[发明专利]一种光信号速率识别方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及光纤通信，全光信号和数字信号处理技术领域。

背景技术

随着对通信容量需求的不断提高，在过去二十年，光纤通信系统飞速发展。随着宽带数据服务的出现，如视频点播，互联网协议电视，多媒体信息服务，在线游戏等，这需要不断升级现有光纤通信网络，以支持这些高传输速率应用。另一方面，服务供应商也需要保留一些现有低速的语音和数据服务。因此，光纤通信系统需要支持多种速率的光信号同时传输，以满足不同用户的需求。在这种异构网络中，对网络进行管理，优化，对光信号的探测和接收都更为复杂。信号速率的准确估计对于网络定时同步、调制方式识别、特定信号搜索以及接收机解调均有重要的意义。在军事应用领域信号速率的识别也是电子通信对抗和信号截获中的关键问题。

目前提出的速率识别的方法主要有时钟提取、滤波采样、光谱分析和分频计数等。时钟提取是对不同格式的光信号经过光/电变换成为电的基带信号,由于信号的速率各不相同,所以它们的时钟也不同.根据这个特点,对它们进行时钟提取来测量信号速率。采用时钟提取方案的优点是功能全面、效果好,提取出来的时钟可以作为下面接收机的一部分。作适当的扩展,可以做成一个多速率的光/电转换模块。但是由于时钟提取芯片,尤其是高速率的时钟提取芯片价格昂贵,因此这种方案成本很高,对于高速率的信号还存在电子瓶颈限制。此外,要根据时钟能否锁定来进行判断,并且要逐个轮换来判断,识别速度和识别率也不是很理想。滤波采样是将传输的光信号经过光/电变换转化为电基带信号,不同速率的基带信号的功率谱是不相同的，可以通过滤波器扫描基带信号的功率谱来识别信号速率。这种方法容易判决，但高频滤波器不易制作和控制,容易受外界噪声的干扰。此外由于光信号的速率一般可以达到40Gb/s以上，对采样器件的带宽要求非常之高，因此不易实现。光谱分析法是通过高分辨率的光谱仪对信号光谱的时钟谱线或谱宽进行测量，以判别信号的速率。这种方法对光谱仪的分辨率要求较强，此类高分辨率光谱仪价格十分昂贵，且体积较大。此外该方法对于某些不含时钟谱线的信号（如正交幅度调制QAM信号）的速率识别比较困难。分频计数是在一定的时间内,对不同速率的信号进行计数，所得的计数值不同，由此可以方便地识别出不同的信号速率。分频计数方案成本低、识别速度快，误判的可能性很低。但是,对于高于Gb/s的速率的计数器比较难以实现，需要通常将高速的信号先分频成低速信号之后再计数，实现起来较为复杂。

为解决上述问题需要开发一种无需任何先验信息，对光信号调制格式和速率无限制的，无需昂贵高速光电器件或精密频谱分析设备，结构简单，性价比高的光信号速率识别方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提出一种光信号速率识别方法及系统，该方法应无需任何先验信息，对信号调制格式和速率无限制，无需昂贵的高速光电器件或精密频谱分析设备，具有结构简单，性价比高的优点。

为解决上述技术问题，本发明提出一种光信号速率识别方法，其特征在于，涉及可调色散补偿器TDC，光放大器OA，输入光滤波器，非线性功率传输函数NPTF发生模块，光功率计PM以及控制和数字信号处理Ctr-DSP。由于Talbot效应会导致信号脉冲峰值功率随CD变化呈现周期性变化，周期长度与信号速率的平方成反比。经过所述NPTF后，峰值功率变化被放大并映射到闲散光的平均功率变化上，因而可以通过所述PM测量得到峰值功率随色散的变化曲线CD-Power。由于Talbot效应不同速率信号的CD-Power曲线形状相同但是在x坐标方向会发生伸缩变化，伸缩比例与信号速率的平方成反比。具体实施时本发明提出的识别方法包括以下步骤：

待测量光信号首先进入TDC，TDC以步进扫描方式工作，对信号施加一定范围内一定间隔的CD值，其输出光信号经OA放大至一定功率后注入NPTF发生模块；

所述NPTF发生模块产生一定CD值下的信号平均功率，所述PM测量NPTF发生模块输出端信号平均功率；

所述Ctr-DSP模块驱动所述TDC以步进扫描方式工作，并对扫描范围和步长按同一比例进行缩放以记录一系列不同缩放比例下TDC扫描过程中NPTF输出信号平均功率随色散的变化曲线，并将其与速率为B的信号的CD-Power曲线样本进行匹配，得到匹配度最高的缩放比例R（R>1代表放大，R<1代表缩小），则待识别信号的速率为

所述将CD-Power实测数组与对应调制格式信号的CD-Power曲线样本进行匹配的算法包括互相关算法，特征识别算法，最大似然算法或神经网络算法。