[发明专利]调制格式无关的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，信号识别和数字信号处理技术领域，特别涉及光信号码元速率识别及系统。

背景技术

随着光通信技术的迅速发展，光通信网络承载了越来越多的数据传输业务。不同的业务有不同的带宽和速率要求，因此光信号需要采用不同的码元速率和调制格式去满足不同需求。这使得同一光网络中可能传输不同速率和不同调制格式的光信号。在这种异构光网络中物理层光性能监测(OPM)技术对于系统的优化和管理显得尤为重要。借助OPM技术可实现信道的识别，带宽的分配和信号质量监测等功能。多数情况下，实现这些OPM功能都必须已知光信号码元速率。因此与调制格式无关且对信号损伤不敏感的光信号码元速率识别方法成为国内的研究热点。

目前提出的光信号码元速率识别方案主要有三种。如利用一阶自相关函数ACF₁曲线零延时脉冲宽度对开关键控(OOK)格式信号的码元速率进行识别。其原理简单，但准确性受信号损伤影响较大。另有一种方案利用二阶自相关函数ACF₂曲线的周期性等于信号码元周期的特性实现对OOK信号和非归零二进制差分相移键控(NRZ-DPSK)信号码元速率的识别。这种方法抗损伤性能有所提高，但是适用的调制格式类型有限，不能用于各种不同占空比的归零(RZ)二进制/四进制相移键控(RZ-DPSK/QPSK)和16进制正交幅度调制(16QAM)等高级调制格式信号。这是由于这类信号二阶自相关函数周期不等于码元周期，因此会产生误判。也有研究机构提出利用异步采样强度直方图和人工神经网络识别信号速率，这种方法能够适用于高级调制格式信号，但是使用前需要复杂的人工神经网络训练过程，在只能适用于具有特定码元速率和调制格式的信号，不能实现与调制格式无关的码元速率识别。

因此，需要研究一种适用于各种常用调制格式的，对信号损伤不敏感的，结构简单，性价比高的光信号码元速率识别方法和系统。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提出适用于各种常用光调制格式，并且可以在全盲条件下准确识别光信号码元速率的方法及系统，以克服现有技术所存在的对信号调制格式不透明，对信号损伤敏感，以及使用复杂的缺陷。

为解决上述技术问题，本发明提出一种对调制格式无关的全盲光信号码元速率识别方法，该方法涉及光放大器，光滤波器，3dB分光器，可调光延时线TOD，光探测器，模数转换器，以及主控模块，包括以下步骤：

待识别光信号首先进入所述光放大器放大至一定功率，再经所述光滤波器滤除噪声，然后输入所述3dB分光器，按功率平均分为L1、L2两路；所述L1路光信号作为参考信号输入所述光探测器PD1，L2路光信号进入所述TOD经过一定延时后输入所述光探测器PD2；

所述光探测器PD1、PD2分别将光信号转变为电信号后分别输入模数转换器ADC1、ADC2，所述模数转换器ADC1、ADC2分别以低于信号码元速率的速率进行异步采样得到采样序列X₁、X₂，并将采样序列X₁、X₂输入到所述主控模块；

所述主控模块驱动所述TOD产生N个间隔为1ps的步进延时τ₁，τ₂，…，τ_N，N为大于3的自然数，并利用每个延时下记录的所述采样序列X₁、X₂分别计算光信号的一阶、二阶自相关函数ACF₁、ACF₂；利用正弦函数拟合分别得到ACF₁和ACF₂的振幅和周期；最后选择振幅较大的函数周期作为码元周期T，输出码元速率为1/T。

本发明同时提出了对信号调制格式无关的信号码元速率识别系统，包括光放大器，光滤波器，3dB分光器，可调光延时线TOD，光探测器，模数转换器ADC，以及主控模块；

所述光放大器，用于将光信号放大至一定功率以适合于光探测探测；

所述光滤波器，用于滤除光信号带外噪声；

所述3dB分光器，用于将光信号按功率平均分配到两个支路中；

所述TOD，对一个支路光信号进行延时，并在主控模块控制下产生N个间隔为1ps的步进延时τ₁，τ₂，…，τ_N；

所述光探测器，用于将两个支路输出的光信号转换为电信号；

所述模数转换器ADC用于对光探测器输出电流进行采样和量化后转换为数字信号；