引用本文:

彭怀敏,张超,倪演海,等:基于小波变换的OTDR降噪算法研究[J]. 光通信技术,2019,43(7):17-20.

基于小波变换的OTDR降噪算法研究

彭怀敏,张 超,倪演海,姚 飞

(中国电子科技集团公司 第三十四研究所,广西 桂林 541004)

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摘要:传统的滤波方法在降低光时域反射仪(OTDR)曲线噪声的同时,会展宽其盲区,不利于OTDR性能指标的提升。研究了OTDR测试曲线的滤波降噪问题,使用基于小波变换的滤波算法对OTDR设备的测试曲线进行处理,可以显著提高信噪比。针对OTDR的特性,以及硬阈值和软阈值法的不足,引入特殊的阈值处理算法,可以更好地保持反射事件的边缘,对目前商用化OTDR产品性能的进一步提升具有重要意义。

关键词:光时域反射仪;小波变换;降噪

中图分类号:TN914 文献标志码:文章编号:1002-5561(2019)07-0017-04

DOI:10.13921/j.cnki.issn1002-5561.2019.07.005

0 引言
       随着光纤通信技术的不断发展,光纤网络的铺设量越来越大,对光纤链路质量的要求越来越高。光时域反射仪(OTDR)只需要单端测试,不损伤光纤线路,是光缆资源监测与维护的重要设备。其原理是光脉冲在光纤中传输时,会有后向瑞利散射,遇到端面时会产生菲涅尔反射,用以实现光纤衰减、弯曲和断裂等故障的检测与定位。OTDR的动态范围和事件盲区是2个最重要的性能指标,也是技术研究的重点与难点。提高动态范围的方法主要是增大激光器的发射功率,提高接收机的灵敏度。然而,硬件性能的提升是有限的,所以在软件方面对数据进行降噪处理是重要手段。
   传统的降噪方法是使用线性滤波器进行滤波,其优点是算法简单,计算速度快。缺点是盲区和降噪效果不可兼得:若滤波器长度较短,则降噪效果不明显,动态提升有限;若滤波器长度较长,则盲区展宽严重。本文采用小波变换的降噪方法,并采用阈值法作为数据处理的方式,对OTDR曲线进行滤波。但是,普通的硬阈值法和软阈值法却会改变OTDR曲线的形态,使得曲线劣化,所以本文针对OTDR的特点提出特定的阈值函数。

3 结束语
       OTDR信号的特点,是既包含平稳的瑞利散射信号,又包含尖锐的菲涅尔反射信号,它们都是有用信号。当使用小波变换的方法滤除OTDR信号中的噪声时,既要将瑞利散射信号里的噪声滤除,又要保留尖锐的菲涅尔反射信号。所以在处理细节信号时,不能改变超过阈值的信号,因为它们对应着菲涅尔反射信号,任何阈值处理函数如果违反了这一原则,都会劣化测试结果。本文提出了新的阈值处理方法,既保留了硬阈值法不改变大信号的特点,又兼顾了软阈值法的连续性特点,不仅实现了滤波,而且在保持盲区的同时,保持了曲线的形态。本文提出的方法既提升了动态指标,又不劣化盲区的指标,在高性能OTDR中得到了应用。