[发明专利]一种低速延时采样估计光纤色散的装置与方法

说明书

本发明公开了一种低速采样与延时采样结合估计光纤色散的装置与方法，该方法包括：步骤1：建立残余色散‑代价函数值查找表：用低速延时相干探测单元对光信号进行低速探测，经过等效采样单元获得等效过采样信号，再经色散补偿单元和计算单元，调整搜索判断单元与调整单元至建表状态，建立残余色散‑代价函数值查找表；步骤2：以步骤1中所获参数设置搜索判断单元并调整其与调整单元至估测状态；步骤3：用步骤2中装置对光信号进行低速探测，经过色散补偿迭代和查表得到色散估计值。本发明公开的方法及装置能实现对低速率采样的信号进行色散估计，降低了监测成本、运算复杂度和前期准备的时间成本。

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种低速延时采样估计光纤色散的装置与方法。

背景技术

随着人们对数据业务的需求不断增大，光传输网络的容量正在不断升高，传输距离也在不断增加，而光信号在光纤的传输过程中受到色散(Chromatic Dispersion，CD)和非线性的影响也愈发严重。为了能更好地对光网络进行管理和监测，保证系统的可靠性与稳定性，光性能监测(Optical Performance Monitoring，OPM)得到了人们越来越多的关注，而在众多监测指标中，色散是衡量光纤链路质量的一个重要参数，对于估算和测量系统具有重要的意义。

色散的估计与补偿是处理非线性效应的前提，色散补偿的精度将直接影响后续信号的处理过程。利用数字信号处理技术可以对色散进行有效的补偿，而准确而快速的色散估计可以为后续的色散补偿提供依据，对系统传输性能的提升有很大的帮助。

现有技术中，延时采样技术被认为是一种有效、可靠、低成本的色散估计技术。以采样对(Xi，Yi)的形式对信号波形进行采样，采样点Xi和Yi之间以τ为延时，实现了异步延时采样，通过绘制两个ADC抽头获得的采样点的散点图(延迟采样图)可以表征出信号的失真，在功能上和眼图相类似。由于所需要的信号都是在基于数字信号处理(DSP)的接收机中采样的，因此延迟抽头采样可以很容易地实现，并且天然地适合于色散估计。然而，随着传输速率的不断提高，若采用传统的延迟抽头采样技术，由于其要求2倍符号速率采样，对色散估计设备的采样率将有相当高的要求，采样率的提升即意味着成本的提升。

近年来，如何降低色散监测设备的成本引发了研究者的关注，在色散监测设备中应用低速采样技术是降低成本的最为直接的方式。低速采样技术是采样率低于奈奎斯特采样率的技术，在低采样率下，可利用周期性训练序列，等效于过采样的信号。在低速采样下实施等效采样，结合已有的色散估计手段，可以在保证性能没有明显劣化的前提下大幅降低色散监测设备的成本。

当前在低速采样技术下进行色散估计的方法主要有两种：一种为低速率采样下基于分数阶傅里叶变换(FrFT)盲色散估计方法，利用训练序列，在低速采样后进行等效采样，得到的信号转换到分数域，能量浓度可以用不同变换阶的能量集中函数表示，搜索其极值以获得最优阶，最后利用分数域中的最优顺序来估计累积的色散值，其缺点是转化到分数域搜索最优阶时计算复杂度高；另一种依托于神经网络，利用系统中大量的数据(训练集)对神经网络训练提取数据特征，最后将测试集输入训练后的神经网络模型中，对神经网络单元的输出与参考色散进行加权平均，从而得到色散估计值，但其缺点与当前基于神经网络的众多算法相同，需要在投入使用前进行大量的训练过程，时间成本较高，对计算机的运算性能要求较高，可迁移性较差。

发明内容

本发明提供一种低速延时采样估计光纤色散的装置与方法，目的在于克服现有低速率采样下基于分数阶傅里叶变换(FrFT)盲色散估计方法运算复杂度较高和低速率采样下结合神经网络的色散估计方法时间成本高、可迁移性较差的缺陷，大幅降低色散估计设备投入使用前的时间成本与色散估计设备的运算复杂度。

第一方面，提供一种低速延时采样估计光纤色散的装置，该装置包括：

低速延时相干探测单元，以设定的低采样率对信号延时采样，获得延时欠采样信号；