[發明專利]啁啾Z變換功率自相關函數測量光纖色散的裝置和方法

有效

• 申請號: 201810276886.0
• 申請日: 2018-03-30
• 公開（公告）號: CN108449134B
• 公開（公告）日: 2019-05-14
• 發明（設計）人: 楊愛英
• 申請（專利權）人: 楊愛英
• 主分類號: H04B10/079
• 分類號: H04B10/079
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及啁啾Z變換功率自相關函數測量光纖色散的裝置和方法，屬于光纖通信領域中的色散測量技術。本裝置包括平衡探測器單元,模數轉換單元,傅立葉變換功率自相關函數計算及脈沖峰值搜索單元,啁啾Z變換功率自相關函數計算及脈沖峰值搜索單元和光纖累積色散計算單元。本方法包括：1.光纖鏈路傳輸信號通過平衡探測器單元得到連續基帶信號；2得到離散數字序列；3計算傅立葉變換功率自相關函數；4搜索并計算傅立葉變換功率自相關函數中脈沖峰值對應的時刻；5計算啁啾Z變換功率自相關函數；6搜索并計算啁啾Z變換功率自相關函數中脈沖峰值對應的時刻；7計算光纖鏈路累積色散值。本發明所述裝置及方法具有很好的魯棒性。

技術領域

本發明涉及啁啾Z變換功率自相關函數測量光纖色散的裝置和方法，屬于光纖通信領域中的色散測量技術。

背景技術

光纖通信系統中的色散是由于光脈沖信號的不同頻率分量在光纖中傳輸時速率不同引起信號脈沖的展寬，導致碼間串擾，降低光纖通信系統的性能。色散補償技術或色散均衡技術可以克服光纖色散對通信系統性能的降低，這兩種技術都需要對光纖鏈路色散進行準確測量。測量光纖色散的方法主要有頻譜分析法、殘留邊帶濾波法、非線性光譜分析法，這些方法無法對實際運行的光纖通信鏈路進行無干擾地色散測量。因此如何對超高速光纖通信鏈路的色散進行無擾、實時準確地測試是當前的難題，亟需解決。

由于數字信號處理技術在相干光通信系統的普遍應用，采用延時采樣、基于誤差函數或均衡濾波器都可以通過數字信號處理技術從光纖鏈路傳輸的信號中提取色散特征量，實現對光通信鏈路累積色散的測量。其中延時采樣需要通過多次迭代查找色散參數和累積色散的對應關系，迭代的色散步長與測量時間必須進行折衷，并且能測量的累積色散達到一定閾值后準確性嚴重下降。基于誤差函數的色散估計算法需要進行粗、精兩次迭代掃描以找到誤差函數的最小值；光纖鏈路累積色散越大，掃描的時間越長，復雜度越高。動態光網絡中路由變化使得色散隨時間變化，導致基于最佳匹配搜索或FIR濾波的均衡濾波算法收斂時間變長，且能測量的色散范圍受濾波器內存長度的限制。

啁啾Z變換是線性調頻Z變換，可以用于細化信號的局部特征，在數字信號處理領域有廣泛的應用。序列長度為N的數組通過FFT(或IFFT)變換，在變換域(獲得的分辨率為2π/N，如果想將分辨率提升到2π/(MN)，則需要做MN點的FFT(或IFFT)，運算復雜度為MNlog(MN)。在信號變換域的局部使用啁啾Z變換，可以在增加較小計算量的條件下，提高變換域的分辨率。

功率自相關函數法通過計算相干接收信號的功率自相關函數提取光纖鏈路的累積色散信息，在計算過程中用到一次離散傅立葉變換與一次離散逆傅立葉變換，受限于數字信號處理精度，色散測量誤差受到影響；尤其是光纖距離較短時，色散測量誤差較大。

發明內容

本發明的目的在于克服較短光纖鏈路累積色散測量誤差較大的問題，提出了啁啾Z變換功率自相關函數測量光纖色散的裝置和方法。

啁啾Z變換功率自相關函數測量光纖色散的裝置和方法包括一種啁啾Z變換功率自相關函數測量光纖色散的裝置，簡稱本裝置，以及一種啁啾Z變換功率自相關函數測量光纖色散的方法。

其中，本裝置包括平衡探測器單元，模數轉換單元，傅立葉變換功率自相關函數計算單元，傅立葉變換功率自相關函數脈沖峰值搜索單元，啁啾Z變換功率自相關函數計算單元，啁啾Z變換功率自相關函數脈沖峰值搜索單元，光纖累積色散計算單元。

本裝置的各單元連接關系如下：

平衡探測器單元與模數轉換單元相連，模數轉換單元與傅立葉變換功率自相關函數計算單元，傅立葉變換功率自相關函數計算單元與傅立葉變換功率自相關函數脈沖峰值搜索單元，傅立葉變換功率自相關函數脈沖峰值搜索單元與啁啾Z變換功率自相關函數計算單元相連，啁啾Z變換功率自相關函數計算單元與啁啾Z變換功率自相關函數脈沖峰值搜索單元相連，啁啾Z變換功率自相關函數脈沖峰值搜索單元與光纖累積色散計算單元相連。