专利名称：一种光通信系统接收性能优化方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及光纤传输技术领域，更具体地，涉及一种光通信系统接收性能优化方法及装置。
背景技术：
在工程实践中，光通信系统并不是理想的数字信道，信号在媒体的传输过程中会产生畸变和非等时时延，从而将产生失真和抖动，失真和抖动最终反映在系统的误码上。为了保证数字信号在光通信系统发送端和接收端的通信信道上准确无误的传输， 目前主要有如下两种方案一是使发送机和接收机都工作在最优的工作点上；再者，可以通过适当的编码方式，使得接收机可以识别出部分误码并纠正出来。对于前一种方案，业界多利用反馈控制来优化发送机和接收机的工作点；而对于后一种方案，较多的是采用误码纠错技术，其是一种数据编码技术，信号在被传输之前预先会对其进行一定的格式处理，在接收端则按规定的算法进行解码以达到找出错码并纠错的目的。误码纠错技术可以发现错误并且无须通知发送方重发就可纠错，因而可以改善系统的传输性能。但是，目前的光通信系统中，上述两种方案通常比较独立。对于发送机和接收机的反馈控制多利用器件本身的固有特性进行控制，而误码信息则主要用在信号的编码、纠错及告警上，二者之间并没有很好的联系起来。这样造成的结果就是接收机本身的控制算法复杂，但是误码信息却没有充分得到应用。
发明内容
本发明解决的技术问题是提供一种光通信系统接收性能优化方法及装置，提高光通信系统的传输性能。为解决上述技术问题，本发明提供了一种光通信系统接收性能优化方法，所述方法包括对接收机接收到的信号进行解调分析后，得出误码信息；根据得出的所述误码信息调整所述接收机的工作点，对所述接收机进行反馈控制。进一步地，采用负反馈电路或负反馈算法对所述接收机进行反馈控制；其中，所述负反馈算法包括比例积分微分(PID)算法或自适应算法。进一步地，采用PID算法对所述接收机进行反馈控制的具体过程包括如下步骤步骤一，对当前工作点加入正向抖动和反向抖动，分别统计正向抖动时的误码数和反向抖动时的误码数；步骤二，判断所述正向抖动时的误码数与所述反向抖动时的误码数的差值是否小于预定阈值，如果是，则采用当前工作点，反馈控制过程结束；否则，继续执行步骤三；步骤三，如果正向抖动时的误码数大于反向抖动时的误码数，则将当前工作点调低后，返回步骤一；反之，则将当前工作点调高后，返回步骤一。
进一步地，采用自适应算法对所述接收机进行反馈控制的具体过程包括如下步骤步骤a，将一个粗调量叠加到被控制量上，使被控制量处于正确的工作点附近；步骤b，利用误码缓存记录当前的误码率后，进行一次优化量的更新，优化量= 士 IXKX当前误码率BER，其中K为调整增益，士 1为调整极性；步骤c，比较优化量更新后的误码率和误码缓存中的误码率大小，如果更新后的误码率变小，则极性不用进行调整；如果更新后的误码率变大，则极性需要反转。进一步地，所述方法还包括完成所述步骤c后，以一定的时间间隔，循环执行所述步骤b和所述步骤C，继续调整所述接收机的工作点。进一步地，所述误码信息包括以下信息的一种或其任意组合纠0个数、纠1个数、不可纠个数、帧失步(OOF)、帧丢失(LOF)。进一步地，对接收机的各组成模块分别进行所述反馈控制，各个反馈控制环路间采用并行或时分复用的方式。本发明还提供了一种光通信系统接收性能优化装置，所述装置包括误码信息处理模块，用于对接收机解调后的信号进行分析后，得出误码信息，并将得出的误码信息传递给接收机控制模块；接收机控制模块，用于根据收到的误码信息调整所述接收机的工作点，对所述接收机进行反馈控制。其中，所述接收机控制模块进一步用于，采用负反馈算法对所述接收机进行反馈控制。其中，所述误码信息处理模块与所述接收机控制模块之间的通信是通过一条数据线和一条时钟线实现；所述误码信息处理模块将所述误码信息传递给所述接收机控制模块时，在传递所述误码信息的帧与帧之间包含一定的时间间隙。与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果利用误码相关的信息来控制接收机，将原来仅用作纠错、告警的误码信息引入光通讯系统接收机的控制，使光通讯系统传输性能得到大大改善；为光通讯系统接收机的控制增加了反映误码信息的反馈环路，改善一些由于传输媒介造成的性能损失；此外，与传统的接收性能优化方法和装置相比，具有原理直观，实现方便快捷，易于数字化等优点。
图1为本发明实施例的基于最小误码率的光通信系统接收性能优化装置的示意框图；图2为本发明实施例的DPSK接收端性能优化装置的示意图；图3为本发明实施例的DPSK接收端性能优化算法的主要流程示意图；图4为本发明实施例中对DLI Phase的FEC反馈控制算法的流程示意图5为本发明实施例中采用自适应算法实现对接收机反馈控制的示意图；图6为本发明实施例的FEC处理模块和数字处理单元之间通讯的帧结构示例图；图7为本发明另一实施例的FEC处理模块和数字处理单元之间通讯的帧结构示例图。
具体实施例方式本发明主要目的在于提供一种基于最小误码率的光通信系统接收性能优化方法和装置，其核心思想在于，利用接收机收到信号中含有的误码信息作为反馈信号，并将其提供给基于误码信息的控制模块，控制模块根据这些误码信息对接收机进行实时的控制，直至接收机再生信号时的误码率最小(此时可认为接收机工作在了最优的工作点上)，从而实现对光通信系统接收性能的优化。基于上述思想，本发明提供一种光通信系统接收性能优化方法，具体采用如下技术方案对接收机接收到的信号进行解调分析后，得出误码信息；根据得出的所述误码信息调整所述接收机的工作点，对所述接收机进行反馈控制，以减小接收机的误码率。进一步地，采用负反馈电路或负反馈算法对接收机进行反馈控制；其中，所述负反馈算法包括PID(Proportion Integral Differential，比例积分微分)算法、自适应算法等。进一步地，如果采用PID算法，则对接收机进行反馈控制的具体过程可以包括如下步骤步骤一，对当前工作点加入正向抖动和反向抖动，分别统计正向抖动时的误码数和反向抖动时的误码数；步骤二，判断所述正向抖动时的误码数与所述反向抖动时的误码数的差值是否小于预定阈值，如果是，则采用当前工作点，反馈控制过程结束；否则，继续执行步骤三；步骤三，如果正向抖动时的误码数大于反向抖动时的误码数，则将当前工作点调低后，返回步骤一；反之，则将当前工作点调高后，返回步骤一。进一步地，如果采用自适应算法，则对接收机进行反馈控制的具体过程可以包括如下步骤步骤a，将一个粗调量叠加到被控制量上，使被控制量处于正确的工作点附近；步骤b，利用误码缓存记下当前的误码率，然后进行一次优化量的更新，优化量= 士 IXKX当前误码率BER，其中K为调整增益，士 1为调整极性；步骤c，比较优化量更新后的误码率和误码缓存中的误码率大小，如果更新后的误码率变小，则极性不用进行调整；如果更新后的误码率变大，则极性需要反转。此外，完成上述步骤c后，以一定的时间间隔，再循环执行步骤b和步骤C，继续调整所述接收机的工作点。进一步地，所述误码信息包括但不限于如下信息的一种或其任意组合总误码数、错1 个数、错 0 个数、LOF (Loss Of Frame，帧丢失)、OOF (Out Of Frame, 帧失步)。
进一步地，对接收机的各组成模块分别进行所述反馈控制，且各个反馈控制环路间采用并行或时分复用的方式。为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。如图1所示，本发明实施例提供了一种光通信系统接收性能优化的装置，该装置主要包括以下组成部分接收机模块101，对输入信号进行解调，得到易于后面模块处理的信号类型(一般为电信号)。误码信息处理模块102，用于对解调信号进行分析，提取出其中的误码信息，并将其传输给基于误码信息反馈的接收机控制模块。误码信息处理模±夬 102 可以是 ASIC (Application Specific Integrated Circuit，专用集成电路)或者FPGA(Field Programmable Gate Array，现场可编程门阵列)
等数字芯片。接收机控制模块103，其根据接收到的误码信息，利用负反馈电路或者负反馈算法对接收机模块进行反馈控制，直至将接收机的工作点调整到误码率最小为止。其中，负反馈电路可以是由相关算法固化成的ASIC电路。负反馈算法可以是PID 算法或自适应算法，可由FPGA、DSP (Digital Signal ftOcessor，数字信号处理器)等芯片实现。其中，误码信息处理模块和基于误码信息反馈的接收机控制模块之间的通讯在满足误码信息通讯带宽的前提下可以采用常规的通信接口，也可以自定义接口，它一般可由一根数据线和一根时钟线组成，但并不局限于此。此外，误码信息处理模块在将误码信息传递给接收机控制模块时，在传递所述误码信息的帧与帧之间包含有一定的时间间隙，作为接收机控制模块的信息处理时间。此外，本发明实施例提供了一种光通信系统接收性能优化方法，结合上述实施例优化装置的组成模块，其实现主要包括以下步骤接收机模块首先对输入的带误码信息开销的输入信号进行解调，得出解调后的信号；误码信息处理模块对解调后的信号进行处理，得出其中包含的误码信息，并将其传递给基于误码信息反馈的接收机控制模块；接收机控制模块根据得到的误码信息，对接收机进行反馈控制，将接收机优化到最佳的工作点上。为了实现上述的光通讯系统接收性能优化技术方案，下面以光传输系统中 DPSK (Differential Phase Shift Keying，差分相移键控)调制格式的接收机为例，给出如下的一种优选实施方案，如图2所示(需要说明的一点是本发明所涉及的技术方案可以适用于任何带有误码信息统计功能的光通信系统接收性能优化，而并不局限于光信号DPSK 调制格式的传输)DLI (延迟线干涉仪)201、Balance receiver (平衡接收机)202及Demux (解复用芯片)203共同组成了一个DPSK的接收机模块。输入光首先通过DLI201形成相长端、相消端两路光信号，这两路光信号再经过平衡接收机202得到两路差分的高速电信号，这两路高速差分电信号最终由解复用芯片203解复用得到多路低速的电信号，以方便后续信息处
理单元的处理。其中，该DPSK接收机模块中的许多参数都会对传输性能造成影响，比较典型的有 DLI phase (DLI相位)、RX TH (平衡接收机接收阈值),Demux phase (Demux相位)等，这些接收机模块参数都需要进行实时的控制，以保证接收机模块性能的最优。如图3所示，本实例中的FEC反馈控制主要包括以下内容DLI phase 的 FEC 反馈控制；平衡接收机接收阈值RX_TH的FEC反馈控制；以及Demux phase 的 FEC 反馈控制。下面以DLI phase的FEC反馈控制为例(误码信息不一定以前向纠错码FEC的形式提供，也可以是其他编码方式)，对FEC反馈控制的具体流程作进一步介绍。如图4所示，本实施例的DLI phase的FEC反馈控制方法实现如下步骤1，DLI phase控制电压加入正向的抖动； 其中，接收机控制模块可由数字处理单元205 (如FPGA、DSP等)完成，数字处理单元205控制产生一个DLI phase控制电压的dither(抖动)信号，并将该抖动信号叠加进 DLI phase的控制点电压(相位控制点电压是DLI最主要的工作点)中。步骤2，当抖动处于正方向时，数字处理单元205从FEC信息处理单元204采入此时的误码数，且记作A ；步骤3，DLI phase控制电压加入负向的抖动；步骤4，当抖动处于负方向时，数字处理单元205同样从FEC信息处理单元204采入此时的误码数，且记作B;步骤5，根据A和B的相对关系，利用数字处理单元205中的数字算法(如数字 PID，但不局限于此)更新DLI phase控制点，实现对于DLI phase的反馈控制。具体数字算法反馈控制可以是当A大于B时(说明正向抖动误码大)，则将DLI phase的控制点电压调小以减小误码；当A小于B时(说明负向抖动误码大)，则将DLI phase的控制点电压调大以减小误码；而如果A和B之间的差值在合理范围内，例如两者的差值小于预定的阈值时，则说明目前的控制点电压无需调整。其他需要控制的参量，包括RX_TH、Demux phase的控制流程与DLI phase的FEC 反馈控制类似，在此不再赘述。优选地，光通信系统中为了避免各参量的FEC反馈控制环路相互干扰，可以在数字处理单元中对各个环路做时分复用，但如果各参量间相互独立，当然也可并行进行控制。此外，本发明还可以采用自适应算法实现对接收机的反馈控制。参见图5所示，本发明实施例中，可通过误码缓存模块和极性控制模块实现对接收机进行反馈控制。参见图5，本实施例中，对接收机进行反馈控制的具体过程可以包括如下步骤步骤a，将一个粗调量叠加到被控制量上，使被控制量大概处于正确的工作点附近；步骤b，利用误码缓存记下当前的误码率，然后进行一次优化量的更新，优化量= 士 IXKX当前误码率BER ；
其中K为调整增益，士 1为调整极性，极性由极性控制模块控制；步骤c，比较优化量更新后的误码率和误码缓存中的误码率大小，如果更新后的误码率变小，则极性不用进行调整；如果更新后的误码率变大，则极性需要反转；完成上述步骤c后，以一定的时间间隔，再循环执行步骤b和步骤C，继续调整所述接收机的工作点，对工作点进行优化。其中，FEC处理模块和数字处理单元之间的通讯可以采用一根数据线Data和一根时钟线Clock来实现。作为一种实现，可以定义FEC处理模块在时钟下降沿发送误码信息数据，而数字处理单元在时钟上升沿采集误码信息数据。图6示出了本发明实施例的传递误码信息的帧的示意图，如图6所示，作为在FEC处理模块和数字处理单元之间传递误码信息的帧，帧内可以包含一种或多种误码信息(如El，E2，……En)，其中所述的误码信息可以是任何能反映误码的信息，如纠1个数，纠0个数，总误码率等等。同时在帧与帧之间，还可以预留一定的空白时间作为数字处理单元的信息处理时间。图7示出了一种传递误码信息的帧的具体结构示例，其中帧内结构包含纠1个数 (Number of corrected Is),纟 LjO 个数(Number of corrected Os),不可纟 Lj 错个数(Number of uncorrected blocks)，00F，LOF信息。其中，1至16为纠1个数，17至32为纠0个数， 33至40为不可纠错个数，41为00F，42为L0F。当然，此处示出的仅为本发明优选方案，在实际应用中，对于帧结构可以自行定义，也可以根据需要在此基础上扩展。以上仅为本发明的优选实施案例而已，并不用于限制本发明，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明做出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。本领域普通技术人员可以理解上述方法中的全部或部分步骤可通过程序来指令相关硬件完成，所述程序可以存储于计算机可读存储介质中，如只读存储器、磁盘或光盘等。可选地，上述实施例的全部或部分步骤也可以使用一个或多个集成电路来实现。相应地，上述实施例中的各模块/单元可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。本发明不限制于任何特定形式的硬件和软件的结合。
权利要求
1.一种光通信系统接收性能优化方法，其特征在于，所述方法包括 对接收机接收到的信号进行解调分析后，得出误码信息；根据得出的所述误码信息调整所述接收机的工作点，对所述接收机进行反馈控制。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，采用负反馈电路或负反馈算法对所述接收机进行反馈控制； 其中，所述负反馈算法包括比例积分微分(PID)算法或自适应算法。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，采用PID算法对所述接收机进行反馈控制的具体过程包括如下步骤 步骤一，对当前工作点加入正向抖动和反向抖动，分别统计正向抖动时的误码数和反向抖动时的误码数；步骤二，判断所述正向抖动时的误码数与所述反向抖动时的误码数的差值是否小于预定阈值，如果是，则采用当前工作点，反馈控制过程结束；否则，继续执行步骤三；步骤三，如果正向抖动时的误码数大于反向抖动时的误码数，则将当前工作点调低后， 返回步骤一；反之，则将当前工作点调高后，返回步骤一。
4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，采用自适应算法对所述接收机进行反馈控制的具体过程包括如下步骤 步骤a，将一个粗调量叠加到被控制量上，使被控制量处于正确的工作点附近； 步骤b，利用误码缓存记录当前的误码率后，进行一次优化量的更新，优化量= 士 IXKX当前误码率BER，其中K为调整增益，士 1为调整极性；步骤c，比较优化量更新后的误码率和误码缓存中的误码率大小，如果更新后的误码率变小，则极性不用进行调整；如果更新后的误码率变大，则极性需要反转。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法还包括完成所述步骤c后，以一定的时间间隔，循环执行所述步骤b和所述步骤c，继续调整所述接收机的工作点。
6.如权利要求1至5之任一项所述的方法，其特征在于， 所述误码信息包括以下信息的一种或其任意组合纠0个数、纠1个数、不可纠个数、帧失步(OOF)、帧丢失(LOF)。
7.如权利要求1至5之任一项所述的方法，其特征在于，对接收机的各组成模块分别进行所述反馈控制，各个反馈控制环路间采用并行或时分复用的方式。
8.—种光通信系统接收性能优化装置，其特征在于，所述装置包括误码信息处理模块，用于对接收机解调后的信号进行分析后，得出误码信息，并将得出的误码信息传递给接收机控制模块；接收机控制模块，用于根据收到的误码信息调整所述接收机的工作点，对所述接收机进行反馈控制。
9.如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述接收机控制模块进一步用于，采用负反馈算法对所述接收机进行反馈控制。
10.如权利要求8或9所述的装置，其特征在于，所述误码信息处理模块与所述接收机控制模块之间的通信是通过一条数据线和一条时钟线实现；所述误码信息处理模块将所述误码信息传递给所述接收机控制模块时，在传递所述误码信息的帧与帧之间包含一定的时间间隙。
全文摘要
本发明公开了一种光通信系统接收性能优化方法及装置，其中所述方法包括对接收机接收到的信号进行解调分析后，得出误码信息；根据得出的所述误码信息调整所述接收机的工作点，对所述接收机进行反馈控制。本发明利用误码相关的信息来控制接收机，将原来仅用作纠错、告警的误码信息引入光通讯系统接收机的控制，使光通讯系统传输性能得到大大改善。
文档编号H04B10/08GK102386969SQ20101027318
公开日2012年3月21日 申请日期2010年9月2日 优先权日2010年9月2日
发明者陈建华 申请人:中兴通讯股份有限公司