一种色散估计方法、装置及光接收机制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种色散估计方法、装置及光接收机，涉及通信技术领域。色散估计方法包括：根据待估计信号的时域功率波形的自相关函数计算粗色散估计绝对值；根据粗色散估计绝对值确定色散扫描区间以及对待估计信号进行色散均衡处理；在色散扫描区间内对处理后的待估计信号进行扫描，以得到第一代价函数的最值及对应的精色散估计值。本发明专利技术可以实现大范围、快速、准确、高精度的色散估计。

【技术实现步骤摘要】
一种色散估计方法、装置及光接收机
本专利技术涉及通信
，具体是涉及一种色散估计方法、装置及光接收机。
技术介绍
在高速光纤通信系统中，光纤的色散会引起光脉冲展宽，产生码间干扰((InterSymbolInterference，ISI)，进而严重影响光纤通信系统的传输性能，特别是在高速直调直检(IntensityModulationandDirectDetection，IMDD)系统中。光纤的色散包括色度色散(ChromaticDispersion，CD)，色度色散是指不同频率的光信号经过光纤传输后由于传输速度不同导致的脉冲畸变，包括材料色散和波导色散。色散会受光纤链路变化、环境温度、压力、光纤弯曲等因素影响而变化，而且未来光纤通信系统一般采用光分插复用设备(OpticalAddDropMultiplexer，OADM)和光交叉连接设备(OpticalCross-connect，OXC)实现动态光路由网络，这就会造成不同波长信号、不同时刻时传输路径不同，导致信号色散大小不再是唯一确定的值。因而实时在线的色散监测或估计技术对于高速相干光通信系统必不可少。另外，随着100G光传输技术及通信系统的普及和商用，数字相干光通信技术逐步取代传统的IMDD方案，成为未来长距高速传输的主流技术，因为它具有更好的灵敏度，更高的频谱效率，更强的抗损伤能力。相较于传统的IMDD，数字相干光接收机利用本振光与信号光的干涉来获得信号的复振幅、偏振和频率等全部光场信息，从而支持正交相移键控(QuadraturePhaseShiftKeying，QPSK)、16种符号的正交振幅调制(QuadratureAmplitudeModulation，QAM)等高阶调制格式。并且可以通过数字信号处理(DigitalSignalProcessor，DSP)技术对相干探测后的电信号进行电域滤波、均衡以补偿信号经历的线性甚至非线性损伤。比如，对于传输过程中积累的色散效应，可以在数字相干接收机中通过静态的均衡器进行补偿，但前提是能确切地知道光纤链路累积的色散值，才能有效正确地配置均衡器的抽头，实现电域色散补偿。目前，在电域进行色散估计的方法需要消耗较多的计算资源和计算时间，难以实现大范围、高精度的快速色散估计。
技术实现思路
针对现有技术中存在的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种色散估计方法、装置及光接收机，实现大范围、高精度的快速色散估计。本专利技术提供一种色散估计方法，其包括：根据待估计信号的时域功率波形的自相关函数计算粗色散估计绝对值；根据粗色散估计绝对值确定色散扫描区间以及对待估计信号进行色散均衡处理；在色散扫描区间内对处理后的待估计信号进行扫描，以得到第一代价函数的最值及对应的精色散估计值。在上述技术方案的基础上，在获取所述时域功率波形之前，所述方法还包括：使用预先设置的色散初始值CD0对所述待估计信号进行色散均衡预处理，其中，-a≤CD0≤a，a为正实数。在上述技术方案的基础上，计算所述粗色散估计绝对值的方法包括：将所述时域功率波形平均划分为多个分块后，计算每个分块的特征值，其中，每个分块包括M个数据，且M≥2；基于所述特征值计算得到所述时域功率波形的自相关函数；根据所述自相关函数的第二个峰值脉冲位置计算得到所述粗色散估计绝对值。在上述技术方案的基础上，所述特征值为M个数据的总和、平均值、最大值或者最小值。在上述技术方案的基础上，计算所述自相关函数的方法包括：基于所有所述分块的特征值计算得到一组时域信号序列；通过快速付里叶变换将时域信号序列变换为频域信号序列，并求取频域信号序列的模方以获得对应的频谱；通过快速付里叶逆变换将频谱变换到时域，得到所述自相关函数。在上述技术方案的基础上，所述粗色散估计绝对值的计算公式为：其中，CD为所述粗色散估计绝对值，c为真空中的光速，Pindx为所述自相关函数的第二个峰值的位置序号，λ为所述待估计信号的光载波的波长，Fs为采样速率，BaudRate为波特率。在上述技术方案的基础上，确定所述色散扫描区间的方法为：确定粗色散估计值为或者CD为所述粗色散估计绝对值；所述色散扫描区间为：粗色散估计值-DetaCD≤所述色散扫描区间≤粗色散估计值+DetaCD，其中，DetaCD为色散扫描范围，DetaCD>0，所述色散扫描区间内的色散扫描步长为StepSize，2*DetaCD为所述色散扫描区间的长度。在上述技术方案的基础上，确定所述粗色散估计值的方法为：将作为所述粗色散估计值；或者，选择或者对所述待估计信号进行色散均衡处理后，重新计算得到色散均衡后的粗色散估计绝对值；当色散均衡后的粗色散估计绝对值小于阈值时，将选择的数值作为所述粗色散估计值；否则，将未被选择的数值作为所述粗色散估计值，其中，阈值＝0.1*选择的数值；或者，分别使用和对所述待估计信号进行色散均衡处理后，计算得到第二代价函数的数值；将得到较小的第二代价函数的数值的或者作为所述粗色散估计值。在上述技术方案的基础上，所述方法还包括：在所述色散扫描区间内重新扫描更新后的所述待估计信号，得到更新后的所述精色散估计值，当更新前后所述精色散估计值的差值的绝对值超过色散波动阈值时，重新计算所述粗色散估计绝对值。本专利技术还提供一种色散估计装置，其包括：色散估计器，其用于根据待估计信号的时域功率波形的自相关函数计算粗色散估计绝对值；还用于在色散扫描区间内对根据粗色散估计绝对值进行色散均衡处理后的待估计信号进行扫描，以得到第一代价函数的最值及对应的精色散估计值；主控制器，其用于控制色散估计器；其中，色散扫描区间是由色散估计器或者主控制器根据粗色散估计绝对值确定的。在上述技术方案的基础上，所述色散估计装置还包括：抽头查找表，其用于根据色散值计算并配置抽头系数，色散值包括所述色散扫描区间内的任意值，以及预先设置的色散初始值CD0，其中，-a≤CD0≤a，a为正实数；均衡器，其用于根据抽头系数对所述待估计信号进行色散均衡处理；所述主控制器用于分别控制抽头查找表和均衡器。在上述技术方案的基础上，所述色散估计器或者主控制器还用于确定粗色散估计值为或者CD为所述粗色散估计绝对值，CD0为所述色散初始值；所述色散扫描区间根据粗色散估计值确定。在上述技术方案的基础上，所述色散估计器包括粗色散估计器和精色散估计器，粗色散估计器用于计算所述粗色散估计绝对值，精色散估计器用于计算所述精色散估计值；所述装置还包括用于存储所述待估计信号的缓存器，以及用于选通粗色散估计器或者精色散估计器的选路器；所述主控制器还用于控制选路器。在上述技术方案的基础上，所述粗色散估计器或者主控制器还用于确定所述粗色散估计值为或者，所述粗色散估计器或者主控制器用于将选择的或者作为所述色散值输出到所述抽头查找表；所述粗色散估计器还用于对经过所述均衡器色散均衡处理后的所述待估计信号重新计算粗色散估计绝对值；当色散均衡后的粗色散估计绝对值小于阈值时，将选择的数值作为所述粗色散估计值；否则，将未被选择的数值作为所述粗色散估计值，其中，阈值＝0.1*选择的数值。在上述技术方案的基础上，所述粗色散估计器包括：整形滤波器，其用于对所述待估计信号进行整形滤波；分块混叠器，其用于对整形滤波后的数据信号求得所述时域功率波形，并以M本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种色散估计方法，其特征在于，其包括：根据待估计信号的时域功率波形的自相关函数计算粗色散估计绝对值；根据粗色散估计绝对值确定色散扫描区间以及对待估计信号进行色散均衡处理；在色散扫描区间内对处理后的待估计信号进行扫描，以得到第一代价函数的最值及对应的精色散估计值。

【技术特征摘要】
1.一种色散估计方法，其特征在于，其包括：根据待估计信号的时域功率波形的自相关函数计算粗色散估计绝对值；根据粗色散估计绝对值确定色散扫描区间以及对待估计信号进行色散均衡处理；在色散扫描区间内对处理后的待估计信号进行扫描，以得到第一代价函数的最值及对应的精色散估计值。2.如权利要求1所述的色散估计方法，其特征在于，在获取所述时域功率波形之前，所述方法还包括：使用预先设置的色散初始值CD0对所述待估计信号进行色散均衡预处理，其中，-a≤CD0≤a，a为正实数。3.如权利要求1或2所述的色散估计方法，其特征在于，计算所述粗色散估计绝对值的方法包括：将所述时域功率波形平均划分为多个分块后，计算每个分块的特征值，其中，每个分块包括M个数据，且M≥2；基于所述特征值计算得到所述时域功率波形的自相关函数；根据所述自相关函数的第二个峰值脉冲位置计算得到所述粗色散估计绝对值。4.如权利要求3所述的色散估计方法，其特征在于：所述特征值为M个数据的总和、平均值、最大值或者最小值。5.如权利要求3所述的色散估计方法，其特征在于，计算所述自相关函数的方法包括：基于所有所述分块的特征值计算得到一组时域信号序列；通过快速付里叶变换将时域信号序列变换为频域信号序列，并求取频域信号序列的模方以获得对应的频谱；通过快速付里叶逆变换将频谱变换到时域，得到所述自相关函数。6.如权利要求3所述的色散估计方法，其特征在于：所述粗色散估计绝对值的计算公式为：其中，CD为所述粗色散估计绝对值，c为真空中的光速，Pindx为所述自相关函数的第二个峰值的位置序号，λ为所述待估计信号的光载波的波长，Fs为采样速率，BaudRate为波特率。7.如权利要求2所述的色散估计方法，其特征在于，确定所述色散扫描区间的方法为：确定粗色散估计值为或者CD为所述粗色散估计绝对值；所述色散扫描区间为：粗色散估计值-DetaCD≤所述色散扫描区间≤粗色散估计值+DetaCD，其中，DetaCD为色散扫描范围，DetaCD>0，所述色散扫描区间内的色散扫描步长为StepSize，2*DetaCD为所述色散扫描区间的长度。8.如权利要求7所述的色散估计方法，其特征在于，确定所述粗色散估计值的方法为：将作为所述粗色散估计值；或者，选择或者对所述待估计信号进行色散均衡处理后，重新计算得到色散均衡后的粗色散估计绝对值；当色散均衡后的粗色散估计绝对值小于阈值时，将选择的数值作为所述粗色散估计值；否则，将未被选择的数值作为所述粗色散估计值，其中，阈值＝0.1*选择的数值；或者，分别使用和对所述待估计信号进行色散均衡处理后，计算得到第二代价函数的数值；将得到较小的第二代价函数的数值的或者作为所述粗色散估计值。9.如权利要求1所述的色散估计方法，其特征在于，所述方法还包括：在所述色散扫描区间内重新扫描更新后的所述待估计信号，得到更新后的所述精色散估计值，当更新前后所述精色散估计值的差值的绝对值超过色散波动阈值时，重新计算所述粗色散估计绝对值。10.一种色散估计装置，其特征在于，其包括：色散估计器，其用于根据待估计信号的时域功率波形的自相关函数计算粗色散估计绝对值；还用于在色散扫描区间内对根据粗色散估计绝对值进行色散均衡处理后的待估计信号进行扫描，以得到第一代价函数的最值及对应的精色散估计值；主控制器，其用于控制色散估计器；其...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯振华，胡杰，朱齐雄，胡烽，郑林，
申请(专利权)人：烽火通信科技股份有限公司，武汉飞思灵微电子技术有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42