专利名称：一种采用功率调整的偏振模色散补偿系统和方法
技术领域：
本发明涉及光通讯领域，尤其涉及高速光纤通信系统中偏振模色散的补偿系统和方法。
背景技术：
目前，光纤通信系统正在朝着高速率、长距离的方向发展。随着光放大器和色度色散补偿技术的不断提高，原来在光纤通信系统中不太被关注的偏振模色散(PMD)问题变得日益突出，已经成为超高速、超长距离光纤通信系统发展的主要障碍，并被认为是限制高速光纤通信系统传输容量和距离的最终因素。偏振模色散是由于光信号在传播中两个相互正交的偏振模式群速不相同，而导致脉冲形状畸变的一个参量。这个参量服从麦克斯韦分布，可用一个统计平均的参数来表示。它影响信号传输质量、增大误码率、限制了单波长光传输使用更高的速率。在现有的一些低速系统中，这个参数可以忽略，但对于高速系统，它的影响巨大。若规定光纤中PMD系数不能大于 并仅以一阶PMD的功率代价为1dB计算，则10Gbit/s无电中继系统的最大传输距离为400公里，而相应40Gbit/s系统仅为25公里。因此，对于单信道为40Gbit/s或更高速率的光纤传输系统，必须要克服PMD的影响。正是由于PMD对高速率、大容量的光纤通信系统有着不可忽视的影响，自20世纪90年代以来，有关PMD的补偿问题已引起业界的广泛关注，并正成为目前国际上光纤通信领域研究的热点。
目前的PMD补偿方式主要可以分为两类一种是电域补偿，另一种是光域补偿。电域补偿的原理是将PMD引起的信号失真看作一种码间干扰，采用自适应权重的横向滤波器、或采用可改变判决电流的判决反馈均衡器、或综合采用前面两种技术等在电域利用均衡原理消除码间干扰，从而实现对PMD的补偿；另外，在电域，也有采用前向纠错(FEC)技术实现对PMD效应的补偿的。采用光域补偿的基本原理是将有一定PMD值的光纤传输链路表示成琼斯矩阵，在接收端用光学器件构造该琼斯矩阵的逆矩阵，从而实现对PMD的补偿。光域的具体实现方式主要有偏振控制器与保偏光纤组合、偏振控制器与光纤光栅组合、或偏振控制器与一些晶体(如LiNO3)组合来补偿PMD等。
现有的PMD补偿方法，无论是电域还是光域补偿，在接收端都需要专门的PMD补偿器，而且补偿器结构复杂，所需器件价格昂贵。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高速光纤通信系统中用于偏振模色散补偿系统，通过常规器件的使用，来降低系统成本；并使得光纤传输链路中的差分群时延(DGD)值大于1个比特周期情况下，仍然可以精确地对其进行补偿本发明的另一个目的在于提供一种高速光纤通信系统中用于偏振模色散补偿方法，使得PMD效应的补偿效果达到最优。
为此，本发明采用如下技术方案一种采用功率调整的偏振模色散补偿系统，包括光接收端的PMD监控信号提取单元和反馈控制单元，所述PMD监控信号提取单元在接收端监控传输链路中PMD的变化情况，提取PMD监控信号，并将该信号传送给反馈控制单元，由反馈控制单元搜索最优的光纤入射功率，并将反馈信号发送给光发送端；其特征在于所述的补偿系统，还包括一个功率放大器，位于光发送端，所述的功率放大器通过调整自身的增益，使光纤入射功率为最优入射功率，实现对光纤传输链路中PMD的补偿。
所述的采用功率调整的偏振模色散补偿系统，PMD监控信号提取单元在接收端提取BHz、B/2Hz、和B/4Hz基频信号功率，并将其发送给反馈控制单元。
一种采用功率调整的偏振模色散补偿方法，其特征在于包括以下步骤a、PMD监控信号提取单元在接收端提取反馈控制信号；b、反馈控制单元利用反馈控制信号，搜索光纤入射功率；c、调整功率放大器的增益，实现对光纤传输链路中PMD的补偿。
所述的步骤a中，该反馈控制信号是反映光纤传输链路中PMD的变化情况的控制信号。
所述的步骤a中，该反馈控制信号是基频为BHz，B/2Hz、B/4Hz信号的功率。
所述的步骤b中，是根据B/4Hz基频信号功率的不同变化范围采用不同的基频信号功率作为反馈控制信号，搜索最优的光纤入射功率。
所述的步骤b中，对基频B/4Hz信号的功率设置最大和最小阈值，反馈控制单元对接收到的B/4Hz信号功率进行阈值判决，根据B/4Hz基频信号功率的不同变化范围采用不同的基频信号功率作为反馈控制信号。
所述的步骤b，反馈控制单元采用如下判断规则首先对基频B/4Hz信号的功率进行阈值判决，若基频B/4Hz信号功率大于所设定的最大阈值，则采用基频BHz信号功率作为反馈控制信号；若基频B/4Hz信号功率在最大阈值和最小阈值之间，则采用基频B/2Hz信号功率作为反馈控制信号；若基频B/4Hz信号功率小于所设定的最小阈值，则采用基频B/4Hz信号功率作为反馈控制信号。
所述的阈值采用如下方式设置将基频B/4Hz信号功率的最大阈值设置为接收功率最大值的cos2(π/8)倍，最小阈值设置为接收功率最大值的1/2倍。
所述的步骤c中，是通过调整功率放大器的增益，使光纤入射功率为最优入射功率。
本发明通过在光发送端调整功率放大器的增益替换原有技术中在接收端使用价格昂贵的专门的PMD补偿器件，使得所需设备简单，补偿效果明显，大大降低了成本。另外，本发明通过对基频B/4Hz信号的功率设置阈值的方法，使得光纤传输链路中的差分群时延(DGD)值大于1个比特周期情况下，仍然可以精确地对PMD进行补偿，具有测量精度高，可以大范围忠实地反映光纤传输链路中PMD的变化特性，灵敏度高的积极效果。
图1是本发明的一个系统结构图；图2是本发明的一个流程图。
具体实施例方式
下面结合说明书附图来说明本发明的具体实施方式
。
如图1所示，本发明的硬件环境包括一个连接光传输链路的光发射机和光接收机，在光接收端，设置一个PMD监控信号提取单元和反馈控制单元，该PMD监控信号提取单元在接收端监控传输链路中PMD的变化情况，提取PMD监控信号，在接收端提取BHz、B/2Hz、和B/4Hz基频信号功率，并将该信号传送给反馈控制单元，由反馈控制单元搜索光纤入射功率，并将反馈信号发送给光发送端。
本发明的补偿系统，还包括一个功率放大器，位于光发送端，在图中以①表示，该功率放大器通过调整自身的增益，使光纤入射功率为最优入射功率，实现对光纤传输链路中PMD的补偿。
如图2所示，是本发明补偿方法的一个流程图，从图中可以看出，本发明的具体补偿过程包括以下步骤位于光接收端的PMD监控信号提取单元在接收端监控传输链路中PMD的变化情况，提取监控信号；反馈控制单元接收PMD监控信号，根据B/4Hz基频信号功率的不同变化范围采用不同的基频信号功率作为反馈控制信号，采用最优化算法，搜索最优的光纤入射功率，并将相关信息传递给位于光发送端的功率放大器；在光发送端，调整功率放大器的增益，使光纤入射功率为最优入射功率，实现对光纤传输链路中PMD的补偿。
本发明中，以基频信号的功率作为补偿的反馈控制信号。在反馈控制单元中，对基频B/4Hz信号的功率设置最大和最小阈值，反馈控制单元对接收到的B/4Hz信号功率进行阈值判决，根据B/4Hz基频信号功率的不同变化范围采用不同的基频信号功率作为反馈控制信号。
在本发明中，将基频B/4Hz信号功率的最大阈值设置为接收功率最大值的cos2(π/8)倍，最小阈值设置为接收功率最大值的1/2倍。接收功率最大值的确定取决于多种因素，在具体的实践中一般都是以实际测试的方法来确定，在光接收端，采用光功率计即可简单地得到，这在现有技术中很常见，在这里不作详细介绍。
根据基频B/4Hz信号的功率，即可确定具体的反馈控制信号，我们采用如下的判断规则反馈控制单元首先对基频B/4Hz信号的功率进行阈值判决，若基频B/4Hz信号功率大于所设定的最大阈值，则采用基频BHz信号功率作为反馈控制信号；若基频B/4Hz信号功率在最大阈值和最小阈值之间，则采用基频B/2Hz信号功率作为反馈控制信号；若基频B/4Hz信号功率小于所设定的最小阈值，则采用基频B/4Hz信号功率作为反馈控制信号。
本发明通过在光发送端调整功率放大器的增益替换原有技术中在接收端使用价格昂贵的专门的PMD补偿器件，使得所需设备简单，补偿效果明显，大大降低了成本。另外，通过对基频B/4Hz信号的功率设置阈值的方法，使得光纤传输链路中的差分群时延(DGD)值大于1个比特周期情况下，仍然可以精确地对PMD进行补偿，具有测量精度高，可以大范围忠实地反映光纤传输链路中PMD的变化特性，灵敏度高的积极效果。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式
，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。
权利要求
1.一种采用功率调整的偏振模色散补偿系统，包括光接收端的PMD监控信号提取单元和反馈控制单元，所述PMD监控信号提取单元在接收端监控传输链路中PMD的变化情况，提取PMD监控信号，并将该信号传送给反馈控制单元，由反馈控制单元搜索最优的光纤入射功率，并将反馈信号发送给光发送端；其特征在于所述的补偿系统，还包括一个功率放大器，位于光发送端，所述的功率放大器通过调整自身的增益，使光纤入射功率为最优入射功率，实现对光纤传输链路中PMD的补偿。
2.如权利要求1所述的采用功率调整的偏振模色散补偿系统，其特征在于PMD监控信号提取单元在接收端提取BHz、B/2Hz、和B/4Hz基频信号功率，并将其发送给反馈控制单元。
3.一种采用功率调整的偏振模色散补偿方法，其特征在于包括以下步骤a、PMD监控信号提取单元在接收端提取反馈控制信号；b、反馈控制单元利用反馈控制信号，搜索光纤入射功率；c、调整功率放大器的增益，实现对光纤传输链路中PMD的补偿。
4.如权利要求3所述的采用功率调整的偏振模色散补偿方法，其特征在于所述的步骤a中，该反馈控制信号是反映光纤传输链路中PMD的变化情况的控制信号。
5.如权利要求3所述的采用功率调整的偏振模色散补偿方法，其特征在于所述的步骤a中，该反馈控制信号是基频为BHz，B/2Hz、B/4Hz信号的功率。
6.如权利要求5所述的采用功率调整的偏振模色散补偿方法，其特征在于所述的步骤b中，是根据B/4Hz基频信号功率的不同变化范围采用不同的基频信号功率作为反馈控制信号，搜索最优的光纤入射功率。
7.如权利要求6所述的采用功率调整的偏振模色散补偿方法，其特征在于所述的步骤b中，对基频B/4Hz信号的功率设置最大和最小阈值，反馈控制单元对接收到的B/4Hz信号功率进行阈值判决，根据B/4Hz基频信号功率的不同变化范围采用不同的基频信号功率作为反馈控制信号。
8.如权利要求7所述的采用功率调整的偏振模色散补偿方法，其特征在于所述的步骤b，反馈控制单元采用如下判断规则首先对基频B/4Hz信号的功率进行阈值判决，若基频B/4Hz信号功率大于所设定的最大阈值，则采用基频BHz信号功率作为反馈控制信号；若基频B/4Hz信号功率在最大阈值和最小阈值之间，则采用基频B/2Hz信号功率作为反馈控制信号；若基频B/4Hz信号功率小于所设定的最小阈值，则采用基频B/4Hz信号功率作为反馈控制信号。
9.如权利要求8所述的采用功率调整的偏振模色散补偿方法，其特征在于所述的阈值采用如下方式设置将基频B/4Hz信号功率的最大阈值设置为接收功率最大值的cos2(π/8)倍，最小阈值设置为接收功率最大值的1/2倍。
10.如权利要求3所述的采用功率调整的偏振模色散补偿方法，其特征在于所述的步骤c中，是通过调整功率放大器的增益，使光纤入射功率为最优入射功率。
全文摘要
本发明涉及高速光纤通信系统中偏振模色散补偿系统和方法。该系统，包括PMD监控信号提取单元和反馈控制单元，还包括一个位于光发送端功率放大器，所述的功率放大器通过调整自身的增益，使光纤入射功率为最优入射功率，实现对光纤传输链路中PMD的补偿。该方法包括a.PMD监控信号提取单元在接收端提取反馈控制信号；b.反馈控制单元利用反馈控制信号，搜索光纤入射功率；c.调整功率放大器的增益，使光纤入射功率为最优，实现对光纤传输链路中PMD的补偿。本发明通过在光发送端调整功率放大器的增益替换原有技术中在接收端使用价格昂贵的专门的PMD补偿器件，使得所需设备简单，补偿效果明显，大大降低了成本。
文档编号H04B10/12GK1512685SQ0215926
公开日2004年7月14日 申请日期2002年12月30日 优先权日2002年12月30日
发明者纪越峰, 王宏祥, 王岚 申请人:北京邮电大学