偏振态变化监测方法、装置和接收机与流程

本发明涉及光通信领域，特别涉及一种偏振态变化监测方法、装置和接收机。

背景技术：

动态光网络以其高灵敏度、动态可控路由、灵活可变容量等优势在通信传输网络中占据着重要的地位。光性能检测是动态光网络的一种必不可少的技术，它能够有效的监控到各种光通信系统参数的变化，从而实时监测和控制光通信系统，使其工作在最优状态。

通过对光偏振态变化的监测能够有效的发现和区分风险事件，例如光纤弯曲、抖动、击打等。

应该注意，上面对技术背景的介绍只是为了方便对本发明的技术方案进行清楚、完整的说明，并方便本领域技术人员的理解而阐述的。不能仅仅因为这些方案在本发明的背景技术部分进行了阐述而认为上述技术方案为本领域技术人员所公知。

技术实现要素：

应对偏振态的监测，目前已有相关解决方案，例如基于2×2cma(constantmodulusalgorithm，恒模算法)滤波器的均衡系数计算偏振态的旋转速度。但是，发明人发现，这种方法利用频域0hz处的均衡滤波器系数，会受到发射机不理想的影响，例如发射机直流、相位不平衡和幅度不平衡，从而导致所监测到的偏振态变化量存在误差。

为了解决上述问题或者解决其他类似问题，本发明实施例提供一种偏振态变化监测方法、装置和接收机。

根据本发明实施例的第一方面，提供了一种偏振态变化监测方法，其中，所述方法包括：

提取接收机的均衡滤波器抽头系数矩阵；

将所述均衡滤波器抽头系数矩阵的每一路均衡滤波器抽头系数进行n个抽头的fft操作，得到变换后矩阵，所述变换后矩阵的每一路均衡滤波器抽头系数之和为一个非零频的值；

利用所述变换后矩阵的至少一路均衡滤波器抽头系数估计偏振态变化量。

根据本发明实施例的第二方面，提供了一种偏振态变化监测装置，其中，所述装置包括：

提取单元，其提取接收机的均衡滤波器抽头系数矩阵；

fft单元，其将所述均衡滤波器抽头系数矩阵的每一路均衡滤波器抽头系数进行n个抽头的fft操作，得到变换后矩阵，所述变换后矩阵的每一路均衡滤波器抽头系数之和为一个非零频的值；

估计单元，其利用所述变换后矩阵的至少一路均衡滤波器抽头系数估计偏振态变化量。

根据本发明实施例的第三方面，提供了一种接收机，其中，所述接收机包括前述第二方面所述的装置。

根据本发明实施例的第四方面，提供了一种计算机可读程序，其中当在接收机中执行所述程序时，所述程序使得所述接收机执行前述第一方面所述的方法。

根据本发明实施例的第五方面，提供了一种存储有计算机可读程序的存储介质，其中所述计算机可读程序使得接收机执行前述第一方面所述的方法。

本发明实施例的有益效果在于：通过将每一路均衡滤波器抽头系数进行n个抽头的快速傅里叶变换(fft，fastfouriertransform)操作，在频域上将抽头系数之和从零频移到了高频(非零频)，从而避免了发射机不理想对偏振态变化监测结果的影响。

参照后文的说明和附图，详细公开了本发明的特定实施方式，指明了本发明的原理可以被采用的方式。应该理解，本发明的实施方式在范围上并不因而受到限制。在所附权利要求的条款的范围内，本发明的实施方式包括许多改变、修改和等同。

针对一种实施方式描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施方式中使用，与其它实施方式中的特征相组合，或替代其它实施方式中的特征。

应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、整件、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、整件、步骤或组件的存在或附加。

附图说明

在本发明实施例的一个附图或一种实施方式中描述的元素和特征可以与一个或更多个其它附图或实施方式中示出的元素和特征相结合。此外，在附图中，类似的标号表示几个附图中对应的部件，并可用于指示多于一种实施方式中使用的对应部件。

所包括的附图用来提供对本发明实施例的进一步的理解，其构成了说明书的一部分，用于例示本发明的实施方式，并与文字描述一起来阐释本发明的原理。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。在附图中：

图1是典型的偏振复用数字相干接收机的示意图；

图2是实施例1的偏振态变化监测方法的示意图；

图3是偏振态变化量估计流程的一个示意图；

图4是偏振态变化量估计流程的另一个示意图；

图5是偏振态变化量估计流程的再一个示意图；

图6是实施例2的偏振态变化监测装置的示意图；

图7是实施例2的偏振态变化监测装置的估计单元的一个示意图；

图8是实施例2的偏振态变化监测装置的估计单元的另一个示意图；

图9是实施例3的接收机的一个示意图。

具体实施方式

参照附图，通过下面的说明书，本发明的前述以及其它特征将变得明显。在说明书和附图中，具体公开了本发明的特定实施方式，其表明了其中可以采用本发明的原则的部分实施方式，应了解的是，本发明不限于所描述的实施方式，相反，本发明包括落入所附权利要求的范围内的全部修改、变型以及等同物。

在本发明实施例中，术语“第一”、“第二”等用于对不同元素从称谓上进行区分，但并不表示这些元素的空间排列或时间顺序等，这些元素不应被这些术语所限制。术语“和/或”包括相关联列出的术语的一种或多个中的任何一个和所有组合。术语“包含”、“包括”、“具有”等是指所陈述的特征、元素、元件或组件的存在，但并不排除存在或添加一个或多个其他特征、元素、元件或组件。

在本发明实施例中，单数形式“一”、“该”等包括复数形式，应广义地理解为“一种”或“一类”而并不是限定为“一个”的含义；此外术语“所述”应理解为既包括单数形式也包括复数形式，除非上下文另外明确指出。此外术语“根据”应理解为“至少部分根据……”，术语“基于”应理解为“至少部分基于……”，除非上下文另外明确指出。

图1是典型的偏振复用数字相干接收机的示意图，如图1所示，whh，wvh，whv，wvv是四路线性均衡滤波器100的抽头系数。在本实施例中，可以使用蝶形结构的有限脉冲响应(fir，finiteimpulseresponse)线性滤波器作为均衡滤波器100。本实施例对具体的均衡算法不作限制，例如可以使用恒模算法(cma，constantmodulusalgorithm)、最小平方误差估计、最小均方误差估计(mmse，minimummeansquareerror)、最佳线性无偏估计(blue，bestlinearunbiasedestimation)，或其他均衡算法。

在本实施例中，如图1所示，该均衡滤波器100的结构为2×2的多输入多输出(mimo，multipleinputmultipleoutput)结构，也即

然而，本实施例对均衡滤波器的结构不作限制，也可以使用2×4的mimo结构

或者使用4×4的mimo结构

只需要将其转换为2×2的mimo结构即可。

下面结合附图对本发明实施例的各种实施方式进行说明。

实施例1

本实施例提供了一种偏振态变化监测方法。

图2是本实施例的偏振态变化监测方法的示意图，如图2所示，该方法包括：

步骤201：提取接收机的均衡滤波器抽头系数矩阵；

步骤202：将所述均衡滤波器抽头系数矩阵的每一路均衡滤波器抽头系数进行n个抽头的fft操作，得到变换后矩阵，所述变换后矩阵的每一路均衡滤波器抽头系数之和为一个非零频的值；

步骤203：利用所述变换后矩阵的至少一路均衡滤波器抽头系数估计偏振态变化量。

在接收机中，如图1所示，均衡滤波器抽头系数在时域的琼斯矩阵为在现有技术中，每一路抽头系数在时域相加，例如抽头个数m＝17，则相加后的结果是

这种方法的抽头系数之和在频域上位于0hz(零频)，而发射机的不理想也发生在0ghz，从而偏振态变化的估计值也会受到发射机不理想的影响。

在本实施例中，通过将每一路均衡滤波器抽头系数做n个抽头的fft操作，在频域上将抽头系数之和从零频移到了高频(非零频)，从而避免了发射机不理想对偏振态变化监测结果的影响。

例如，假设采样速率是84g采样/秒，n＝8，频率间隔为84e9/8＝10.5ghz，由此，抽头系数之和从0hz移到了10.5ghz，避免了0hz处发射机不理想对偏振态变化估计量的影响。

在本实施例的步骤201中，上述均衡滤波器抽头系数矩阵在时域上为琼斯矩阵，例如本实施例对该矩阵的获取方式不作限制。

在本实施例的步骤202中，假设均衡滤波器的抽头个数为m，对步骤201获取到的该均衡滤波器抽头系数矩阵的每一路均衡滤波器抽头系数进行n个抽头的fft操作，得到变换后矩阵：

在本实施例中，该变换后矩阵的每一路均衡滤波器抽头系数之和(时域上相加结果)为一个非零频的值(在频域上不为0hz)，由此避免了0hz处发射机不理想对偏振态变化估计量的影响。

例如，假设均衡滤波器的抽头个数m＝17，进行fft操作的抽头的个数n＝8，则相加后的结果(也即变换后矩阵)为：

在本实施例中，上述变换后矩阵的每一路均衡滤波器抽头系数之和可以是与零频最近的一个频点的值，例如0hz附近左侧或右侧的值，但本实施例不限于此，上述变换后矩阵的每一路均衡滤波器抽头系数之和也可以是与零频最近的两个频点的值。并且，为了提高偏振态变化监测的信噪比，上述变换后矩阵的每一路均衡滤波器抽头系数之和的频率需要在信号带宽范围之内。

在本实施例中，进行fft操作的抽头的个数(也称为fft抽头数)n可以是2的整数次幂，由此，有利于快速运算，降低复杂度。例如，该ftt抽头数n可以为8，由此，不管i取值如何，exp(ji2π/8)都是中的某一个，这样exp(ji2π/8)和其他数的乘法操作都可以用逻辑运算和加减法来实现，从而大大降低了计算复杂度。

在本实施例的步骤203中，可以使用上述变换后矩阵的至少一路均衡滤波器抽头系数估计偏振态变化量。

在一个例子中，可以将上述变换后矩阵的至少一个偏振态的均衡滤波器抽头系数从琼斯矩阵转换到斯托克斯矢量(s0，s1，s2和s3)表示，并计算相隔一段时间(t)的均衡滤波器抽头系数的斯托克斯变化量(δsi)，然后，根据该斯托克斯变化量计算相隔这段时间(t)的偏振态变化量(δsop)。

图3示出了利用h偏振态的斯托克斯变化量计算相隔时间t的偏振态变化量的例子，图4示出了利用v偏振态的斯托克斯变化量计算相隔时间t的偏振态变化量的例子。

在这个例子中，假设m＝17，n＝8，则变换后矩阵的四路的均衡滤波器抽头系数之和分别为：

以及

在这个例子中，可以将其中h偏振态的抽头系数从琼斯矩阵转换到斯托克斯矢量表示，如图3所示，转换后的斯托克斯矢量分别表示为：

s0＝|whh|²+|wvh|²，

s1＝(|whh|²-|wvh|²)/s0，

通过计算相隔时间t的h偏振态的抽头系数的斯托克斯变化量(δsi＝si(n+t)-si(n))，得到相隔时间t的偏振态变化量其中i＝1,2,3。

或者，在这个例子中，也可以将其中v偏振态的抽头系数从琼斯矩阵转换到斯托克斯矢量表示，如图4所示，转换后的斯托克斯矢量分别表示为：

s0＝|whv|²+|wvv|²，

s1＝(|wvv|²-|whv|²)/s0，

通过计算相隔时间t的v偏振态的抽头系数斯托克斯变化量(δsi＝si(n+t)-si(n))，得到相隔时间t的偏振态变化量其中i＝1,2,3。

在这个例子中，以仅使用h偏振态或者v偏振态的斯托克斯矢量计算偏振态变化量为例进行了说明，本实施例不限于此，也可以既使用h偏振态的斯托克斯矢量也使用v偏振态的斯托克斯矢量来计算偏振态变化量，例如可以将使用各个偏振态的斯托克斯矢量计算得到的偏振态变化量取均值得到偏振态变化量的结果，但本实施例不限于此。

在另一个例子中，可以计算相隔一段时间t的变换后矩阵的变化量(dw)，再对该变化量(dw)进行归一化处理，得到归一化处理后的变化量(dw’)，进而利用该归一化后的变化量(dw’)中的至少一个值计算相隔这段时间t的偏振态变化量(δsop)。

图5示出了利用归一化后的变化量(dw’)中的一个值dw’1,1计算相隔这段时间t的偏振态变化量的例子。

在这个例子中，同样假设m＝17，n＝8，则变换后矩阵的四路的均衡滤波器抽头系数之和分别为：

以及

在这个例子中，可以计算相隔一段时间t的变换后矩阵w的变化量dw，

dw＝w(n+t)·w(n)^-1，

再对变化量dw做归一化处理，得到归一化处理后的变化量dw’，

其中，dw和dw’都是两行两列的矩阵。其中，det()是求行列式的操作，例如

由此，可以使用dw’中的至少一个值，例如dw’中第一行第一列的值dw’1,1计算相隔一段时间t的偏振态变化量

在这个例子中，可以使用归一化处理后的变化量(dw’)中第一行第一列的值(dw’1,1)计算相隔一段时间t的偏振态变化量，但本实施例不限于此，也可以使用规一化处理后的变化量(dw’)中的其他一个或多个值计算相隔一段时间t的偏振态变化量，此处不再赘述。

本实施例通过将接收机的每一路均衡滤波器抽头系数做n个抽头的fft操作，在频域上将抽头系数之和从零频移到了高频(非零频)，从而避免了发射机不理想对偏振态变化监测结果的影响。

实施例2

本实施例提供了一种偏振态变化监测装置，由于该装置解决问题的原理与实施例1的方法类似，因此其具体的实施可以参考实施例1的方法的实施，内容相同之处不再重复说明。

图6是本实施例的偏振态变化监测装置600的示意图，如图6所示，该装置600包括提取单元601、fft单元602以及估计单元603。

提取单元601用于提取接收机的均衡滤波器抽头系数矩阵；fft单元602用于将该均衡滤波器抽头系数矩阵的每一路均衡滤波器抽头系数进行n个抽头的fft操作，得到变换后矩阵，该变换后矩阵的每一路均衡滤波器抽头系数之和为一个非零频的值；估计单元603用于利用该变换后矩阵的至少一路均衡滤波器抽头系数估计偏振态变化量。

在本实施例中，上述变换后矩阵的每一路均衡滤波器抽头系数之和为与零频最近的一个频点的值，并且，该变换后矩阵的每一路均衡滤波器抽头系数之和的频率在信号带宽范围之内。

在本实施例中，进行fft操作的抽头的个数n可以为2的整数次幂，例如为8。

图7是本实施例的偏振态变化监测装置600的估计单元603的一个实施方式的示意图，如图7所示，在这个实施方式中，估计单元603可以包括：变换单元701、第一计算单元702和第二计算单元703。

变换单元701用于将上述变换后矩阵的至少一个偏振态的均衡滤波器抽头系数从琼斯矩阵转换到斯托克斯矢量表示；第一计算单元702用于计算相隔一段时间t的均衡滤波器抽头系数的斯托克斯变化量；第二计算单元703用于根据该斯托克斯变化量计算相隔一段时间t的偏振态变化量。

在本实施方式中，上述至少一个偏振态可以是h偏振态，也可以是v偏振态，或者是h偏振态和v偏振态，具体实施方式如实施例1所述，此处省略说明。

图8是本实施例的偏振态变化监测装置600的估计单元603的另一个实施方式的示意图，如图8所示，在这个实施方式中，估计单元603可以包括：第三计算单元801、归一化单元802和第四计算单元803。

第三计算单元801用于计算相隔一段时间t的变换后矩阵的变化量(dw)；归一化单元802用于对该变化量进行归一化处理，得到归一化处理后的变化量(dw’)；第四计算单元803用于利用归一化处理后的变化量(dw’)中的至少一个值，计算相隔一段时间t的偏振态变化量。

在本实施方式中，第四计算单元803可以利用规一化处理后的变化量(dw’)中第一行第一列的值计算相隔一段时间t的偏振态变化量。具体的实施方式如实施例1所述，此处省略说明。

在本实施例中，该偏振态变化监测装置600可以通过处理器和存储器来实现。

例如，在一个实施方式中，该偏振态变化监测装置600的功能可以被集成到处理器中，由处理器实现该偏振态变化监测装置600的功能，其中，关于该偏振态变化监测装置600的功能被合并于此，在此不再赘述。

再例如，在另一个实施方式中，该偏振态变化监测装置600可以与处理器分开配置，例如可以将该偏振态变化监测装置600配置为与处理器连接的芯片，通过处理器的控制来实现该偏振态变化监测装置600的功能。

在本实施例中，存储器例如可以是缓存器、闪存、硬驱、可移动介质、易失性存储器、非易失性存储器或其它合适装置中的一种或更多种。可储存各种数据，此外还可存储信息处理的程序。

在本实施例中，处理器有时也称为控制器或操作控件，可以包括微处理器或其它处理器装置和/或逻辑装置，该处理器接收输入并控制接收机的各个部件的操作，并且处理器可执行存储器存储的程序，以实现信息存储或处理等。

本实施例通过将接收机的每一路均衡滤波器抽头系数做n个抽头的fft操作，在频域上将抽头系数之和从零频移到了高频(非零频)，从而避免了发射机不理想对偏振态变化监测结果的影响。

实施例3

本实施例还提供了一种接收机，图9是该接收机的组成示意图。如图9所示，接收机900包括偏振态变化监测装置901，该装置901具有实施例2所述的偏振态变化监测装置600的组成和功能，用于实现实施例1所述的偏振态变化监测方法的各步骤，实施例1和实施例2的内容被合并于此，此处不再赘述。

在本实施例中，该接收机还可以包括其他模块，如图1所示，关于其组成和功能可以参考现有技术，此处不再赘述。

本实施例通过将接收机的每一路均衡滤波器抽头系数做n个抽头的fft操作，在频域上将抽头系数之和从零频移到了高频(非零频)，从而避免了发射机不理想对偏振态变化监测结果的影响。

实施例4

本实施例提供了一种通信系统，该系统包括发射机、接收机和偏振态变化监测装置，偏振态变化监测装置连接于接收机或者配置于接收机，其可以是实施例2的偏振态变化监测装置600，由于在实施例2中，已经对该偏振态变化监测装置600的组成和功能做了详细说明，其内容被合并于此，此处不再赘述。在本实施例中，发射机和接收机的常规功能可以参考现有技术，此处不再赘述。

本发明实施例还提供一种计算机可读程序，其中当在偏振态变化监测装置中执行所述程序时，所述程序使得所述偏振态变化监测装置执行如实施例1所述的方法。

本发明实施例提供一种存储有计算机可读程序的存储介质，其中所述计算机可读程序使得偏振态变化监测装置执行如实施例1所述的方法。

本发明以上的装置和方法可以由硬件实现，也可以由硬件结合软件实现。本发明涉及这样的计算机可读程序，当该程序被逻辑部件所执行时，能够使该逻辑部件实现上文所述的装置或构成部件，或使该逻辑部件实现上文所述的各种方法或步骤。本发明还涉及用于存储以上程序的存储介质，如硬盘、磁盘、光盘、dvd、flash存储器等。

结合本发明实施例描述的方法/装置可直接体现为硬件、由处理器执行的软件模块或二者组合。例如，图6中所示的功能框图中的一个或多个和/或功能框图的一个或多个组合(例如，提取单元、fft单元、估计单元等)，既可以对应于计算机程序流程的各个软件模块，亦可以对应于各个硬件模块。这些软件模块，可以分别对应于图2所示的各个步骤。这些硬件模块例如可利用现场可编程门阵列(fpga)将这些软件模块固化而实现。

软件模块可以位于ram存储器、闪存、rom存储器、eprom存储器、eeprom存储器、寄存器、硬盘、移动磁盘、cd-rom或者本领域已知的任何其它形式的存储介质。可以将一种存储介质耦接至处理器，从而使处理器能够从该存储介质读取信息，且可向该存储介质写入信息；或者该存储介质可以是处理器的组成部分。处理器和存储介质可以位于asic中。该软件模块可以存储在移动终端的存储器中，也可以存储在可插入移动终端的存储卡中。例如，若设备(如移动终端)采用的是较大容量的mega-sim卡或者大容量的闪存装置，则该软件模块可存储在该mega-sim卡或者大容量的闪存装置中。

针对附图中描述的功能方框中的一个或多个和/或功能方框的一个或多个组合，可以实现为用于执行本发明所描述功能的通用处理器、数字信号处理器(dsp)、专用集成电路(asic)、现场可编程门阵列(fpga)或者其它可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件或者其任意适当组合。针对附图描述的功能方框中的一个或多个和/或功能方框的一个或多个组合，还可以实现为计算设备的组合，例如，dsp和微处理器的组合、多个微处理器、与dsp通信结合的一个或多个微处理器或者任何其它这种配置。

以上结合具体的实施方式对本发明进行了描述，但本领域技术人员应该清楚，这些描述都是示例性的，并不是对本发明保护范围的限制。本领域技术人员可以根据本发明的精神和原理对本发明做出各种变型和修改，这些变型和修改也在本发明的范围内。