本發(fā)明涉及光性能監(jiān)測領域，尤其涉及基于方差分析的調制格式識別方法及系統。

背景技術：

光性能監(jiān)測是一個比較新的研究方向，目前有以下幾種主要的研究技術：

1、基于人工神經元網絡的調制格式識別：對高速的光信號進行異步延遲采樣，提取其中的特征參數并對其進行人工神經網絡進行訓練，最后以人工神經網絡進行光調制格式。

2、基于主成分分析的調制格式識別：對高速光信號進行異步延遲采樣，應用主成分分析方法提取信號的特征值，做成權重矢量對比庫。通過提取信號的權重矢量和庫中的矢量對比，可進行調制格式識別。

3、基于斯托克斯空間的調制格式識別：在斯托克斯空間中偏振混合、載波頻率偏移和載波相位偏移不會影響信號在邦加萊球上的形狀,通過相干接收機進行數字信號處理，把信號表征到斯托克斯空間利用變分貝葉斯期望最大化對高斯混合模型進行聚類，從而識別相應調制格式。

基于人工神經元網絡方法，需要知道信號類型的精確先驗信息，用于準確的在實際的在線檢測過程，挑選合適的校驗曲線。調制格式識別需要花費大量的時間進行訓練，復雜度高?；谥鞒煞址治龇椒ㄐ枰膶Ρ葞燧^大，不適用于非色散補償光纖網絡，操作復雜?；谒雇锌怂箍臻g的調制格式識別，主要應用在數字相干接收機中，相干接收機復雜，不適合中間結點檢測。

技術實現要素：

本發(fā)明提供了一種基于方差分析的調制格式識別方法，包括如下步驟：

測試信號生成步驟：測試信號經過異步延遲采樣，得到測試信號X_test；

測試信號方差計算步驟：計算測試信號X_test的方差；

處理步驟：計算測試信號X_test的方差與對比庫中的庫向量C_lab的歐幾里距離，并判斷是否為最小歐幾里距離，若是，那么進行調制格式輸出，否則無輸出。

作為本發(fā)明的進一步改進，對比庫的生成通過如下步驟完成：

A.輸入步驟：輸入異步延遲采樣后的光信號X；

B.光信號X求平方步驟：對信號X求平方，可得到信號P，P＝X^2；

C.歸一化步驟：信號P對其平均值進行歸一化得到歸一化信號P_norm，P_norm＝P/mean(P)；

D.生成步驟：計算P_norm的方差，將多種信號對應的P_norm的方差做成對比庫，并將不同條件下方差范圍的中間值做成庫向量C_lab。

作為本發(fā)明的進一步改進，在所述測試信號生成步驟中，對測試信號進行異步采樣、平方、歸一化處理后，從而得到測試信號X_test。

作為本發(fā)明的進一步改進，在所述生成步驟中，計算P_norm的方差，將8種信號對應的P_norm的方差做成對比庫。

本發(fā)明還提供了一種基于方差分析的調制格式識別系統，包括調制格式識別單元，在所述調制格式識別單元中包括：

測試信號生成模塊：用于測試信號經過異步延遲采樣，得到測試信號X_test；

測試信號方差計算模塊：用于計算測試信號X_test的方差；

處理模塊：用于計算測試信號X_test的方差與對比庫中的庫向量C_lab的歐幾里距離，并判斷是否為最小歐幾里距離，若是，那么進行調制格式輸出，否則無輸出。

作為本發(fā)明的進一步改進，對比庫的生成通過如下模塊完成：

輸入模塊：輸入異步延遲采樣后的光信號X；

光信號X求平方模塊：對信號X求平方，可得到信號P，P＝X^2；

歸一化模塊：信號P對其平均值進行歸一化得到歸一化信號P_norm，P_norm＝P/mean(P)；

生成模塊：計算P_norm的方差，將多種信號對應的P_norm的方差做成對比庫，并將不同條件下方差范圍的中間值做成庫向量C_lab。

作為本發(fā)明的進一步改進，在所述測試信號生成模塊中，對測試信號進行異步采樣、平方、歸一化處理后，從而得到測試信號X_test。

作為本發(fā)明的進一步改進，在所述生成模塊中，計算P_norm的方差，將8種信號對應的P_norm的方差做成對比庫。

作為本發(fā)明的進一步改進，該調制格式識別系統還包括依次相連的光濾波器、可協調色散補償模塊、光電二極管，抽取的光信號通過光濾波器和所述可協調色散補償模塊后，經過光電二極管進行光電轉換成電信號，對電信號進行異步延遲采樣，采樣后的兩路信號進行拼接成一路信號X，進入調制格式識別單元進行調制格式識別。

作為本發(fā)明的進一步改進，采樣延遲時間τ為15ps，異步延遲采樣：兩路異步采樣，采樣時間差為一個固定的時間。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明在現有技術的基礎上，應用方差分析算法對光通信信號的調制格式進行有效識別?，F有的技術使我們可以對光路進行有效的色散補償，使剩余色散較低，滿足我們的算法的外在條件。低色散情況下，利用信號自身的特性進行識別，避免了現有技術的復雜計算，方法簡單、可在線識別。對系統的要求低于現有的方法，對調制格式的識別準確度高。

附圖說明

圖1是本發(fā)明應用方差分析方法進行調制格式識別的原理框圖。

圖2是本發(fā)明的方差分析測試圖。

圖3是本發(fā)明的對比庫生成圖。

具體實施方式

如圖1所示，傳輸鏈路總體描述：

發(fā)射端(TX)：8種光信號經過調制作為發(fā)射信號在光傳輸鏈路中傳輸。

信號分別是10Gbps、20Gbps RZ-OOK:歸零開關鍵控信號。40Gbps、100Gbps PM-RZ-QPSK：雙偏振歸零正交相移鍵控。100G、200Gbps PM-RZ-16QAM:雙偏振歸零正交幅度調制。40Gbps、100Gbps PM-Nyquist-QPSK:雙偏振奈奎斯特正交相移鍵控。

光信號在光纖鏈路中傳輸，我們從傳輸鏈路中抽取很少量的光用于調制格式識別。抽取出的光信號分別通過光濾波器(OBPF)和可協調色散補償模塊(TDC)，經光電二極管(PD)進行光電轉換成電信號?？蓞f調色散補償是為了補償光信號中的色散，我們的識別方法是在色散比較低的情況下進行識別。實際應用中可以對傳輸鏈路中的色散進行補償，使剩余色散在一個很小的范圍，0～250ps/nm。

對電信號進行異步延遲采樣，采樣延遲時間τ為15ps。異步延遲采樣：兩路異步采樣，采樣時間差為一個固定的時間。采樣后的兩路信號拼接成一路信號X，進入調制格式識別單元(AOV for MFI)進行基于方差分析(AOV)的調制格式識別(MFI)。

在圖1中，EDFA:摻餌光纖放大器。VOA：衰減器。SMF：單模光纖。OBPF:光濾波器。TDC：可調諧色散補償。PD：光電二極管。AOV:方差分析。MFI：調制格式識別。TX:發(fā)射。光調制信號類型：RZ-OOK:歸零開關鍵控信號。PM-RZ-QPSK：雙偏振歸零正交相移鍵控。PM-RZ-16QAM:雙偏振歸零正交幅度調制。PM-Nyquist-QPSK:雙偏振奈奎斯特正交相移鍵控。

如圖2所示，本發(fā)明公開了一種基于方差分析的調制格式識別方法，包括如下步驟：

1.測試信號生成步驟：測試信號經過異步延遲采樣，得到測試信號X_test；

2.測試信號方差計算步驟：計算測試信號X_test的方差；

3.處理步驟：計算測試信號X_test的方差與對比庫中的庫向量C_lab的歐幾里距離，并判斷是否為最小歐幾里距離，若是，那么進行調制格式輸出，否則無輸出。

在測試信號生成步驟中，光信號經過異步延遲采樣(兩路異步采樣信號拼接成一路)、平方、歸一化處理后得到測試信號X_test。

如圖3所示，對比庫的生成包括如下步驟：

A.輸入步驟：輸入異步延遲采樣后的光信號X；

B.光信號X求平方步驟：對信號X求平方，可得到信號P，P＝X^2；

C.歸一化步驟：信號P對其平均值進行歸一化得到歸一化信號P_norm，P_norm＝P/mean(P)；

D.生成步驟：計算P_norm的方差，將8種信號對應的P_norm的方差做成對比庫。

具體為：對進入調制格式識別單元的信號X求平方，得到信號P。信號P對其平均值進行歸一化得到歸一化信號P_norm。求對歸一化信號P_norm的方差。信號受到噪聲、色散濾、波器的影響，信號的方差變化的范圍不同。不同歸零信號對應的方差范圍，在一定色散范圍內不發(fā)生混疊，可用于對信號的調制格式識別。我們將不同色散、光信噪比情況下對應的方差范圍做成對比庫，并將不同條件下方差范圍的中間值做成庫向量C_lab。測試信號經過異步延遲采樣，得到一路信號X_test和X_test的方差。求X_test與庫向量C_lab中值的歐幾里距離，最小的歐幾里距離對應的調制格式即為測試信號的調制格式。

本發(fā)明還公開了一種基于方差分析的調制格式識別系統，包括調制格式識別單元，在所述調制格式識別單元中包括：

測試信號生成模塊：用于測試信號經過異步延遲采樣，得到測試信號X_test；

測試信號方差計算模塊：用于計算測試信號X_test的方差；

處理模塊：用于計算測試信號X_test的方差與對比庫中的庫向量C_lab的歐幾里距離，并判斷是否為最小歐幾里距離，若是，那么進行調制格式輸出，否則無輸出。

對比庫的生成通過如下模塊完成：

輸入模塊：輸入異步延遲采樣后的光信號X；

光信號X求平方模塊：對信號X求平方，可得到信號P，P＝X^2；

歸一化模塊：信號P對其平均值進行歸一化得到歸一化信號P_norm，P_norm＝P/mean(P)；

生成模塊：計算P_norm的方差，將多種信號對應的P_norm的方差做成對比庫，并將不同條件下方差范圍的中間值做成庫向量C_lab。

在所述測試信號生成模塊中，對測試信號進行異步采樣、平方、歸一化處理后，從而得到測試信號X_test。

在所述生成模塊中，計算P_norm的方差，將8種信號對應的P_norm的方差做成對比庫。

該調制格式識別系統還包括依次相連的光濾波器、可協調色散補償模塊、光電二極管，抽取的光信號通過光濾波器和所述可協調色散補償模塊后，經過光電二極管進行光電轉換成電信號，對電信號進行異步延遲采樣，采樣后的兩路信號進行拼接成一路信號X，進入調制格式識別單元進行調制格式識別。

采樣延遲時間τ為15ps，異步延遲采樣：兩路異步采樣，采樣時間差為一個固定的時間。

本發(fā)明在現有技術的基礎上，應用方差分析算法對光通信信號的調制格式進行有效識別?，F有的技術使我們可以對光路進行有效的色散補償，使剩余色散較低，滿足我們的算法的外在條件。低色散情況下，利用信號自身的特性進行識別，避免了現有技術的復雜計算，方法簡單可在線識別。對系統的要求低于現有的方法，對調制格式的識別準確度高。

以上內容是結合具體的優(yōu)選實施方式對本發(fā)明所作的進一步詳細說明，不能認定本發(fā)明的具體實施只局限于這些說明。對于本發(fā)明所屬技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明構思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應當視為屬于本發(fā)明的保護范圍。