[发明专利]一种光纤通信系统中的色散估计方法

说明书

技术领域

本发明属于光纤通信技术领域，更具体地，涉及一种光纤通信系统中的色散估计方法。

背景技术

光纤色散在高速光纤通信系统中对性能的影响起着举足轻重的作用。色散会造成脉冲展宽,并最终导致码间干扰、误码率增加和系统传输性能降低。相较于传统的基于光域的色散补偿方法,电域的色散补偿技术由于低成本、自适应性强等特点引起了广泛关注,成为近几年研究的热点。对于传输过程中积累的色散效应，其能够在数字相干接收端通过静态均衡器进行补偿，但其前提是确切的累积色散值是已知的。然而，由于光网络的动态特性，路由路径会随着时间发生改变，进而导致在接收端累积的色散不再是一个固定的值，那么为了能够在接收端实现色散补偿，需要在此之前对色散进行估计，以获知光纤链路的色散参数。

目前已有的色散估计方法主要包括两种，分别为尝试性的扫描方法和信号功率自相关方法。前者即，对于未知色散的信号，以一定的步长进行扫描，扫描可能的色散值，对于每一个色散值，通过设计代价函数(算法设计)来计算出对应的函数值，通过比较所计算出的函数极值(最大值或最小值)，找到实际的色散值，最终实现色散的估计；后者为，计算目标光信号的信号功率的自相关函数，并获取该自相关函数的自相关函数序列，根据该自相关函数序列，确定脉冲位置，该脉冲位置与该自相关函数的脉冲峰值的位置相对应，根据该脉冲位置，确定该目标光信号的色散值。对于尝试性的扫描方法，其由于其需要对色散进行多次尝试性的色散补偿，而在接收端数字信号处理当中，色散补偿会耗费较多的功耗并且对于大的色散补偿需要耗费较多的时间；对于信号功率自相关方法，其不需要进行尝试性的色散补偿，但是其需要使用比较多的码元来实现相对准确的色散估计值，这样便消耗了更多额外的信号资源。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种光纤通信系统中的色散估计方法，旨在解决传统色散估计方法中耗时多、功耗大和使用码元数多的问题。

本发明提供了一种光纤通信系统中的色散估计方法，包括下述步骤：

S1：获得色散值所对应的分数傅里叶变换阶次Q和间隔；

S2：根据变换阶次Q和间隔对光通信信号进行分数傅里叶变换后获得分数域信号X_α+π/2(u)；

S3：对s所述分数域信号X_α+π/2(u)进行分数域上的自相关运算，获得对应的自相关函数序列R_α(ρ)；并对所述自相关函数序列R_α(ρ)的模方进行积分，获得判决值L(p)；

S4：利用比较大小的方法寻找所述判决值L(p)的最小值，并根据判决值L(p)的最小值确定使变换后信号能量汇聚程度最小时的变换阶次，再根据变换阶次和色散值之间的关系获得所需估计的色散值。

更进一步地，步骤S1中，根据公式获得色散值所对应的分数傅里叶变换阶次Q；其中，Q为色散值所对应的分数傅里叶变换阶次，λ为目标光信号波长，c为真空中光速，Dz为目标光信号的色散值，dt和dw分别为目标光信号的时域和频域的采样间隔。

更进一步地，步骤S1中，所述间隔对于常见的光纤链路通常选为100ps/nm～400ps/nm，其具体值则视实际应用中的光纤链路而定。

更进一步地，步骤S3中，根据公式R_α(ρ)＝(F^-π/2{|X_α+π/2(u)|²})(ρ)得到对应的自相关函数序列R_α(ρ)；其中，X_α+π/2(u)为经过分数傅里叶变换的快速算法计算之后得到的信号，F^-π/2表示对信号进行反傅里叶变换。

更进一步地，步骤S3中，根据公式得到判决值L(p)；其中，R_α(ρ)表示不同变换阶次下得到的自相关函数，ρ为自相关函数的自变量，dρ为自变量对应的微分量。

更进一步地，步骤S4中，根据获得所需估计的色散值。

本发明根据色散本质上是一种频域上的啁啾的这一种特性，利用分数阶傅里叶变换善于处理啁啾信号的特点，发现具有不同色散值的光通信信号会在不同阶次的分数阶傅里叶变换下呈现出不同的能量汇聚特性，利用信号的自相关函数的积分来表征这种能量汇聚特性，然后通过寻找出与色散值相关的特殊的阶次来计算出目标的色散值；耗时少、功耗小和使用码元数少。

附图说明

图1为本发明提供的基于分数阶傅里叶变换光纤通信信号色散估计方法的流程图。