光谱信号监测器、光谱信号监测方法、设备及存储介质与流程

本发明涉及光谱监测，尤其涉及一种光谱信号监测器、光谱信号监测方法、设备及存储介质。

背景技术：

1、目前，随着光纤通讯网络的发展，光网络承载的数据容量越来越大，而大容量长距离的光网络性能很大程度上取决于在传输过程中信号的损伤程度，因此，为了保证动态光网络的充分运行和关联，需要对光网络信号进行监测。

2、对光网络采用光谱信号监测能够实现对光网络的实时性能监测，但现有的光谱信号监测方法由于对光谱信号的测量范围有限，灵活性较差，在信道数量较少的情况下难以得到精准的光谱信号。

3、上述内容仅用于辅助理解本发明的技术方案，并不代表承认上述内容是相关技术。

技术实现思路

1、本发明的主要目的在于提供了一种光谱信号监测器、光谱信号监测方法、设备及存储介质，旨在解决现有的光谱监测方法由于对光谱信号的测量范围有限，在信道数量较少的情况下难以得到精准的光谱信号的技术问题。

2、为实现上述目的，本发明提供了一种光谱信号监测器，所述光谱信号监测器包括：第一耦合模块、第一信号调节模块、信道拓展模块、第二信号调节模块以及第二耦合模块；

3、所述第一耦合模块，用于将待监测光网络信号发送至所述第一信号调节模块；

4、所述第一信号调节模块，用于将所述待监测光网络信号进行分辨率调整的第一光谱整形，获得第一光网络信号，并将所述第一光网络信号发送至所述信道拓展模块；

5、所述信道拓展模块，用于将原始信道进行拓展以获得预设数量的传输信道，并基于所述传输信道将接收到的所述第一光网络信号发送至所述第二信号调节模块；

6、所述第二信号调节模块，用于将从所述传输信道接收到的所述第一光网络信号进行第二光谱整形，获得目标光网络信号，并将所述目标光网络信号发送至所述第二耦合模块；

7、所述第二耦合模块，用于在接收到所述目标光网络信号时，获取各个传输信道对应的电流响应信号，并结合信道传输函数，确定所述待监测光网络信号的光谱重构值。

8、可选地，所述光谱信号监测器基于硅基平台并采用半导体技术集成，所述第一信号调节模块和所述第二信号调节模块为带热调控的不等臂马赫曾德干涉仪。

9、为实现上述目的，本发明还提供了一种基于所述的光谱信号监测器的光谱信号监测方法，所述光谱信号监测方法包括：

10、基于预设信道数，获取所述待监测光网络信号的传输函数和电流响应信号；

11、以高斯函数为基函数初始化所述待监测光网络信号的函数模型；

12、根据所述传输函数和所述电流响应信号确定所述待监测光网络信号的相关参数，所述相关参数包括基函数系数；

13、基于所述相关参数对所述待监测光网络信号的函数模型进行更新，获得所述待监测光网络信号的光谱重构值。

14、可选地，所述基于所述相关参数对所述待监测光网络信号的函数模型进行更新，获得所述待监测光网络信号的光谱重构值的步骤之后，包括：

15、根据所述待监测光网络信号的光谱重构值，确定所述待监测光网络信号的平均功率；

16、获取噪声信号的光谱重构值，确定所述噪声信号的平均功率；

17、根据所述待监测光网络信号的平均功率和所述噪声信号的平均功率，获取对应所述待监测光网络信号的光信噪比值。

18、可选地，所述根据所述传输函数和所述电流响应信号确定所述待监测光网络信号的相关参数，所述相关参数包括基函数系数的步骤之后，包括：

19、获取所述待监测光网络信号的波长值并确定基函数的数量值；

20、基于所述基函数的数量值，将所述波长值进行向量化；

21、根据所述向量化的波长值确定所述基函数的表达式；

22、相应地，所述基于所述相关参数对所述待监测光网络信号的函数模型进行更新，获得所述待监测光网络信号的光谱重构值，包括：

23、基于所述相关参数以及所述基函数的表达式对所述待监测光网络信号的函数模型进行更新，获得所述待监测光网络信号的光谱重构值。

24、可选地，所述根据所述传输函数和所述电流响应信号确定所述待监测光网络信号的相关参数，所述相关参数包括基函数系数，包括：

25、根据所述传输函数和所述电流响应信号获得正则化参数；

26、根据所述正则化参数确定所述基函数系数。

27、可选地，所述根据所述传输函数和所述电流响应信号获得正则化参数，包括：

28、根据所述传输函数和所述电流响应信号确定矩阵参数；

29、基于所述矩阵参数，根据系数求解公式初始化基函数系数；

30、基于经过初始化的所述基函数系数，根据正则因子选择公式确定正则化参数；

31、其中，所述系数求解公式为：

32、

33、式中，是基函数系数，aa-p是矩阵参数，γ是第一正则化因子；

34、其中，所述正则因子选择公式为：

35、

36、式中，是正则化参数，是采用所述系数求解公式表示的基函数系数，n为预设信道的数量，i是单位矩阵，矩阵的迹trace(·)是矩阵主对角线上元素的和。

37、可选地，所述待监测光网络信号的函数模型通过光谱重构公式进行参数化表示，所述基于所述相关参数以及所述基函数的表达式对所述待监测光网络信号的函数模型进行更新，获得所述待监测光网络信号的光谱重构值，包括：

38、将所述相关参数和所述基函数的表达式代入所述光谱重构公式，获得所述待监测光网络信号的光谱重构值；

39、其中，所述光谱重构公式为：

40、

41、式中，m是基函数的总数量值，φj(λ)是表示第j个信道的基函数的表达式，aj是第j个信道对应的相关参数即φj(λ)对应的基函数系数，λ是自变量。

42、此外，为实现上述目的，本发明还提出一种光谱信号监测设备，所述设备包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的光谱信号监测程序，所述光谱信号监测程序配置为实现如上文所述的光谱信号监测方法的步骤。

43、此外，为实现上述目的，本发明还提出一种存储介质，所述存储介质上存储光谱信号监测程序，所述光谱信号监测程序被处理器执行时实现如上文所述的光谱信号监测方法的步骤。

44、本发明提供了一种光谱信号监测器、光谱信号监测方法、设备及存储介质，该光谱信号监测器包括：第一耦合模块、第一信号调节模块、信道拓展模块、第二信号调节模块以及第二耦合模块；所述第一耦合模块，用于将待监测光网络信号发送至所述第一信号调节模块；所述第一信号调节模块，用于将所述待监测光网络信号进行分辨率调整的第一光谱整形，获得第一光网络信号，并将所述第一光网络信号发送至所述信道拓展模块；所述信道拓展模块，用于将原始信道进行拓展以获得预设数量的传输信道，并基于所述传输信道将接收到的所述第一光网络信号发送至所述第二信号调节模块；所述第二信号调节模块，用于将从所述传输信道接收到的所述第一光网络信号进行第二光谱整形，获得目标光网络信号，并将所述目标光网络信号发送至所述第二耦合模块；所述第二耦合模块，用于在接收到所述目标光网络信号时，获取各个传输信道对应的电流响应信号，并结合信道传输函数，确定所述待监测光网络信号的光谱重构值。由于本发明第一、二信号调节模块能够对待监测光网络信号进行分辨率的调节的光谱整形，提升了光谱信号监测的灵活性，且相比现有的光谱监测方法中需要基于待监测光谱光网络信号进行对应信道的设置，各个信道可以同时进行信号获取，并通过信道拓展模块实现信道数的拓展，进而结合电流响应信号和信道传输函数准确地构建待监测光网络信号的光谱重构值。