偏振復(fù)用和非偏振復(fù)用光信號識別方法及系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及光纖通信領(lǐng)域的一種偏振復(fù)用和非偏振復(fù)用光信號識別方法及系統(tǒng)。系統(tǒng)包括光濾波器、色散模塊、高速光探測器、采樣器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器以及數(shù)字信號處理模塊。所述識別方法包括步驟：提取待識別信道，對待識別信號施加設(shè)定的色散，獲取信號的時域數(shù)字采樣值，進(jìn)行歸一化處理后計算輸出信號功率分布直方圖，找出直方圖最大值對應(yīng)的橫坐標(biāo)，根據(jù)最大值橫坐標(biāo)與判決閾值的相對大小識別偏振復(fù)用信號和非偏振復(fù)用光信號。本發(fā)明適用于各種速率和調(diào)制格式的信號，工作波段寬，對信號傳輸中光纖色散，偏振模色散和放大器噪聲導(dǎo)致的信號質(zhì)量劣化有較大容限，具有結(jié)構(gòu)簡單，性價比高，適用范圍廣和使用便捷的優(yōu)點。
【專利說明】偏振復(fù)用和非偏振復(fù)用光信號識別方法及系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及光纖通信，信號識別和數(shù)字信號處理【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及偏振復(fù)用和非偏振復(fù)用信號識別及系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]相比以往的單偏振光纖通信系統(tǒng)，偏振復(fù)用技術(shù)可以使得系統(tǒng)傳輸容量提高一倍，但在信號的處理和信號探測方法上單偏振和偏振復(fù)用信號有很大不同，為此在信號處理和接收時需要準(zhǔn)確識別兩種不同類型的光信號。以往為了識別兩種信號一般利用單偏振信號偏振度(DOP)接近I而偏振復(fù)用信號DOP接近O的特性來實現(xiàn)，但是由于光信號在光纖中傳輸時會受到光纖隨機偏振模色散的影響，導(dǎo)致單偏振信號DOP大大降低，因此實際光纖通信系統(tǒng)中非偏振復(fù)用和偏振復(fù)用信號不能通過DOP識別。為了解決此問題可以采用偏振模色散補償系統(tǒng)以消除光纖偏振模色散的影響。偏振模色散補償系統(tǒng)包括高速光探測器，數(shù)字信號處理模塊，光延時線，偏振控制器等，系統(tǒng)需要采用復(fù)雜的偏振搜索和跟蹤算法以動態(tài)控制光延時線和偏振控制器的工作，因此結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，而且成本較高。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提出一種偏振復(fù)用和非偏振復(fù)用光信號識別方法及系統(tǒng)，克服現(xiàn)有技術(shù)所存在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高，體積大和功耗高等缺陷。
[0004]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出一種基于數(shù)字非線性處理的偏振復(fù)用光信號和非偏振復(fù)用光信號識別方法，包括以下步驟:
[0005]首先提取待識別信道，并濾除其它信號和噪聲。判斷所述待識別信道的光信號的色散值是否達(dá)到設(shè)定色散值，如果否，則對光信號施加設(shè)定色散值；
[0006]獲取上述光信號的時域數(shù)字采樣值，進(jìn)行歸一化處理后計算輸出信號功率分布直方圖，
[0007]找出直方圖最大值對應(yīng)的橫坐標(biāo)，根據(jù)最大值橫坐標(biāo)與判決閾值的相對大小識別偏振復(fù)用信號和非偏振復(fù)用光信號。
[0008]優(yōu)選的，所述獲取上述光信號的時域數(shù)字采樣值，進(jìn)行歸一化處理后計算輸出信號功率分布直方圖，包括以下具體步驟:高速光探測器將光信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?，然后將電信號輸入采樣器，所述采樣器以低于信號波特率的速率進(jìn)行異步采樣，采樣值輸入到所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字采樣信號，然后將數(shù)字采樣信號輸入DSP模塊；
[0009]所述DSP模塊記錄N個采樣數(shù)字信號P1,p2,...,Pn,進(jìn)行歸一化處理保證輸入信號平均值保持不變，并得到以采樣數(shù)字信號功率P為X坐標(biāo)，對應(yīng)功率點出現(xiàn)次數(shù)為I坐標(biāo)的信號功率分布直方圖。
[0010]本發(fā)明同時提出了利用上述基于數(shù)字非線性處理的偏振復(fù)用和非偏振復(fù)用光信號識別方法的系統(tǒng)，其特征在于包括光濾波器，高速光探測器，采樣器，模數(shù)轉(zhuǎn)換器和DSP模塊；
[0011]所述光濾波器，用于提取待識別信道，并濾除其它信道和噪聲。
[0012]所述高速光探測器，用于將輸入光信號轉(zhuǎn)換為電信號，然后將電信號其輸入采樣器；
[0013]所述采樣器，以低于信號波特率的速率對輸入電信號進(jìn)行采樣，采樣值送入模數(shù)轉(zhuǎn)換器；
[0014]所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器，用于對采樣值進(jìn)行量化編碼后轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，然后將數(shù)字信號輸入DSP模塊；
[0015]所述DSP模塊用于獲取信號功率分布直方圖并實現(xiàn)偏振復(fù)用和非偏振復(fù)用信號的識別。
[0016]所述色散模塊可以由光纖光柵，GT標(biāo)準(zhǔn)具或硅基液晶這些能夠產(chǎn)生色散的元器件組成。
[0017]更優(yōu)選的，所述利用偏振復(fù)用光信號和非偏振復(fù)用光信號識別方法的系統(tǒng)還包括色散模塊，所述色散模塊，用于對待識別光信號施加設(shè)定的色散值。
[0018]所述色散模塊由能夠產(chǎn)生色度色散的元器件組成，該能夠產(chǎn)生色度色散的元器件選用自光纖光柵，色散補償光纖，GT標(biāo)準(zhǔn)具或硅基液晶。
[0019]本發(fā)明基光信號瞬時功率概率分布的特性識別偏振和非偏振復(fù)用信號，無需任何先驗信息，適用于各種速率和調(diào)制格式的信號，工作波段寬，對信號傳輸中光纖色散，偏振模色散和放大器噪聲導(dǎo)致的信號質(zhì)量劣化有較大容限。具有結(jié)構(gòu)簡單，性價比高，適用范圍廣和使用便捷的優(yōu)點。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步具體說明。
[0021]圖1為本發(fā)明具體實施的調(diào)制格式識別系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]圖2至圖5分別為非偏振復(fù)用33% RZ-QAM信號功率直方圖、直方圖擬合曲線和偏振復(fù)用PM-33% RZ-QAM信號功率直方圖、直方圖擬合曲線，此處OSNR = 30dB, PMD = 2ps，色散=800pso
[0023]圖6至圖9分別為各種調(diào)制格式各種占空比偏振復(fù)用和非偏振復(fù)用信號在不同光信噪比(OSNR)和偏振模色散(PMD)情況下的識別結(jié)果.

【具體實施方式】
[0024]如圖1所示的調(diào)制格式識別系統(tǒng)包括:光濾波器1，色散模塊2，高速光探測器3，采樣器和模數(shù)轉(zhuǎn)換器4，以及DSP模塊5。下面結(jié)合圖1進(jìn)一步描述本【具體實施方式】的調(diào)制格式識別工作流程如下:
[0025]步驟1、首先通過光濾波器提取待識別信道，并濾除其它信號和噪聲。
[0026]步驟2、判斷所述待識別信道的光信號的色散值是否達(dá)到設(shè)定色散值，如果否，則所提取的待識別光信號首先進(jìn)入色散模塊，色散模塊對光信號施加設(shè)定色散值，如果是，則直接進(jìn)入下一步驟。
[0027]步驟3、獲取上述光信號的時域數(shù)字采樣值，進(jìn)行歸一化處理后計算輸出信號功率分布直方圖。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，實現(xiàn)這一處理步驟有各種現(xiàn)有器件組合。本【具體實施方式】采用了高速光探測器，采樣器，模數(shù)轉(zhuǎn)換器和DSP模塊。
[0028]步驟4、高速光探測器將上述光信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘枺缓髮㈦娦盘栞斎氩蓸悠?，采樣器以低于信號波特率的速率進(jìn)行異步采樣，采樣值輸入到所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字采樣信號，然后將數(shù)字采樣信號輸入DSP模塊。DSP模塊記錄N個采樣數(shù)字信號P1,p2,...,pN,進(jìn)行歸一化處理保證輸入信號平均值保持不變，并得到以采樣數(shù)字信號功率P為X坐標(biāo)，對應(yīng)功率點出現(xiàn)次數(shù)為I坐標(biāo)的信號功率分布直方圖。從圖2至圖5可以看出非偏振復(fù)用信號直方圖最大值X坐標(biāo)范圍與偏振復(fù)用信號直方圖最大值X坐標(biāo)大小有較大差異。
[0029]步驟5、根據(jù)功率直方圖數(shù)據(jù)做曲線擬合，并找出擬合曲線最大值對應(yīng)的X坐標(biāo)，最后根據(jù)X坐標(biāo)相對判決閾值的大小識別偏振復(fù)用信號和非偏振復(fù)用信號。從圖6至圖9，可以看出表示偏振復(fù)用信號直方圖最大值對應(yīng)X坐標(biāo)分布在判決閾值以上(虛線表示)，非偏振復(fù)用信號直方圖最大值對應(yīng)X坐標(biāo)分布判據(jù)閾值以下(實線表示)，因此在不同OSNR和PMD條件下各種不同調(diào)制格式信號根據(jù)判決閾值可以很容易識別偏振復(fù)用和非偏振復(fù)用信號。
[0030]最后所應(yīng)說明的是，以上【具體實施方式】僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
【權(quán)利要求】
1.一種偏振復(fù)用光信號和非偏振復(fù)用光信號識別方法，其特征在于，包括以下步驟: 提取待識別信道，并濾除其它信號和噪聲； 判斷所述待識別信道的光信號的色散值是否達(dá)到設(shè)定色散值，如果否，則對所述光信號施加設(shè)定色散值； 獲取上述光信號的時域數(shù)字采樣值，進(jìn)行歸一化處理后計算輸出信號功率分布直方圖， 找出直方圖最大值對應(yīng)的橫坐標(biāo)，根據(jù)最大值橫坐標(biāo)與判決閾值的相對大小識別偏振復(fù)用信號和非偏振復(fù)用光信號。
2.根據(jù)權(quán)利要求2所述偏振復(fù)用光信號和非偏振復(fù)用光信號識別方法，其特征在于，所述獲取上述光信號的時域數(shù)字采樣值，進(jìn)行歸一化處理后計算輸出信號功率分布直方圖，包括以下具體步驟: 高速光探測器將光信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘枺缓髮㈦娦盘栞斎氩蓸悠?，所述采樣器以低于信號波特率的速率進(jìn)行異步采樣，采樣值輸入到模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字采樣信號，然后將數(shù)字采樣信號輸入數(shù)字信號處理(DSP)模塊； 所述DSP模塊記錄N個采樣數(shù)字信號P1,p2,...,pN,進(jìn)行歸一化處理以保證輸入信號平均值保持不變，并得到以采樣數(shù)字信號功率P為X坐標(biāo)，對應(yīng)功率點出現(xiàn)次數(shù)為I坐標(biāo)的信號功率分布直方圖。
3.一種利用權(quán)利要求1或2所述偏振復(fù)用光信號和非偏振復(fù)用光信號識別方法的系統(tǒng)，其特征在于包括光濾波器，高速光探測器，采樣器，模數(shù)轉(zhuǎn)換器和DSP模塊； 所述光濾波器，用于提取待識別信道，并濾除其它信道和噪聲； 所述高速光探測器，用于將輸入光信號轉(zhuǎn)換為電信號，然后將電信號其輸入采樣器； 所述采樣器，以低于信號波特率的速率對輸入電信號進(jìn)行采樣，采樣值送入模數(shù)轉(zhuǎn)換器； 所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器，用于對采樣值進(jìn)行量化編碼后轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，然后將數(shù)字信號輸入DSP模塊； 所述DSP模塊用于獲取信號功率分布直方圖并實現(xiàn)偏振復(fù)用和非偏振復(fù)用信號的識別。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述利用偏振復(fù)用光信號和非偏振復(fù)用光信號識別方法的系統(tǒng)，其特征在于，還包括色散模塊，所述色散模塊，用于對待識別光信號施加設(shè)定的色散值。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的利用偏振復(fù)用光信號和非偏振復(fù)用光信號識別方法的系統(tǒng)，其特征在于，所述色散模塊由能夠產(chǎn)生色度色散的元器件組成，該能夠產(chǎn)生色度色散的元器件選用自光纖光柵，色散補償光纖，GT標(biāo)準(zhǔn)具或硅基液晶。
【文檔編號】H04B10/2513GK104243040SQ201410476614
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年9月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月17日
【發(fā)明者】崔晟, 何晟 申請人:華中科技大學(xué)