号y1通过光强度调制器加载到光生成器输出的已调光信号上形成携带光调制标签信号的光传输信号。所有的波长的光调制标签信号生成后，将所有波长通过合波器2进行合波，并输出到光纤中进行传输，从而完成发送端1的标签信号生成步骤。
继续参见图2所示，所述接收端包括依次连接的光电探测器4、光电探测器4、滤波器5、高速数模转换器6、以及数字信号处理器7。光电探测器4用于接收合波后的光传输信号，并对其进行光电转换得到对应标签复合信号的标签电信号。滤波器5用于对标签电信号进行滤波。高速数模转换器6用于对滤波后的标签电信号进行模数转换得到标签数字信号。数字信号处理器7用于对标签电信号依次进行滤波和模数转换得到标签数字信号，以不小于最大载频的两倍的频率为采样频率对标签数字信号进行降采样得到待解调信号，分别以每个载波频率为采样频率对待解调信号进行降采样得到多个待滤波信号，分别以每个标签带宽为滤波带宽对相应的待滤波信号进行滤波得到相应的标签信号。
在本实施例中，在接收端，首先通过光电探测器4将合波后的光传输信号转换为标签电信号，之后通过滤波器5进行滤波以去除带外噪声，然后再通过高速模数转换器对其进行采样得到标签数字信号，然后采样后的标签数字信号进入数字信号处理器7进行标签信号检测。信号接收过程，设定其对标签电信号进行采样的频率为不小于最大载频的两倍的频率F，以F为采样频率对标签数字信号进行降采样得到待解调信号。然后以载波频率f1为采样频率对待解调信号进行降采样得到待滤波信号，对对应波长为λ1的标签信号的带宽B1为滤波带宽对待滤波信号进行滤波、帧同步得到对应波长为λ1的标签信号。对应其他波长的标签信号的解调过程与上述过程类似。
在较佳的实施例中，定义最大的标签带宽为最大带宽，相邻两个标签信号的载波频率的差值不小于最大带宽。
本申请不局限于上述实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种低复杂度的波长标签生成与检测方法，其特征在于，包括：
在发送端，在多个已调光信号上分别加载标签信号得到多个光传输信号，将多个光传输信号合波后输出，合波时多个标签信号通过频分复用得到标签复合信号；定义标签信号的最大载波频率为最大载频，每个标签信号均具有一标签带宽；
在接收端，对合波后的光传输信号进行光电转换得到对应标签复合信号的标签电信号，对标签电信号依次进行滤波和模数转换得到标签数字信号，以不小于最大载频的两倍的频率为采样频率对标签数字信号进行降采样得到待解调信号，分别以每个载波频率为采样频率对待解调信号进行降采样得到多个待滤波信号，分别以每个标签带宽为滤波带宽对相应的待滤波信号进行滤波得到相应的标签信号。
2.基于权利要求1所述的低复杂度的波长标签生成与检测方法，其特征在于，通过下述公式计算得到标签信号的载波频率：
Figure FDA0003380512090000011
其中，
f表示载波频率；
F表示不小于最大载频的两倍的频率；
N表示不小于2的正整数。
3.基于权利要求1所述的低复杂度的波长标签生成与检测方法，其特征在于，在发送端，已调光信号的波长与标签信号的载波频率一一对应。
4.基于权利要求1所述的低复杂度的波长标签生成与检测方法，其特征在于，定义最大的标签带宽为最大带宽；
相邻两个标签信号的载波频率的差值不小于最大带宽。
5.基于权利要求1所述的低复杂度的波长标签生成与检测方法，其特征在于，在发送端，利用电调制方法对载波的幅度进行调制得到标签信号，利用光调制方法将标签信号加载到已调光信号上得到光传输信号。
6.一种低复杂度的波长标签生成与检测系统，其特征在于，包括：
发送端，其用于在多个已调光信号上分别加载标签信号得到多个光传输信号，并将多个光传输信号合波后输出，合波时多个标签信号通过频分复用得到标签复合信号；定义标签信号的最大载波频率为最大载频，每个标签信号均具有一标签带宽；
光纤传输通道，其用于在发送端和接收端之间传输合波后的光传输信号；
接收端，其用于接收合波后的光传输信号，并对其进行光电转换得到对应标签复合信号的标签电信号，还用于对标签电信号依次进行滤波和模数转换得到标签数字信号，以不小于最大载频的两倍的频率为采样频率对标签数字信号进行降采样得到待解调信号，分别以每个载波频率为采样频率对待解调信号进行降采样得到多个待滤波信号，分别以每个标签带宽为滤波带宽对相应的待滤波信号进行滤波得到相应的标签信号。
7.基于权利要求6所述的低复杂度的波长标签生成与检测系统，其特征在于，所述发送端包括多个波长标签发送模块和一合波器，每个波长标签发送模块均通过合波器连接光纤传输通道；
波长标签发送模块用于生成光传输信号；
合波器用于对多个光传输信号进行合波。
8.基于权利要求7所述的低复杂度的波长标签生成与检测系统，其特征在于，所述波长标签发送模块包括：
光生成器，其用于将传输信息调制到光信号上得到已调光信号；
电幅度调制器，其利用电调制的方法对载波的幅度进行调制得到标签信号；
光强度调制器，其利用光调制方法将标签信号加载到已调光信号上得到光传输信号。
9.基于权利要求6所述的低复杂度的波长标签生成与检测系统，其特征在于，所述接收端包括：
光电探测器，其用于接收合波后的光传输信号，并对其进行光电转换得到对应标签复合信号的标签电信号；
滤波器，其用于对标签电信号进行滤波；
高速数模转换器，其用于对滤波后的标签电信号进行模数转换得到标签数字信号；
数字信号处理器7，其用于对标签电信号依次进行滤波和模数转换得到标签数字信号，以不小于最大载频的两倍的频率为采样频率对标签数字信号进行降采样得到待解调信号，分别以每个载波频率为采样频率对待解调信号进行降采样得到多个待滤波信号，分别以每个标签带宽为滤波带宽对相应的待滤波信号进行滤波得到相应的标签信号。
10.基于权利要求6所述的低复杂度的波长标签生成与检测系统，其特征在于，定义最大的标签带宽为最大带宽；
相邻两个标签信号的载波频率的差值不小于最大带宽。
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