专利名称：用于补偿极化模式色散的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种在独立权利要求中给出的用于补偿极化模式色散(PMD)的方法和装置。
技术背景在较早的玻璃纤维中在数据率为10Gb/s时传输就已由于极化模式 色散(Polarisationsmodendispersion， PMD)而被大大干扰。就是在 新近推出的玻璃纤维中在更高的数据速率下PMD也会导致严重的干扰。 原理上可以对PMD进行补偿。对此存在多种概念和不同的方法。在补 偿时存在的问题是如何识别PMD，因为通常还同时存在其它的干扰。德 国专利DE 19941150 Al公开了一种调节方法，其在光电转换之后利用 多个滤波器来分析频谱，并由选择的波长的强度推出系统的PMD。另一种原理上能够对所有类型的干扰进行补偿的方法测量误差率 或伪误差率作为调节PMD补偿器的质量判断标准。但在必须对补偿器 的多个参数进行优化时该方法过慢。发明内容因此本发明要解决的技术问题在于，提供一种可靠的PMD补偿方 法以及一种适用于此的装置。本发明的技术问题通过独立权利要求的特征来解决。 优选的扩展由从属权利要求给出。对于完美的PMD补偿来说，由经过补偿的信号分支出的测量信号 的形式与其极化无关，即与极化分析器/极化滤波器的设置无关。由此 就是测量信号的直至该电平的电频谱也与极化无关。因此如果测量是 在极化调节器的两种不同的设置下实施的，这对应于测量不同极化的 信号分量，则当PMD补偿是优化的时，该不同极化的信号分量一定给 出相同的频谱。未补偿的测量信号则给出取决于误补偿程度的差异。 该调节方法利用这些测量来例如在试错法中(Trial and Error)或依据频诿使这种差异最小化。为了降低开销可以在时间上顺序执行这些测量。但具有优点的是对于不同极化的测量信号分量同时执行这些测 量。这可以缩短测量时间并提高精确性，因为所分析的是同一信号序 列。为了分析不同极化的测量信号分量的差异可以不测量频谱而将不 同极化的测量信号分量相互关联.在此测量信号分量也可以是相互正 交的。还可以将两种测量方法相结合。当通过一个极化滤波装置同时产生至少三个不同极化的测量信号分量时，可以弃用极化调节器。然后可以将转化为电测量信号分量的 光测量信号分量的频谱相互比较或相关。尤其具有优点的是将测量信号划分为四个分别具有45。角度差 (Poin-Carre球上的90。)的不同的极化分量。由此可以达到近乎最 佳的频谱比较或者近乎最佳的正交信号分量的相关。
以下借助原理电路图来详细描述本发明的实施例。图中图1示出具有极化调节器的PMD补偿装置；图2示出同时分析两个不同极化的测量信号分量的优选变形；图3示出没有极化调节器的另一变形；图4示出具有相关装置的相应变形；图5示出分析四个不同极化的测量信号分量的特别优选的变形。
具体实施方式
图1示出相关装置的原理电路图。在PMD(极化模式色散)补偿器 2的信号输入端1输入通常为数据信号的光信号0DS。该信号通过分光 器3到达接收部件4，在那里被解调并作为电(数据)信号EDS传送到 信号输出端9。 PMD补偿器2的任务在于将由于PMD造成的传输信号分 离成的信号分量再次优化地组合起来，从而将尽可能未失真的经过补 偿的光信号ODSK传送到接收部件4。必须对PMD补偿器2进行调节， 因为PMD不是时间恒定的参数。因此从PMD补偿器输出端上的经过补 偿的信号0DSK中分出一小部分作为测量信号MS并输入极化调节器5。该极化调节器5提供一特定极化的测量信号作为输出信号。具有特定 极化的光测量信号分量0MK1由连接在后的极化滤波器6选出并通过光 电转换器7输入分析和控制单元8。分析和控制单元8例如包含具有不 同带通的滤波器组8F，该滤波器组8F对测量信号分量0MK1的频谱进 行分析。在此测量三个不同频率就足够了。所获得的频谱值中间存储 在存储器8S中并在分析单元8F中进行分析。然后通过由控制部件8C 经过控制导线CL输出的极化器控制信号PST改变极化调节器5，并在 极化滤波器6的输出端选择另一原始的极化的测量信号分量0MK2。将 两个测量信号分量0MK1和0MK2的频谱相互比较并通过控制PMD补偿 器2使它们的差异达到最小。在此分析和控制单元8的控制部件8C采 用试错方法，或者经过补偿器控制导线CL通过补偿器控制信号CST来 至少部分依赖于连续的测量结果地对PMD补偿器进行有针对性的设置。本发明基于以下思考如果除了 PMD (—阶)之外没有干扰影响， 则光数据信号的两种本征模式(本征状态)未涉及PMD (—阶)。两个 信号分量以及由此测量信号分量和经过解调的信号的频谱都显示相同 的现象。但两个分量的和由于PMD而给出PMD失真的光信号0DS。因此 如果将最终信号与一个未失真的测量信号分量、即两个本征模式之一 进行比较就会给出电信号和频谱形式的相应偏差。这同样适用于将不 同极化的测量信号分量进行相互比较时。只有在将极化改变90。时可以 检测到纤维的正交本征模式。这样尽管频谱相同补偿也可能具有误差。 因此极化调节器必须负责使这些状态得以避免并且仅设置不等于90° 的极化差异。为了比较频谱将对应于各频率的信号在分析和控制单元 中相宜地进行标准化。该方法的缺点是对连续的信号序列进行分析， 这些信号序列在测量时间间隔较短时会导致错误的结果。只有当测量 时间间隔足够长时才能提供可靠的结果。图2示出同时测量两个极化的测量信号分量的优选实施方式。为 此在极化调节器5之后连接了例如利用线性极化P0°和P45°提供两个不 同极化的测量信号分量0MK1和0MK2的极化滤波单元62。在此这样设 置极化调节器5，使得信号分量不与本征状态重叠；或者在测量周期中 连续地改变极化调节器5的设置(优选以180。的倍数)，从而使该临 界状态仅4艮短地出现。此外，当极化角度的差不等于90° (Poin-Carre 球上的180°)时可以避免这种情况。两个测量信号分量0MK1和0MK2的频谱通过分离的滤波器组8F分析并经标准化地相互比较。这样设置 PMD补偿器2，使得两个经标准化的频谱尽可能相等。图3示出弃用极化调节器的另一装置。极化滤波单元62给出三个 各相差60。的极化的光测量信号分量0MK1、 0MK2和0MK3 (如具有极化 P0°、 P60°、 P120°)。这些信号分量在光电转换之后被输入三个滤波器 组8F，这些滤波器组确定电测量信号分量的信号频谱。在对频谮进行 了标准化和分析之后通过调节PMD补偿器来使频i普间的差异最小化。 分别仅比较两个具有最大差异的频谱就足够了。这将在进行补偿优化 之前首先确定。图4示出PMD补偿装置的另一种变形，其在很大程度上与图2相 应。测量信号在极化滤波单元63中被划分为两个不同极化的测量信号 分量。不采用多个滤波器组来分析频谱，而将电测量信号分量EMK1和 EMK2彼此进行时间相关。现在，光测量信号分量的极化的差异也可以 是90°,如相对于极化调节器输出端的测量信号P-45。和P+45°。如果 相应于本征状态的电测量信号分量EMK1和EMK2相互相关，则这可以 导致相对于一阶DPM的优化的灵敏度。在该实施方式中以及在极化调 节器5的其它版本中，首先优化其设置，然后通过调节来保持其状态。 然后根据在相关器8K中确定的和或平方和达到最小的差异来设置PMD 补偿器。极化调节器的设置当然还可以继续变化，如同所有具有极化 调节器的版本一样。图5又示出一种没有极化调节器的合适的实施方式，但在此现在 由极化滤波单元64选择四个各相差45。且具有极化P0。、 P"°、 P90°、 P135。的不同极化的测量信号分量0MK1-0MK4。在转换为电测量信号分 量EMK1-EMK4之后，将每两个测量信号分量例如EMK1和EMK2彼此相 关(或将两个更有利的测量信号分量用于相关)。可以将两个相关的 结果相加，同样可以采用对于调节更有利的相关结果。对于优化，Sigma 函数及转换为二进制信号的测量信号分量就已足够了 。 PMD可能在较高 的数据速率下导致多个位的本征状态之间的运行时差异。这在所描述 的相关方法中是非常容易识别的，其中，相关同时或按时间顺序在不 同长度延迟的信号分量间进行，以首先识别本征状态间的运行时差异 (一阶PMD)，并通过相应地设置PMD补偿器获得可分析的接收信号。 这样，在一阶PMD的预补偿之后进行用于补偿更高阶PMD的微调。这也可以利用其它测量方法来确定。
权利要求
1.一种用于对光信号(ODS)进行PMD补偿的方法，该光信号由PMD补偿器(2)校正为经过补偿的光信号(ODSK)，以及从该经过补偿的光信号(ODSK)分支出的测量信号(MS)用于确定极化模式色散PMD以及用于控制该PMD补偿器(2)，其特征在于，从该测量信号(MS)中分离出具有第一极性(P0°)的第一光测量信号分量(OMSK1)和具有第二极性(P45°)的第二光测量信号分量(OMSK2)；将该第一光测量信号分量(OMSK1)和第二光测量信号分量(OMSK2)转换为第一电测量信号分量(EMSK1)和第二电测量信号分量(EMSK2)；测量这些电测量信号分量(EMSK1，EMSK2)的频谱并将它们相互比较，以及控制该PMD补偿器(2)以获得尽可能相同的电测量信号分量(EMSK1，EMSK2)的频谱。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对所述经过补偿的 信号(ODSK)或测量信号(MS)的极性进行调节。
3. 根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在时间上先后测量 两个电测量信号分量(EMSK1, EMSK2)并对测量结果进行中间存储。
4. 根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，选择两个光测 量信号分量(0DS1， 0DS2)并同时分析电测量信号分量(EMSK1， EMSK2 ) 的频谱。
5. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，选择多于两个具有 不同极化(P0。， P60。， P120。)的光测量信号分量(OMK1， 0MK2， 0MK3 )， 并转换为电测量信号分量(EMK1， EMK2,…)。
6. 根据权利要求5所述的方法，其特征在于，选择三个分别相差 60。的极化的测量信号分量(0MK1, 0MK2， 0MK3)，并转换为电测量信 号分量(EMK1， EMK2,…)。
7. 根据权利要求5所述的方法，其特征在于，选择四个分别相差 45。的极化的测量信号分量(0MK1， 0MK2， 0MK3， 0MK4 )，并转换为电 测量4言号分量(EMK1， EMK2，…)。
8. 根据权利要求5至7中任一项所述的方法，其特征在于，相互 比较至少两个电测量信号分量(EMK1， EMK2,…)的频语。
9. 根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其特征在于，在进 行比较前对所述频谱进行标准化。
10. 根据权利要求1至9中任一项所述的方法，其特征在于，将 至少两个电测量信号分量(EMSK1, EMSK2)进行时间上的相关，并调 节所述PMD补偿器(2)，使得达到最大相关。
11. 根据权利要求IO所述的方法，其特征在于，在进行相关前将 所述电测量信号分量(EMSK1， EMSK2)标准化。
12. 根据权利要求IO所述的方法，其特征在于，将所述电测量信 号分量(EMK1， EMK2)转换为二进制信号，然后将该二进制信号进行 时间上的相关。
13. 根据权利要求1至12中任一项所述的方法，其特征在于，在测量周期中改变所述极化调节器(5)的设置。
14. 一种用于PMD补偿的装置，具有PMD补偿器(2)，该PMD补 偿器被输入光信号(0DS)并输出经过补偿的光信号(0DSK);所述装 置还具有调节装置，该调节装置获得从该经过补偿的光信号(0DSK) 中分支出的测量信号(MS),其特征在于，该调节装置具有极化调节器(5)和极化滤波装置(6)构成的串联电路，该串联 电路输出不同极化的光测量信号分量(0MK1， 0MK2);至少一个连接在该串联电路(5, 6)之后的光电转换器(7),该 光电转换器输出电测量信号分量(EMK1, EMK2);分析和控制单元(8)，其对电测量信号分量(EMK1， EMK2)进行 分析并控制该PMD补偿器(2 )。
15. 根据权利要求14所述的装置，其特征在于，所述滤波装置(6) 构成为极化滤波器(6),以及这样控制所述串联电路(5， 6)，使得该极化滤波器(6)以时间上相继的顺序输出至少两个具有不同极 化(P0， P45)的光测量信号分量(0MK1， 0MK2);所述分析和控制单 元(8)具有存储器，用于将时间上相继的测量信号分量相互比较。
16. 根据权利要求14所述的装置，其特征在于，所述光学滤波装 置(10 )构成为同时输出多个不同极化的光测量信号分量(0MK1， 0MK2 ); 在该光学滤波装置(10)后连接有光电转换器(71， 72)，其将光测 量信号分量(0MK1， 0MK2)转换为电测量信号分量(EMK1, EMK2 ); 电测量信号分量(EMK1， EMK2);故同时输入到分析和控制单元(8)，分析和控制单元(8 )对这些电信号分量进行分析并对PMD补偿器(2 ) 进行控制。
17. —种用于PMD补偿的装置，具有PMD补偿器(2)，该PMD补 偿器(2)被输入光信号(0DS)并输出经过补偿的光信号(0DSK); 该装置还具有调节装置，该调节装置获得从该经过补偿的光信号(0DSK)分支出的测量信号(MS),其特征在于，该调节装置具有极 化滤波装置(10)，其被输入测量信号(MS)并输出至少三个具有不 同极化(P0。， P60°， P120。)的光测量信号分量(0MK1， 0MK2， 0MK3); 设置光电转换器(71， 72， 73)，用于将光测量信号分量转换为电测 量信号分量(EMK1， EMK2， EMK3 );以及设置分析和控制单元(81 )， 用于将至少两个电测量信号分量相互比较并控制PMD补偿器(2)。
18. 根据权利要求16或17所述的装置，其特征在于，所述分析 和控制单元(8)具有至少两个用于同时分析两个电测量信号分量(EMK1, EMK2，…)的频谱的电滤波器组(8F )。
19. 根据权利要求16或17所述的装置，其特征在于，所述分析 和控制单元(83， 84)构成为分别实施至少两个电测量信号分量(EMK1， EMK2 )的相关。
全文摘要
为了控制PMD补偿器(2)从已经补偿的光数据信号(ODSK)分支出测量信号(MS)并输入极化调节器(2)。其输出信号输入到光滤波单元(61)并分为具有不同极化的两个光测量信号分量(OMK1，OMK2)。在分别经过光电转换之后将频谱在分析和控制单元(81)中进行比较，以及PMD补偿器(2)被设置成使这些频谱尽可能相等。
文档编号H04B10/2569GK101248602SQ200680028277
公开日2008年8月20日 申请日期2006年6月20日 优先权日2005年8月2日
发明者E·戈特瓦尔德 申请人:诺基亚西门子通信有限责任两合公司