CN102394851A - 偏置点的控制方法、装置及*** - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种偏置点的控制方法、装置及***。其中，该方法包括：步骤A，调整归零RZ调制器的偏置点；步骤B，比较在上述偏置点调整前后RZ调制器调制输出光信号的平均光功率导数值；步骤C，根据比较结果调整RZ调制器的偏置点，使RZ调制器当前调制输出的光信号的平均光功率导数值最大。通过本发明提供了一种实现简单、精确度高，可靠性高的偏置点的控制方法。
Description
技术领域
本发明涉及通信领域，具体而言，涉及一种偏置点的控制方法、装置及***。
背景技术
随着光传输***速度的提高和容量的增大，以QPSK为代表的光相位调制方法越来越受到业界的重视。正交相移键控(Quadrature Phase Shift Keying，简称QPSK)调制技术，以光信号的四个不同相位来传输信息，因此其码元速度只有传统光幅度调制方法的一半，从而具有优越的色散和偏振模色散性能以及更高的频带利用率，更加适用于大容量、长距离的光传输***。为了进一步提高***的光信噪比(Optical Signal-Noise Ratio，简称OSNR)性能，业界提出了归零正交相移键控(Return-to-zero QPSK，简称RZ-QPSK)调制技术，对于某些高性能***，比如100G/s的***，归零码是很好的选择。
在RZ-QPSK调制***中，需要通过铌酸锂调制器进行调制，如图1所示。铌酸锂调制器由于自身材料的特性，其传输特性，或者说偏置点会随温度和应力发生变化，因此必须通过一定的方法来使铌酸锂调制器的偏置点相对稳定。目前常用的控制方法是在RZ调制器的调制信号中加入多种频率的导频信号，然后从输出的调制信号中分离并分析这些导频信号或其差频信号的信息，反馈导频信号的改变，从而控制偏置点的稳定。因为需要多个导频信号，因此控制环路复杂，同时导频信号本身意味着偏置点的稳定度有限。
RZ-QPSK的偏置点不同可以得到不同占空比的归零码信号。RZ调制有占空比分别为33.3％，50％和66.7％三种情况。对于33.3％可以通过寻找最小平均光功率获取所需的最高工作点，对于66.7％可以通过寻找最大平均光功率获取所需的最低工作点。而对于50％的占空比的偏置点要在π/2的位置。这个偏置点的稳定度直接关系到整个RZ-QPSK调制***的性能，因而一个低成本、可靠的控制方法对于RZ-QPSK调制***来说具有重要的意义。
针对相关技术中RZ-QPSK***中的RZ调制器偏置点的控制稳定度有限且实现方法复杂的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
针对RZ-QPSK***中的RZ调制器偏置点的控制稳定度有限且实现方法复杂的问题，本发明提供了一种偏置点的控制方法、装置及***，以至少解决上述问题。
根据本发明的一个方面，提供了一种偏置点的控制方法，包括：步骤A，调整归零RZ调制器的偏置点；步骤B，比较在偏置点调整前后RZ调制器调制输出光信号的平均光功率导数值；步骤C，根据比较结果调整RZ调制器的偏置点，使RZ调制器当前调制输出的光信号的平均光功率导数值最大。
优选地，根据比较结果调整RZ调制器的偏置点，使RZ调制器当前调制输出的光信号的平均光功率导数值最大，包括：判断在偏置点调整前后RZ调制器调制输出光信号的平均光功率导数值之间的差值是否小于预定值，如果是，则维持所述RZ调制器当前的偏置点；否则，根据偏置点调整前后RZ调制器调制输出光信号的平均光功率导数值的大小关系，调整RZ调制器偏置点。
优选地，根据偏置点调整前后RZ调制器调制输出光信号的平均光功率导数值的大小关系，调整RZ调制器偏置点，包括：若调整后的平均光功率导数值小于调整前的平均光功率导数值，则向与当前调整的方向相反的方向调整RZ调制器偏置点，返回步骤B；或若调整后的平均光功率导数值大于调整前的平均光功率导数值，则向与当前调整的方向相同的方向调整RZ调制器偏置点，返回步骤B。
优选地，通过以下获取RZ调制器调制输出的光信号的平均光功率的导数值：采集RZ调制器调制输出光信号；对采集到的信号在一定时间内积分得到输出的光信号的平均光功率值；对上述平均光功率值进行差分处理，得到上述平均光功率的导数值。
优选地，在调整RZ调制器的偏置点时，每次调整的步长相同。
优选地，调整的偏置点为使RZ调制器获得50％占空比的归零码信号的偏置点。
根据本发明的另一方面，提供了一种偏置点的控制装置，包括：第一调整模块，用于调整归零RZ调制器的偏置点；比较模块，用于比较在偏置点调整前后RZ调制器调制输出光信号的平均光功率导数值；第二调整模块，用于根据比较结果调整RZ调制器的偏置点，使RZ调制器当前调制输出的光信号的平均光功率导数值最大。
优选地，第二调整模块，包括：判断单元，用于判断在偏置点调整前后RZ调制器调制输出光信号的平均光功率导数值之间的差值是否小于预定值；维持单元，用于在判断单元结果为是的情况下，维持RZ调制器当前的偏置点；调整单元，用于在判断单元结果为否的情况下，根据偏置点调整前后RZ调制器调制输出光信号的平均光功率导数值的大小关系，调整RZ调制器偏置点。
优选地，调整单元按照以下规则调整RZ调制器偏置点：若调整后的平均光功率导数值小于调整前的平均光功率导数值，则向与当前调整的方向相反的方向调整RZ调制器偏置点；或若调整后的平均光功率导数值大于调整前的平均光功率导数值，则向与当前调整的方向相同的方向调整RZ调制器偏置点。
根据本发明的另一个方面，提供了一种偏置点的控制***，包括：分光器、第一转换器、数字处理器和第二转换器，其中，分光器，用于将归零RZ调制器调制输出光信号分为输出光信号和反馈光信号；第一转换器，用于将反馈光信号转换为模拟反馈电信号，以及将模拟反馈电信号功率转换成数字反馈电信号功率；数字处理器，包含上述偏置点的控制装置，用于处理第一转换器输出数字反馈电信号功率生成数字反馈控制信号；第二转换器，用于将数字处理器输出的数字反馈控制信号转换为模拟反馈控制信号，由模拟反馈控制信号控制RZ调制器的偏置点。
通过本发明，根据RZ调制器偏置点调整前后的调制输出的光信号的平均光功率导数值大小关系，来调整RZ调制器的偏置点，在平均光功率导数值最大时，得到所需的RZ调制器的偏置点，其实现方式简单、精确度高和可靠性高。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是根据相关技术的RZ-QPSK***中RZ调制器结构的示意图；
图2是根据本发明实施例的偏置点的控制***的示意图；
图3是根据本发明实施例一的偏置点的控制***的示意图；
图4是根据本发明实施例的偏置点的控制装置的结构框图；
图5是根据本发明实施例的偏置点的控制装置优选的结构框图；
图6是根据本发明实施例的偏置点的控制方法的流程图；
图7是根据本发明实施例二的偏置点的控制方法的流程图。
具体实施方式
下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
对于得到占空比为50％的归零码信号，在RZ-QPSK调制方式下，RZ调制器的偏置点需要放置在π/2，驱动幅度一般为Vπ。
设驱动信号为：
则平均光功率为：
其中
为偏置点相对于
的偏离。
式(2)展开后为：
可见平均光功率与偏置点相对于
点的偏离成正弦函数关系。对采样获得的平均光功率进行差分处理，可以得到(3)式关于
的导数：
如果式(4)获得最大值，即得到所需RZ调制器的偏置点。
根据本发明实施例，提供了一种偏置点的控制***，该***基于上述分析，即RZ调制器调制输出光信号的平均光功率导数值最大时可得到所需的RZ调制器的偏置点。
图2是根据本发明实施例的偏置点的控制***的示意图，如图2所示，该***包括：分光器10、第一转换器20、数字处理器30和第二转换器40。其中，分光器10，用于将归零RZ调制器调制输出光信号分为输出光信号和反馈光信号；第一转换器20，与分光器10耦合，用于将分光器10输出的反馈光信号转换为模拟反馈电信号，以及将反馈电信号功率转换成数字反馈电信号功率；数字处理器30，与第一转换器20耦合，用于处理第一转换器20转换所得的数字反馈电信号功率生成数字反馈控制信号，调整RZ调制器的偏置点，使得反馈电信号功率的导数值最大；第二转换器40，与数字处理器30耦合，用于将数字处理器30输出的数字反馈控制信号转换成模拟反馈控制信号，由该模拟反馈控制信号控制RZ调制器的偏置点。
通过本发明实施例，利用分光器10将RZ调制器调制输出光信号分为两束，一束为输出光信号，一束为反馈光信号，反馈光信号经第一转换器20后转换成反馈电信号，进一步由第一转换器20将反馈电信号功率转换成数字反馈电信号功率，由数字处理器30上述数字反馈信号功率并生成数字反馈控制信号，第二转换器40将数字反馈控制信号转换成模拟反馈控制信号，由该模拟反馈控制信号调整RZ调制器的偏置点，使得反馈电信号功率的导数值最大，即可获得稳定的RZ调制器偏置点。该***不需要外加任何导频信号，利用数字处理器实现，使得实现简单、成本低且可靠性高。
下面通过具体实施例进行描述。
实施例一
图3是根据本发明实施例一的偏置点的控制***的示意图，如图3所示，该***包括：激光器50、QPSK单元60、时钟70、RZ调制器80、耦合器90(相当于图2中的分光器10)、高速PIN管100(相当于图2中的第一转换器20)、模数转换器AD 110(相当于图2中的第一转换器20)、数字信号处理芯片DSP 120、数模转换DA 130(相当于图2中的第二转换器40)。
从激光器40发出的光信号Ein经过一个QPSK单元60输出非归零的相位调制信号ENRZ。然后ENRZ信号经过RZ调制器80后输出归零码的ERZ信号，这个信号再经5/95耦合器90输出
和
其中95％输出光用于最终RZ-QPSK调制输出，而5％输出光
经高速PIN管100进行光电转换，然后利用高精度AD 110将该功率采集进数字信号处理芯片DSP120，DSP 120调整偏置点反馈控制信号经DA 130转换为模拟电压信号控制RZ调制器80的偏置点，使得最终检测到得平均功率导数最大，即可实现获得50％占空比的正确偏置。
通过本发明是实施例的RZ调制器的偏置点控制***，基于平均功率检测和数字处理实现。与其他***相比，比如：利用热敏电阻反馈RZ调制器的温度变化的***，具有高精度、高可靠性、高响应度以及控制环路灵活简单，利于调试等优点。该RZ-QPSK调制器的***能够快速、稳定、准确的实现对50％占空比的偏置点的锁定，同时不受限于调制器内置PD带宽，对100G密集波分***的传输具有重要的意义。
根据本发明实施例，还提供了一种偏置点的控制装置，该装置可以位于上述实施例提供的偏置点的控制***的数字处理器(即图2中的数字处理单元30或图3中的DSP 110)中，用于实现偏置点的控制。
图4是根据本发明实施例的偏置点的控制装置的结构框图，如图4所示，该装置包括：第一调整模块140、比较模块150和第二调整模块160。其中，第一调整模块140，用于调整归零RZ调制器的偏置点；比较模块150，用于比较在偏置点调整前后RZ调制器调制输出光信号的平均光功率导数值；第二调整模块160，与比较模块150相连，用于根据比较模块150的比较结果调整RZ调制器的偏置点，使RZ调制器当前调制输出的光信号的平均光功率导数值最大。
通过本发明实施例，利用第一调整模块140调整RZ调制器的偏置点，比较模块150比较在偏置点调整前后RZ调制器调制输出光信号的平均光功率导数值，第二调整模块160根据比较模块150的比较结果调整RZ调制器的偏置点，通过调整使得RZ调制器当前调制输出的光信号的平均光功率导数值最大，上述平均光功率导数值最大时的RZ调制器的偏置点就是所需偏置点，该装置通过DSP实现从而实现简单、可靠性高。
在本发明实施例的一个优选实施方式中，可以通过调整使得RZ调制器当前调制输出的光信号的平均光功率导数值最大。在实际应用中，偏置点调整前后RZ调制器调制输出光信号的平均光功率导数值之间的差值是小于预定值时，可以认为平均光功率导数值接近最大值。为了使平均光功率导数值在调整过程中不断接近最大值，如图5所示，上述第二调整模块160可以包括：判断单元1602，用于判断在偏置点调整前后RZ调制器调制输出光信号的平均光功率导数值之间的差值是否小于预定值；维持单元1604，用于在判断单元1602结果为是的情况下，维持所述RZ调制器当前的偏置点；调整单元1606，用于在判断单元1602结果为否的情况下，根据偏置点调整前后RZ调制器调制输出光信号的平均光功率导数值的大小关系，调整RZ调制器偏置点。通过本优选实施方式，不断调整RZ调制器的偏置点，使得平均光功率导数值接近最大值，从而更精确的得出RZ调制器的偏置点。
鉴于上述优选实施方式，调整单元1606，根据偏置点调整前后RZ调制器调制输出光信号的平均光功率导数值的大小关系，调整RZ调制器偏置点可以包括：若调整后的平均光功率导数值小于调整前的平均光功率导数值，则向与当前调整的方向相反的方向调整RZ调制器偏置点；或，若调整后的平均光功率导数值大于调整前的平均光功率导数值，则向与当前调整的方向相同的方向调整RZ调制器偏置点。
根据本发明实施例，还提供了一种偏置点的控制方法，可以通过上述实施例提供的***和/或装置实现。
图6是根据本发明实施例的偏置点的控制方法的流程图，如图6所示，该方法包括以下步骤(步骤602-步骤606)：
步骤602，调整归零RZ调制器的偏置点；
步骤604，比较在上述偏置点调整前后RZ调制器调制输出光信号的平均光功率导数值；
在本发明实施例的一个优选实施方式中，获取RZ调制器调制输出光信号的平均光功率导数值，包括：采集RZ调制器调制输出光信号；对采集到的信号在一定时间内积分得到输出的光信号的平均光功率值；对平均光功率值进行差分处理，得到平均光功率的导数值。通过本优选实施方式，得出了RZ调制器调制输出光信号的平均光功率导数值，所得数据精确度该，提高了调整RZ调制器的偏置点的准确度和可靠性。
步骤606，根据比较结果调整RZ调制器的偏置点，使RZ调制器当前调制输出的光信号的平均光功率导数值最大。
在RZ调制器调制输出的光信号的平均光功率导数值最大时，可以得出RZ调制器的偏置点。为了使RZ调制器当前调制输出的光信号的平均光功率导数值最大，可以不断根据调制前后的平均光功率导数值来调整RZ调制器的偏置点。在实际应用中，当调整前后的平均光功率导数值之间的差值小于预定值时，可以认为此时的平均光功率导数值为最大值，从而此时的偏置点为最接近的偏置点。优选地，上述预定值可以根据实际需要进行设定。
在本发明实施例的一个优选实施方式中，根据比较结果调整RZ调制器的偏置点，使RZ调制器当前调制输出的光信号的平均光功率导数值最大，可以包括：判断在偏置点调整前后RZ调制器调制输出光信号的平均光功率导数值之间的差值是否小于预定值，如果是，则维持所述RZ调制器当前的偏置点；否则，根据偏置点调整前后RZ调制器调制输出光信号的平均光功率导数值的大小关系，调整RZ调制器偏置点。通过本优选实施方式，不断调整RZ调制器的偏置点，提高偏置点的精确度和可靠性。
在本发明实施例的一个优选实施方式中，根据偏置点调整前后RZ调制器调制输出光信号的平均光功率导数值的大小关系，调整RZ调制器偏置点，可以包括：若调整后的平均光功率导数值小于调整前的平均光功率导数值，则向与当前调整的方向相反的方向调整RZ调制器偏置点，返回步骤604；或若调整后的平均光功率导数值大于调整前的平均光功率导数值，则向与当前调整的方向相同的方向调整RZ调制器偏置点，返回步骤604。优选地，在调整RZ调制器的偏置点时，每次调整的步长相同。通过本优选实施方式，实现了对偏置点的调整，使得平均光功率导数值最大。
通过本发明实施例，根据RZ调制器偏置点调整前后的调制输出的光信号的平均光功率导数值大小关系，来调整RZ调制器的偏置点，在平均光功率导数值最大时，得到所需的RZ调制器的偏置点，该方法通过数字处理处理单元实现，具有实现方式简单、精确度高和高可靠性等优点。
下面通过具体实施例进行描述。
实施例二
图7是根据本发明实施例二的偏置点的控制方法的流程图，如图7所示，该方法包括以下步骤(步骤S)：
步骤S702，初始化RZ调制器的偏置点，计算获得此时的平均光功率导数值作为初始平均光功率导数值；
步骤S704，按一定步长向某一方向改变偏置点，计算此时的平均光功率导数值作为新的平均光功率导数值；
步骤S706，判断新的平均光功率导数值减去初始光功率导数值是否小于某一特定小量，若是，此时的偏置点就能获得稳定的50％占空比的归零码信号，否则，进行步骤S708；
步骤S708，判断比较新的平均光功率导数值与初始平均光功率导数值大小。如果新值大于初始值，把新的平均光功率导数值作为初始光功率导数值，继续向同一方向以相同步长改变偏置点，此时的平均光功率导数值作为新的平均光功率导数值。如果新的值小于初始值，向相反方向以相同步长改变偏置点，此时的平均光功率导数值作为新的平均光功率导数值，返回步骤S706。
通过本发明实施例，提出了一种新颖的RZ-QPSK***中RZ调制器获得50％占空比的偏置点的控制方法，通过采集和分析输出光信号平均光功率，通过判断是否是其导数的最大值来获得偏置点的稳定，该方法不需要外加任何导频信号，而且具有利于数字实现、成本低和可靠性高等特点。
从以上的描述中，可以看出，本发明实现了如下技术效果：根据RZ调制器偏置点调整前后的调制输出的光信号的平均光功率导数值大小关系，来调整RZ调制器的偏置点，若调整的后平均光功率导数值大于调整前的平均光功率导数值，则向调整方向相同的方向调整RZ调制器偏置点，若调整的后平均光功率导数值小于调整前的平均光功率导数值，则向调整方向相反的方向调整RZ调制器偏置点，并继续进行比较和调整，直到调整前后的平均光功率导数值之差小于预定值，此时平均光功率导数值最大时，得到所需的RZ调制器的偏置点，该方法通过数字处理处理单元实现，具有实现方式简单、精确度高和高可靠性等优点。
显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，并且在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种偏置点的控制方法，其特征在于，包括：
步骤A，调整归零RZ调制器的偏置点；
步骤B，比较在所述偏置点调整前后所述RZ调制器调制输出光信号的平均光功率导数值；
步骤C，根据比较结果调整所述RZ调制器的偏置点，使所述RZ调制器当前调制输出的光信号的所述平均光功率导数值最大。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据比较结果调整所述RZ调制器的偏置点，使所述RZ调制器当前调制输出的光信号的所述平均光功率导数值最大，包括：
判断在所述偏置点调整前后所述RZ调制器调制输出光信号的平均光功率导数值之间的差值是否小于预定值，如果是，则维持所述RZ调制器当前的偏置点；否则，
根据所述偏置点调整前后所述RZ调制器调制输出光信号的平均光功率导数值的大小关系，调整所述RZ调制器偏置点。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据所述偏置点调整前后所述RZ调制器调制输出光信号的平均光功率导数值的大小关系，调整所述RZ调制器偏置点，包括：
若调整后的所述平均光功率导数值小于调整前的所述平均光功率导数值，则向与当前调整的方向相反的方向调整所述RZ调制器偏置点，返回步骤B；或
若调整后的所述平均光功率导数值大于调整前的所述平均光功率导数值，则向与当前调整的方向相同的方向调整所述RZ调制器偏置点，返回步骤B。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，通过以下获取所述RZ调制器调制输出的光信号的所述平均光功率的导数值：
采集所述RZ调制器调制输出光信号；
对采集到的信号在一定时间内积分得到输出的所述光信号的平均光功率值；
对所述平均光功率值进行差分处理，得到所述平均光功率的导数值。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，在调整所述RZ调制器的偏置点时，每次调整的步长相同。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，调整的所述偏置点为使所述RZ调制器获得50％占空比的归零码信号的偏置点。
7.一种偏置点的控制装置，其特征在于，包括：
第一调整模块，用于调整归零RZ调制器的偏置点；
比较模块，用于比较在所述偏置点调整前后所述RZ调制器调制输出光信号的平均光功率导数值；
第二调整模块，用于根据比较结果调整所述RZ调制器的偏置点，使所述RZ调制器当前调制输出的光信号的所述平均光功率导数值最大。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述第二调整模块，包括：
判断单元，用于判断在所述偏置点调整前后所述RZ调制器调制输出光信号的平均光功率导数值之间的差值是否小于预定值；
维持单元，用于在所述判断单元结果为是的情况下，维持所述RZ调制器当前的偏置点；
调整单元，用于在所述判断单元结果为否的情况下，根据所述偏置点调整前后所述RZ调制器调制输出光信号的平均光功率导数值的大小关系，调整所述RZ调制器偏置点。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述调整单元按照以下规则调整所述RZ调制器偏置点：
若调整后的所述平均光功率导数值小于调整前的所述平均光功率导数值，则向与当前调整的方向相反的方向调整所述RZ调制器偏置点；或
若调整后的所述平均光功率导数值大于调整前的所述平均光功率导数值，则向与当前调整的方向相同的方向调整所述RZ调制器偏置点。
10.一种偏置点的控制***，其特征在于，包括：分光器、第一转换器、数字处理器和第二转换器，其中，
所述分光器，用于将归零RZ调制器调制输出光信号分为输出光信号和反馈光信号；
所述第一转换器，用于将所述反馈光信号转换为模拟反馈电信号，以及将模拟反馈电信号功率转换成数字反馈电信号功率；
所述数字处理器，包含权利要求7-9中任一项所述的装置，用于处理所述第一转换器输出数字反馈电信号功率生成数字反馈控制信号；
所述第二转换器，用于将所述数字处理器输出的数字反馈控制信号转换为模拟反馈控制信号，由所述模拟反馈控制信号控制所述RZ调制器的偏置点。
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