[发明专利]啁啾Z变换功率自相关函数测量光纤色散的装置和方法

说明书

本发明涉及啁啾Z变换功率自相关函数测量光纤色散的装置和方法，属于光纤通信领域中的色散测量技术。本装置包括平衡探测器单元,模数转换单元,傅立叶变换功率自相关函数计算及脉冲峰值搜索单元,啁啾Z变换功率自相关函数计算及脉冲峰值搜索单元和光纤累积色散计算单元。本方法包括：1.光纤链路传输信号通过平衡探测器单元得到连续基带信号；2得到离散数字序列；3计算傅立叶变换功率自相关函数；4搜索并计算傅立叶变换功率自相关函数中脉冲峰值对应的时刻；5计算啁啾Z变换功率自相关函数；6搜索并计算啁啾Z变换功率自相关函数中脉冲峰值对应的时刻；7计算光纤链路累积色散值。本发明所述装置及方法具有很好的鲁棒性。

技术领域

本发明涉及啁啾Z变换功率自相关函数测量光纤色散的装置和方法，属于光纤通信领域中的色散测量技术。

背景技术

光纤通信系统中的色散是由于光脉冲信号的不同频率分量在光纤中传输时速率不同引起信号脉冲的展宽，导致码间串扰，降低光纤通信系统的性能。色散补偿技术或色散均衡技术可以克服光纤色散对通信系统性能的降低，这两种技术都需要对光纤链路色散进行准确测量。测量光纤色散的方法主要有频谱分析法、残留边带滤波法、非线性光谱分析法，这些方法无法对实际运行的光纤通信链路进行无干扰地色散测量。因此如何对超高速光纤通信链路的色散进行无扰、实时准确地测试是当前的难题，亟需解决。

由于数字信号处理技术在相干光通信系统的普遍应用，采用延时采样、基于误差函数或均衡滤波器都可以通过数字信号处理技术从光纤链路传输的信号中提取色散特征量，实现对光通信链路累积色散的测量。其中延时采样需要通过多次迭代查找色散参数和累积色散的对应关系，迭代的色散步长与测量时间必须进行折衷，并且能测量的累积色散达到一定阈值后准确性严重下降。基于误差函数的色散估计算法需要进行粗、精两次迭代扫描以找到误差函数的最小值；光纤链路累积色散越大，扫描的时间越长，复杂度越高。动态光网络中路由变化使得色散随时间变化，导致基于最佳匹配搜索或FIR滤波的均衡滤波算法收敛时间变长，且能测量的色散范围受滤波器内存长度的限制。

啁啾Z变换是线性调频Z变换，可以用于细化信号的局部特征，在数字信号处理领域有广泛的应用。序列长度为N的数组通过FFT(或IFFT)变换，在变换域(获得的分辨率为2π/N，如果想将分辨率提升到2π/(MN)，则需要做MN点的FFT(或IFFT)，运算复杂度为MNlog(MN)。在信号变换域的局部使用啁啾Z变换，可以在增加较小计算量的条件下，提高变换域的分辨率。

功率自相关函数法通过计算相干接收信号的功率自相关函数提取光纤链路的累积色散信息，在计算过程中用到一次离散傅立叶变换与一次离散逆傅立叶变换，受限于数字信号处理精度，色散测量误差受到影响；尤其是光纤距离较短时，色散测量误差较大。

发明内容

本发明的目的在于克服较短光纤链路累积色散测量误差较大的问题，提出了啁啾Z变换功率自相关函数测量光纤色散的装置和方法。

啁啾Z变换功率自相关函数测量光纤色散的装置和方法包括一种啁啾Z变换功率自相关函数测量光纤色散的装置，简称本装置，以及一种啁啾Z变换功率自相关函数测量光纤色散的方法。

其中，本装置包括平衡探测器单元，模数转换单元，傅立叶变换功率自相关函数计算单元，傅立叶变换功率自相关函数脉冲峰值搜索单元，啁啾Z变换功率自相关函数计算单元，啁啾Z变换功率自相关函数脉冲峰值搜索单元，光纤累积色散计算单元。

本装置的各单元连接关系如下：

平衡探测器单元与模数转换单元相连，模数转换单元与傅立叶变换功率自相关函数计算单元，傅立叶变换功率自相关函数计算单元与傅立叶变换功率自相关函数脉冲峰值搜索单元，傅立叶变换功率自相关函数脉冲峰值搜索单元与啁啾Z变换功率自相关函数计算单元相连，啁啾Z变换功率自相关函数计算单元与啁啾Z变换功率自相关函数脉冲峰值搜索单元相连，啁啾Z变换功率自相关函数脉冲峰值搜索单元与光纤累积色散计算单元相连。