光通信信号的带内噪声确定的制作方法
【技术领域】 阳001] 本发明设及光通信信号的质量参数诸如带内光信噪比的Ptical Signal to Noise Ratio,0SNR)的确定。
【背景技术】
[0002] 为了最大化在规定的频谱带宽上发送的信息内容，偏振复用（也称为"双偏振"） 被越来越多地与新发送格式一起使用。基本思想是通过采用两个共享相同的光信号带宽 的、正交偏振且携带数据的信号分量，可有效地使频谱密度（方便地W bits/化为单位测 量）加倍。通常，W大致相同的强度发送运两个正交偏振的分量，使得总合成光实际上非偏 振，如通过具有显著低于偏振复用信号的符号速率的电子检测带宽的测试测量仪器所见， 诸如光谱分析仪（OSA)通常是运种情况。
[0003] 光信号与ASE噪声的比率（OSNR)是光通信链路所携带的信号的质量的常规可测 特性。在正常并且适当的运行条件下，光通信链路的OSNR典型地很高，常常超过15地或 20地，或者甚至更大。光通信链路中的噪声的主要分量典型是非偏振的放大自发福射（ASE) 噪声，该非偏振的放大自发福射（AS巧噪声是由链路中的光放大器造成的频谱式宽带噪声 源。
[0004] 由LIU提出了一种测量带内OSNR的方法，该方法可适用于偏振复用信号（见美国 专利No. 9, 008, 508)。该方法基于在发送器端处（即，在ASE被引入到信号之前）和接收 器端处（OSNR在此处待被表征）执行的相似的测量而在接收器端处表征光通信信号。其比 较在发送器端处W两种不同的波长滤波的信号电平和在接收器端处测量的相同的信号电 平来确定0SNR。一个重要的限制是，所提出的方法基于在发送期间信号频谱没有变形的假 设。 阳〇化]然而，在使用偏振复用的新部署情况下，主要由非线性效应（NLE)引起的频谱变 形已经变得更频繁，运是因为通过将在光纤内传播的功率增大到非线性效应不可再被忽略 的程度来获得比特误差率度ER)的最佳性能。LIU所提出的方法受到NLE引起的频谱变形 的信号影响。此外，整个系统性能在邸R方面不仅受ASE噪声电平的影响，还受运样的非线 性效应的影响（见Vacondio等人的"On nonl inear distorsions of hi曲Iy dispersive optical coherent systems", Optics Express, Vol. 20, No. 2, pp. 1022-1032 (2012))。因此 不能仅基于常规测量的OSNR来评估信号质量，运是因为适当的性能指标也应解释NLE引起 的失真。
[0006] 因此，需要一种方法和设备来确定表征遭受NLE引起的频谱变形的偏振复用信号 的质量参数。
【发明内容】
阳007] 提供了一些方法和设备，W在存在NLE引起的频谱变形的情况下确定带内OSNR或 者表征偏振复用光通信信号的其他质量参数。
[0008] 所提供的方法和设备是美国专利No. 9, 008, 508(在此通过引用纳入本文）中由 LIU提出的方法的扩展和改进，W通过采用在=个或更多个波长而非两个波长处执行的测 量来考虑NLE引起的频谱变形。所提供的方法和设备被用来确定在存在NLE情况下的0SNR。 此外，NLE引起的频谱变形本身也可被表征。
[0009] 提供用于确定表征光通信信号的质量参数的方法和设备，所述方法通过信号检测 设备执行。在发送端处，获得第一光信号的信号功率PU第二光信号的信号功率P2、第=光 信号的信号功率P3,可选地第四光信号的信号功率P4, W及第一光信号、第二光信号、第S 光信号W及可选的第四光信号所在的信道的总信号功率Ps。在检测点处，进一步获得第一 光信号的信号功率Pl'、第二光信号的信号功率P2'、第=光信号的信号功率P3'和可选地 第四光信号的信号功率P4'。然后从所获得的信号功率确定信号变形因数SDF和/或光信 号与ASE噪声的比率0SNR。
[0010] 根据一个方面，提供一种用于确定表征光通信信号的质量参数的方法，该方法通 过信号检测设备执行并且包括：获得发送器端处的第一光信号的信号功率PU发送器端处 的第二光信号的信号功率P2、发送器端处的第=光信号的信号功率P3 W及第一光信号、第 二光信号和第=光信号所在的信道的总信号功率Ps ;根据Pl、P2、P3和Ps获得信号功率Pl 与总信号功率Ps的比率KU信号功率P2与信号功率Pl的比率K2 W及信号功率P3与信号 功率Pl的比率K3 ;获得检测点处的第一光信号的信号功率Pl'、检测点处的第二光信号的 信号功率P2'和检测点处的第=光信号的信号功率P3';根据Pl'、P2'和P3'获得信号功 率P2'与信号功率Pl'的比率K2' W及信号功率P3'与信号功率Pl'的比率K3';根据所记 录的比率K1、K2和K2'确定扩展的信噪比（extended si即al to noise ratio)e0SNR2,并 且根据所记录的比率K1、K3和K3'确定扩展的信噪比e0SNR3 ;并且从扩展的信噪比e0SNR2 和e0SNR3确定信号变形因数SDF。
[0011] 根据另一方面，提供一种用于确定表征光通信信号的质量参数的方法，该方法通 过信号检测设备执行并且包括：获得发送器端处的第一光信号的信号功率PU发送器端处 的第二光信号的信号功率P2、发送器端处的第=光信号的信号功率P3、发送器端处的第四 光信号的信号功率P4 W及第一光信号、第二光信号、第S光信号和第四光信号所在的信道 的总信号功率Ps ;获得检测点处的第一光信号的信号功率Pl'、检测点处的第二光信号的 信号功率P2'、检测点处的第=光信号的信号功率P3'和检测点处的第四光信号的信号功 率口4'；至少根据所获得的信号功率？1、？2、？3、？4、？3、？1'、？2'、？3'和？4'确定光信号与 A沈噪声的比率（OSNR)。
[0012] 仍根据另一方面，提供一种用于确定表征光通信信号的质量参数的检测设备，包 括：记录单元，被配置成记录在发送端处收集的第二光信号的信号功率P2与在发送端处收 集的第一光信号的信号功率Pl的比率K2、在发送端处收集的第=光信号的信号功率P3与 信号功率Pl的比率K3 W及信号功率Pl与第一光信号、第二光信号和第=光信号所在的信 道的总信号功率Ps的比率Kl ;光滤波器单元，被配置成对待被检测的信道进行滤波并且获 得检测点处的第一光信号的信号功率Pl'、检测点处的第二光信号的信号功率P2' W及检 测点处的第=光信号的信号功率P3';光电转换单元，被配置成将信号功率Pl'、信号功率 P2'和信号功率P3'转换成对应的电信号；数据收集单元，被配置成在光信号被所述光电转 换单元处理之后，获得检测点处的第一光信号的信号功率Pl'、检测点处的第二光信号的信 号功率P2' W及检测点处的第=光信号的信号功率P3'，并且计算信号功率P2'与信号功率 P1'的比率K2' W及信号功率P3'与信号功率P1'的比率K3' 及数据处理单元，被配置 成根据所记录的比率KU K2和K2'确定扩展的信噪比eOSNR2,并且根据所记录的比率KU K3和K3'确定扩展的信噪比eOSNR3,并且从扩展的信噪比eOSNR2和eOSNR3确定信号变形 因数SDF。
[0013] 根据另一方面，提供一种用于确定表征光通信信号的质量参数的检测设备，包括： 记录单元，被配置成记录在发送端处收集的第二光信号的信号功率P2与在发送端处收集 的第一光信号的信号功率Pl的比率K2、在发送端处收集的第=光信号的信号功率P3与信 号功率Pl的比率K3、在发送端处收集的第四光信号的信号功率P4与信号功率Pl的比率 K4 W及信号功率Pl与第一光信号、第二光信号、第S光信号和第四光信号所在的信道的总 信号功率Ps的比率Kl ;光滤波器单元，被配置成对待被检测的信道进行滤波并且获得检测 点处的第一光信号的信号功率Pl'、检测点处的第二光信号的信号功率P2'、检测点处的第 S光信号的信号功率P3' W及检测点处的第四光信号的信号功率P4';光电转换单元，被配 置成将信号功率Pl'、信号功率P2'、信号功率P3'和信号功率P4'转换成对应的电信号；数 据收集单元，被配置成在光信号被所述光电转换单元处理之后，获得检测点处的第一光信 号的信号功率P1'、检测点处的第二光信号的信号功率P2'、检测点处的第=光信号的信号 功率P3'和检测点处的第四光信号的信号功率P4'，并且计算信号功率P2'与信号功率Pl' 的比率K2'、信号功率P3'与信号功率Pl'的比率K3'和信号功率P4'与信号功率Pl'的比 率1(4';化及数据处理单元，被配置成至少根据比率1(1、1(2、1(3、1(4、1(2'、1(3'和1(4'计算光 信号与A沈噪声的比率（OSNR)。
【附图说明】
[0014] 从下面详细的说明并且结合附图，本发明的其他特征和示例性优点对本领域技术 人员而言将变得显而易见，其中：
[0015] 图1是例示了示例性光通信信号的光谱连同其噪声成分（noise contribution) 和其信号成分（signal contribution)的光谱的图表；
[0016] 图2是例示了根据一个实施方案的双波长方法及其对应的光滤波器F1、F2在发送 端处的示例性光通信信号的光谱上的图表；
[0017] 图3是例示了根据一个实施方案的S波长方法及其对应的光滤波器F1、F2、F3在 发送端处的示例性光通信信号的光谱上的图表；
[0018] 图4是例示了根据一个实施方案的S波长方法及其对应的光滤波器F1、F2、F3在 检测点处的示例性光通信信号的光谱上的图表；
[0019] 图5是例示了根