专利名称：动态色散检测方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种动态色散检测方法及装置。
背景技术：
在光纤通信系统中色散容限与比特速率成反比，随着传速速率的增加，系统的色 散容限迅速下降，在将来的智能化全球通信网络中，各个节点信道上下路及交换情况越来 越复杂，接收端无法预知光信号的具体通路，因此链路色散具有不确定性，残余色散值容易 超过系统的色散容限，对系统性能产生严重影响，因此如何经济有效地对系统色散进行动 态补偿成为研究的热点。在现有技术中，主要利用业务接通后产生的误码率性能误比特率(BER，Bit Error Ratio)来对系统色散进行动态补偿，具体内容如下在接通业务之前，由可调色散补偿器(TDC，Tunable DispersionCompensator)进 行色散补偿的粗调，在进行色散补偿粗调的同时，光接收模块进行信号解调，等光纤通信系 统色散落在光接收模块可以接收的色散窗口内时完成信号的解调；业务接通后，停止TDC粗调，采集系统的BER，反馈给TDC，TDC根据系统的BER进 行TDC细调，直至反馈的BER在一段时间内最小，此时的TDC值可以认为是系统最佳色散补 偿值，因此可以完成色散动态补偿。在对现有技术的研究和实践过程中，发明人发现现有技术存在以下问题由于TDC调节和信号解调同步进行，可能出现TDC已经在调节到信号允许的色散 窗口内，而此时信号解调还没完成，无法接通业务，错过最佳色散窗口而业务不通的情形， 导致出现第二次TDC搜索，造成接通业务时间变长。BER需要在业务通后能下发误码的条件下才能调节，调节时间较慢，增加了系统通 业务的时间。
发明内容
本发明实施例要解决的技术问题是提供一种动态色散检测方法及装置，可以检测 到系统的最佳色散，有效提高系统性能。为解决上述技术问题，本发明实施例一方面，提供了一种动态色散检测装置，包 括可调色散补偿调节器、解调器、接收机、部分频带射频功率检测单元、电信号比计算单 元；所述可调色散补偿调节器对接收到的光信号进行色散补偿后，将收到的光信号发 送到解调器；所述解调器对接收到的光信号进行相位解调；接收机将所述解调器输出的光信号转换为电信号；部分频带射频功率检测单元，对所述接收机转换获得的电信号进行射频功率取 样，获取射频信号；
电信号比计算单元，获取所述射频信号的电信号比，持续向所述可调色散补偿调 节器发送所述电信号比；可调色散补偿调节器，使用当前接收到的电信号比的值与之前收到的电信号比的 值相比较，根据比较结果调节色散补偿值，得到所述电信号比的峰值，根据所述电信号比的 峰值确定系统的残余色散值。另一方面，提供了一种动态色散检测方法，包括对接收到的光信号进行相位解调；将解调后的光信号转换为电信号；对所述电信号进行射频功率取样，获取射频信号；
获取所述射频信号的电信号比；使用当前检测到的电信号比的值与之前检测到的电信号比的值相比较，根据比较 结果调节色散补偿值，找到所述电信号比的峰值，根据所述电信号比的峰值获取系统的残 余色散值。由以上技术方案可以看出，将光信号转换为电信号，寻找电信号比峰值，再根据电 信号比峰值获取系统的残余色散值，由于电信号比峰值对应的色散值就是系统的最佳残余 色散值，因此可以检测到系统的最佳残余色散值，由于电信号比的脉冲展宽较窄，因此更容 易找到峰值，使用电信号比确认最佳残余色散值，准确度较高，可以提高检测系统残余色散 的精度，进一步将检测到的最佳残余色散应用于色散补偿，就可以避免信号错过系统色散 最佳窗口的问题，提高了可靠性，且不需要等待业务通后能下发误码的条件下再进行调节， 加快了系统通业务的时间。
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本 发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可 以根据这些附图获得其他的附图。图1为本发明实施例提供的动态色散检测装置的系统框图；图2为本发明实施例提供的动态色散检测方法流程图；图3为信号幅度与累积色散d的关系曲线图；图4为不同色散值情况下电信号频谱的仿真曲线；图5为本发明实施例提供的部分频带射频功率检测单元的结构图；图6为本发明实施例提供的可调色散补偿调节器的结构图。
具体实施例方式下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完 整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于 本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他 实施例，都属于本发明保护的范围。动态色散补偿系统中，色散检测技术和补偿具有核心地位，色散检测的范围和精度直接决定了动态色散补偿系统的范围和精度，其复杂程度也直接决定了补偿系统的总成 本，40(ibpS速率以上的光模块色散容限低，需要进行色散补偿，如何寻找最佳色散点，成为 动态色散补偿的关键技术。本发明实施例提供了一种动态色散检测方法及装置，可以检测到系统的最佳色 散，有效提高系统性能。本发明实施例提供的动态色散检测装置，包括可调色散补偿调节器、解调器、接收机、部分频带射频功率检测单元、电信号比计 算单元；该可调色散补偿调节器对接收到的光信号进行色散补偿后，将收到的光信号发送 到解调器；解调器，对接收到的光信号进行相位解调；接收机，将该解调器输出的光信号转换为电信号；部分频带射频功率检测单元，对该接收机转换获得的电信号进行射频功率取样， 获取射频信号；电信号比计算单元，获取该射频信号的电信号比，持续向该可调色散补偿调节器 发送该电信号比；其中，电信号比计算单元获取的电信号比为在一段预定时间内检测该射频信号的 射频峰值与射频谷值的比值。可调色散补偿调节器，使用当前接收到的电信号比的值与之前收到的电信号比的 值相比较，根据比较结果调节色散补偿值，找到该电信号比的峰值，根据该电信号比的峰值 确定系统的残余色散值。本发明实施例提供的动态色散检测装置，将光信号转换为电信号，寻找电信号比 峰值，再根据电信号比峰值获取系统的残余色散值，由于电信号比峰值对应的色散值就是 系统的最佳残余色散值，因此可以检测到系统的最佳残余色散值，由于电信号比的脉冲展 宽较窄，因此更容易找到峰值，使用电信号比确认最佳残余色散值，准确度较高，可以提高 检测系统残余色散的精度，进一步将检测到的最佳残余色散应用于色散补偿，就可以避免 信号错过系统色散最佳窗口的问题，提高了可靠性，且不需要等待业务通后能下发误码的 条件下再进行调节，加快了系统通业务的时间。图1为本发明实施例提供的动态色散检测装置的系统框图，包括可调色散补偿 调节器(TDCM, TDC Modulation) 101、解调器(DM, Demodulator) 102、接收机 103、部分频带 射频(RF，Radio Frequency)功率检测单元 104、电信号比(ESR，^ectrical signal Ratio) 计算单元105。可调色散补偿调节器101接收到光信号后，先对接收到的光信号进行色散补偿， 然后将光信号发送到解调器102，在系统初始运行时，可调色散补偿调节器101会有一个初 始色散补偿值，该初始色散补偿值可以由用户根据经验预设，也可以使用系统预设值。解调器102接收到光信号时，完成对光信号的相位解调。接收机103为光电转换部分，主要完成将解调器102输出的光信号转换成电信号。部分频带射频功率检测单元104用于对转换后的电信号某一段频段进行采样，计 算转换后电信号的部分频带上的RF功率，主要完成电信号的RF功率取样，交予后续的电信号比计算单元105 ；构成部分频带射频功率检测单元104的主要器件，可以是功率检波器和 部分滤波电路。电信号比计算单元105主要负责逻辑处理部分，主要用来计算部分频带射频功率 检测单元104检测到的RF信号的ESR值，ESR的值等于检测RF信号得到的RF峰值与RF谷 值的比值，即ESR值=RF峰值/RF谷值；计算ESR值的过程是一个持续计算的过程，随着时 间的变化可以得到不同时间段的ESR值，然后将计算出的ESR值持续交给可调色散补偿调 节器101 ；电信号比计算单元105可以使用微程序控制器(MCU，Microcontroller Unit)或 者现场可编程门阵列(FPGA，Field Programmable Gate Array)器件实现。可调色散补偿调节器101收到电信号比计算单元105获取的ESR值后，使用当前 收到的ESR值与之前收到的ESR值进行比较，如果收到的ESR值持续上升，则继续调节色散 补偿值，在收到的ESR值开始出现下降时，可以确认之前收到的ESR值已经出现了 ESR值的 峰值，也就是收到的ESR最大值，ESR最大值对应的色散值就是系统的最佳残余色散值，因 此可以根据ESR峰值确认系统的残余色散值，进一步，可以根据该残余色散值及时进行系 统残余色散补偿，停止调节色散补偿值。其中确认ESR峰值的方式可以是，在发现收到的ESR值比前一个ESR值小的时候， 即认为前一个ESR值为ESR峰值，也可以是在一段时间内ESR值持续下降，以之前收到的 ESR最大值为ESR峰值，以避免ESR值抖动造成的误差。其中，部分频带射频功率检测单元可以包括平方器，对该电信号进行平方运算；低通滤波器，对该平方器运算的结果进行低通滤波；均方器，对该低通滤波器滤波的结果求均方值；放大器，对该均方器放大输出射频信号；模数转换器，对该射频信号进行模数转换。当然这是一种获取射频信号实现部分频带射频功率检测单元的实施例，其他获取 射频信号的装置构成也可以使用。以上为对本发明实施例提供的动态色散检测装置的描述，本发明实施例提供的动 态色散检测装置的具体使用方法极原理分析，可参考下文对本发明实施例提供的动态色散 检测方法的描述。本发明实施例提供的动态色散检测方法流程如图2所示，包括
201、对接收到的光信号进行相位解调。202、将解调后的光信号转换为电信号。203、对电信号进行射频功率取样，获取射频信号。204、获取该射频信号的电信号比。获取该射频信号的电信号比，该电信号比为在一段预定时间内检测射频信号的射 频峰值与射频谷值的比值，即ESR值=RF峰值/RF谷值；计算ESR值的过程是一个持续计 算的过程，随着时间的变化可以得到不同时间段的ESR值。205、根据该电信号比值获取系统的残余色散值。使用当前检测到的电信号比的值与之前检测到的电信号比的值相比较，如果收到 的ESR值持续上升，则继续调节色散补偿值，在收到的ESR值开始出现下降时，可以确认之前收到的ESR值已经出现了 ESR值的峰值，也就是收到的ESR最大值，ESR最大值对应的色 散值就是系统的最佳残余色散值，因此可以根据ESR峰值确认系统的残余色散值。其中确认ESR峰值的方式可以是，在发现收到的ESR值比前一个ESR值小的时候， 即认为前一个ESR值为ESR峰值，也可以是在一段时间内ESR值持续下降，以之前收到的 ESR最大值为ESR峰值，以避免ESR值抖动造成的误差。进一步，可以使用该残余色散值及时进行系统残余色散补偿。本发明实施例提供的动态色散检测方法，将光信号转换为电信号，寻找电信号比 峰值，再根据电信号比峰值获取系统的残余色散值，由于电信号比峰值对应的色散值就是 系统的最佳残余色散值，因此可以检测到系统的最佳残余色散值，由于电信号比的脉冲展 宽较窄，因此更容易找到峰值，使用电信号比确认最佳残余色散值，准确度较高，可以提高 检测系统残余色散的精度，进一步将检测到的最佳残余色散应用于色散补偿，就可以避免 信号错过系统色散最佳窗口的问题，提高了可靠性，且不需要等待业务通后能下发误码的 条件下再进行调节，加快了系统通业务的时间。 以下将论述电信号比和残余色散值的对应关系。参考图1可以看出，解调器102接收的是光信号，光纤所传送信号的不同频率成分 或不同模式成分的群速度不同，传过同样的距离会有不同的时延，引起传输信号畸变，主要 为脉冲的展宽；将传输信号视为高斯脉冲，设Ttl为信号时域上的初始信号宽度，T为信号时 域上信号宽度，T会随着传输距离Z的增加而逐渐增大，T与Z的关系参见公式①T1(Z) =T0[1+(z/Ld)2]1/2公式①其中，Zfl=信号宽度T展宽，会导致信号功率U的幅度下降，U与T的关系参见公式②
剛叫^fe公式②
把式中的传输距离Z和β 2用累计色散d表示，U可以表示为公式③ U(d,T) =-Το ^ 1/2exp(--^t1-)从上述公式看出，累积色散d从时域上展宽信号脉冲，其展宽大小取决与累积色 散山其信号幅度与累积色散d的关系曲线如图3所示曲线Sl为有累积色散Ops/nm下的信号归一化幅度曲线；曲线S2为有累积色散 68pS/nm下的信号归一化幅度曲线；曲线S3为有累积色散136pS/nm下的信号归一化幅度 曲线。从图3可以看出，随着累积色散值的增加其信号的幅度会随之下降，且下降关系 明显，定义光信号消光比为Ex =信号的功率峰值与谷值的比值，则累积色散值越大，信号 幅度越小，光信号消光比越小。电功率检测是检测光脉冲信号经过光电检测器件输出电信号的功率，接收机103 就是一种光电检测器件。色度色散使光纤中传输的光脉冲在时域展宽，但不影啊光脉冲的 频谱，而只改变了每个频谱分量的相位。接收机103探测输入光信号的光强，忽略光信号的
8相位变化，将输入光脉冲变为电脉冲，电脉冲的频谱随着光脉冲包络的展宽而变窄，导致给 定频点处电功率值随色度色散变化。 接收机103将接收到的光信号转换成电信号，使入射光功率有效的转换成光电 流，接收机103的一个重要参量是响应度R，定义为R = Ip/ΡΟ，其中Po为入射到光探测器 上的光功率，IP为产生的光电流。光功率Po与光脉冲包络U(z，T)大小的平方成正比。因
此，当输入光信号为公式②给定的光脉冲序列时，则光功率Po可表述为公式④
权利要求
1.一种动态色散检测装置，其特征在于，包括可调色散补偿调节器、解调器、接收机、 部分频带射频功率检测单元、电信号比计算单元；所述可调色散补偿调节器对接收到的光信号进行色散补偿后，将收到的光信号发送到 解调器；所述解调器对接收到的光信号进行相位解调； 接收机将所述解调器输出的光信号转换为电信号；部分频带射频功率检测单元，对所述接收机转换获得的电信号进行射频功率取样，获 取射频信号；电信号比计算单元，获取所述射频信号的电信号比，持续向所述可调色散补偿调节器 发送所述电信号比；可调色散补偿调节器，使用当前接收到的电信号比的值与之前收到的电信号比的值相 比较，根据比较结果调节色散补偿值，得到所述电信号比的峰值，根据所述电信号比的峰值 确定系统的残余色散值。
2.如权利要求1所述的动态色散检测装置，其特征在于，所述部分频带射频功率检测 单元包括平方器，对所述电信号进行平方运算； 低通滤波器，对所述平方器运算的结果进行低通滤波； 均方器，对所述低通滤波器滤波的结果求均方值； 放大器，对所述均方器求得的均方值放大输出射频信号； 模数转换器，对所述射频信号进行模数转换。
3.如权利要求1或2所述的动态色散检测装置，其特征在于，还包括 所述可调色散补偿调节器根据所述系统的残余色散值对系统进行色散补偿。
4.如权利要求1或2所述的动态色散检测装置，其特征在于，所述电信号比计算单元获 取的电信号比为在一段预定时间内检测所述射频信号的射频峰值与射频谷值的比值。
5.如权利要求1或2所述的动态色散检测装置，其特征在于，所述可调色散补偿调节器 包括比较单元，用于使用当前接收到的电信号比的值与之前收到的电信号比的值相比较， 在收到的电信号比的值上升时，继续调节色散补偿值，在收到的电信号比的值出现下降时， 以收到的所述电信号比的最大值为所述电信号比的峰值；残余色散值确定单元，用于根据所述电信号比的峰值确定系统的残余色散值。
6.如权利要求1或2所述的动态色散检测装置，其特征在于，所述残余色散值确定单元 具体用于查找所述电信号比的峰值对应的色散值，所述色散值为系统的残余色散值。
7.一种动态色散检测方法，其特征在于，包括 对接收到的光信号进行相位解调；将解调后的光信号转换为电信号；对所述电信号进行射频功率取样，获取射频信号；获取所述射频信号的电信号比；使用当前检测到的电信号比的值与之前检测到的电信号比的值相比较，根据比较结果 调节色散补偿值，找到所述电信号比的峰值，根据所述电信号比的峰值获取系统的残余色散值。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述对所述电信号进行射频功率取样，获取 射频信号包括对所述电信号进行平方运算；对所述平方运算的结果进行低通滤波；对所述低通滤波 的结果求均方值；对所述均方值放大输出射频信号；对所述射频信号进行模数转换。
9.如权利要求7或8所述的方法，其特征在于，还包括根据所述残余色散值，对系统残余色散进行补偿。
10.如权利要求7或8所述的方法，其特征在于，所述电信号比计算单元获取的电信号 比为在一段预定时间内检测所述射频信号的射频峰值与射频谷值的比值。
11.如权利要求7或8所述的方法，其特征在于，所述使用当前检测到的电信号比的值 与之前检测到的电信号比的值相比较，根据比较结果调节色散补偿值，找到所述电信号比 的峰值包括使用当前检测到的电信号比的值与之前检测到电信号比的值相比较，在检测到电信号 比的值上升时，继续调节色散补偿值，在检测到电信号比的值出现下降时，以检测到电信号 比的最大值为所述电信号比的峰值。
全文摘要
本发明公开了一种动态色散检测方法及装置。其中装置包括可调色散补偿调节器、解调器、接收机、部分频带射频功率检测单元、电信号比计算单元。方法包括对接收到的光信号进行相位解调；将解调后的光信号转换为电信号；对所述电信号进行射频功率取样，获取射频信号；获取所述射频信号的电信号比；使用当前检测到的电信号比的值与之前检测到的电信号比的值相比较，根据比较结果调节色散补偿值，找到所述电信号比的峰值，根据所述电信号比的峰值获取系统的残余色散值。应用本发明可以检测到系统的最佳色散，有效提高系统性能。
文档编号H04B10/2513GK102075241SQ20091022261
公开日2011年5月25日 申请日期2009年11月19日 优先权日2009年11月19日
发明者喻德忠, 孟凡明, 徐昱, 曾嘉宏, 谢俊波, 邓彬林 申请人:华为技术有限公司