CN105164941B - 光信道探测器 - Google Patents

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CN105164941B CN201380076107.8A CN201380076107A CN105164941B CN 105164941 B CN105164941 B CN 105164941B CN 201380076107 A CN201380076107 A CN 201380076107A CN 105164941 B CN105164941 B CN 105164941B
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Abstract

本发明涉及一种光信道探测发射器装置(1001)，包括光信号发生器(1003)，用于生成光载波信号；光调制器(1005)，用于使用预定的训练序列调制所述光载波信号以获取调制的光信号；第一光发射器，用于发送所述光载波信号；以及第二光发射器，用于发送所述调制的光信号。此外，本发明涉及一种相干光信道探测接收器装置(1011)，包括第一光接收器(1013)，用于通过第一光信道接收光载波信号；第二光接收器(1013)，用于通过第二光信道接收调制的光信号，所述调制的光信号包括使用预定的训练序列调制的所述光载波信号的接收副本，所述光载波信号的所述接收副本受到所述光信道的影响；光下转换器(1015)，用于使用所述接收到的光载波信号下转换所述调制的光信号以获取下转换后的信号；以及信道估计器(1017)，用于基于所述下转换后的信号和所述预定的训练序列估计所述第二光信道的信道特征。

Description

光信道探测器
背景技术
本发明涉及信道探测领域。
为了确定光通信信道的特征，必须执行信道测量。光通信信道的特征不仅受到光传播路径特征的影响，而且还受到光部件特征的影响。
通常使用光频谱分析器或注重幅度或强度响应的激光器扫描系统由无源光部件的传统测量执行线性(无源)光部件的表征。相位响应通常通过调制相移法和干涉法测量。将幅度和相位响应合并，传递函数可以充分表征无源光部件。
此外，波长域中具有非常精细的结构的部件对机械振动或热涨落敏感。因此，分辨率和测量速度是设计或选择表征方法的重要规格。基于使用单边带调制的频率扫描仪的方法表明分辨率高和测量速度快。然而，高分辨率频率在GHz带宽上扫描是一个缓慢的过程，这并不适用于kHz范围之上的快速测量。此外，100kHz范围中的机械振动所导致的偏振态旋转(SOP旋转)等时变信道损害无法使用经典扫描方法在高带宽上进行测量，因为扫描时间过慢。另外，如果偏振变化对于不同频谱部件的表现不同则无法获取，这与均衡策略相关。
对于数字相干接收器中的自适应均衡，可以执行“盲”非训练辅助(NTA)和训练辅助(TA)方法更新并收敛滤波函数。TA信道估计将训练序列(TS)添加到客户净荷数据中，该过程以足够快的常规速率重复以跟踪时变信道失真。在数据传输链路中，将训练信息添加到信号中降低了频谱效率。训练开销应保持为相当低，例如低于总信号容量的3％。借助于接收到的TS频谱和发送的TS的已知发送频谱，可以执行完全和瞬时信道估计。
可以利用信道估计来计算自适应均衡的不同滤波方案或者可以用于初始化静态设备非理想性补偿或用于在生产期间校准部件和设备。它表示估计的信道的振幅、相位和偏置信息。只可以估计线性信道传递函数。
信道可以由光纤、滤波器或任意光部件(和电部件)组成。此外，放大器等有源光部件可以被部分表征并且可以在多跨链路的信道估计中容忍。具体而言，光纤布拉格光栅、干涉仪或90度混合器等无源光部件在高带宽上工作。需要测量它们的频率相关群时延、波纹和衰减以定义它们的质量。
对于网络规划和优化，需要估计OSNR容限、光纤质量、放大器和其它网元等链路预算。这在客户合同投标时很重要。当前，根据若干已知光纤参数，例如链路长度和光纤类型估计这些参数，其中安全容限最大。如果更准确地知晓链路质量等链路参数，那么该容限可以大幅下降并且投标更为成功。
由于增加的训练序列，具有自适应均衡的数据传输中使用的经典训练辅助信道估计是系统针对最大频谱效率和低开销进行的优化。因此，出现具有时变信道变化的有限跟踪速度的训练序列的低重复率或仅短CIR长度的短序列。所以，得到了信道传递函数的低频谱分辨率。训练序列星座限制为通过信号发送净荷数据调制的星座点(调制器要求)。保护间隔甚至可以用于循环训练序列以分离训练序列和净荷数据。使用训练序列同步并且错误同步限制了信道估计的最大容忍CIR。使用信号载波和本地振荡器之间的载波频率同步执行可靠的估计。这可以通过付出巨大的努力以数字方式实现。
然而，在经典的训练辅助信道估计中，每个估计在数字相干接收器的带宽内提供瞬时最大似然(ML)信道表征。该带宽由模拟电路在模/数转换(ADC)之前定义并通过ADC的采样率进行定义。
训练序列的长度定义了估计的信道传递函数的分辨率，其中训练序列越长，分辨率越高。估计误差由信道的信噪比(SNR)定义。在慢时变或静态信道场景下，平均化可以进一步地抑制信道中的噪声影响。
正弦音扫描可以覆盖较宽的频谱范围并提供单个频率部件的信道估计。更多方法的较大范围通常无法在振幅、相位以及偏振方面充分表征信道或提供准确的信道估计。
发明内容
目标是提供实现快速测量和高分辨率的光信道探测器。
此目的可以通过独立权利要求的特征来实现。进一步的实施形式在从属权利要求、具体说明和附图中显而易见。
根据第一方面，本发明涉及一种光信道探测发射器装置，包括光信号发生器，用于生成光载波信号；光调制器，用于使用预定的训练序列调制所述光载波信号以获取调制的光信号；第一光发射器，用于发送所述光载波信号；以及第二光发射器，用于发送所述调制的光信号。
在根据第一方面的所述光信道探测发射器的第一可能实施形式中，所述光信号发生器用于根据预定的时频栅格以不同的载波频率在不同时刻生成所述光载波信号。
在根据第一方面或根据第一方面的第一实施形式的所述光信道探测发射器的第二可能实施形式中，所述光信号发生器用于在预定的频段中以不同的载波频率生成所述光载波信号。
在根据第一方面或根据第一方面的第一实施形式的所述光信道探测发射器的第三可能实施形式中，所述光信号发生器是可调谐激光器。
在根据第一方面或根据第一方面的前述任一实施形式的所述光信道探测发射器的第四可能实施形式中，所述光发射器包括驱动，用于控制所述光信号发生器以调整所述光载波信号的不同载波频率。
在根据第一方面或根据第一方面的前述任一实施形式的所述光信道探测发射器的第五可能实施形式中，所述光调制器用于使用相同的训练序列在不同时刻调制所述光载波信号。
在根据第一方面或根据第一方面的前述任一实施形式的所述光信道探测发射器的第六可能实施形式中，所述光发射器包括训练序列提供器，用于提供所述预定的训练序列。
在根据第一方面或根据第一方面的前述任一实施形式的所述光信道探测发射器的第七可能实施形式中，所述第一光发射器或所述第二光发射器分别包括发射器二极管。
根据第二方面，本发明涉及一种相干光信道探测接收器装置，包括第一光接收器，用于通过第一光信道接收光载波信号；第二光接收器，用于通过第二光信道接收调制的光信号，所述调制的光信号包括使用预定的训练序列调制的所述光载波信号的接收副本，所述光载波信号的所述接收副本受到所述光信道的影响；光下转换器，用于使用所述接收到的光载波信号下转换所述调制的光信号以获取下转换后的信号；以及信道估计器，用于基于所述下转换后的信号和所述预定的训练序列估计所述第二光信道的信道特征。
在根据第二方面的所述相干光信道探测接收器的第一可能实施形式中，所述第一光信道和所述第二光信道是不同的光信道，其中所述第一光信道具有预定的信道特征。
在根据第二方面或根据第二方面的第一实施形式的所述相干光信道探测接收器的第二可能实施形式中，所述信道特征是信道脉冲响应的信道传递函数。
在根据第二方面、根据第二方面的第一实施形式或根据第二方面的第二实施形式的所述相干光信道探测接收器装置的第三可能实施形式中，所述相干光信道探测接收器装置包括布置在所述光下转换器和所述信道估计器之间的模数转换器。
根据第三方面，本发明涉及一种光信道探测器，包括根据第一方面或第一方面的前述任一实施形式的所述光信道探测发射器装置，以及根据第二方面或根据第二方面的第一实施形式、根据第二方面的第二实施形式或根据第二方面的第三实施形式的所述相干光信道探测接收器装置。
在根据第三方面的所述相干信道探测器的第一可能实施形式中，所述光信道探测器包括光连接器，用于连接所述第一光发射器和所述第一光接收器。
本发明的这些和其它方面从以下所述的实施例中显而易见。
图1所示为用于TA信道估计的在净荷数据之间包含常规TS块的信号的典型结构；
图2所示为具有包含延长的保护间隔的正交循环信号图案的可能训练结构；
图3所示为形成8-PSK信号星座的长度为64的恒包络零自相关(CAZAC)序列的星座图；
图4所示为在虚部和实部的复数分量方面，长度为64的示例性CAZAC序列；
图5所示为在振幅和相位方面表征光部件的部分信道估计的示例；
图6所示为基于重叠信道估计的不同载波频率的连续信道估计和大范围信道表征合成的方案；
图7所示为接收器带宽内的高速测量；
图8所示为具有由训练重复率给出的时间分辨率和由训练序列长度给出的频率分辨率的时间带宽积；
图9所示为经典频率扫描和根据本发明实施例的频率扫描；
图10所示为用于理想零差相干检测的具有单个载波源的实施方案；
图11所示为用于理想零差相干检测的具有单个载波源的又一实施方案；以及
图12所示为大型被测设备或远程收发器和接收器的替代结构。
具体实施方式
在下文中，参考了各方法，这些方法示意地说明于流程图和方框图中作为示例。应理解，结合这些示例图而描述的方法也可以通过系统、设备和/或装置的各实施例轻松地执行。确切地说，很明显，能够执行详细方框图和/或流程图的系统、设备和/或装置不一定限于下文所示和详述的系统、设备和/或装置，而是可为不同的系统、设备和/或装置。术语“第一”、“第二”、“第三”等仅仅用作标记，而并非意图对其标的强加数字要求，也不是要对其标的的重要性进行特定的排序。
图1所示为用于训练协助(TA)信道估计的在净荷数据103之间包含常规训练序列块(TS块)101的信号的典型结构。
可以从相位和振幅以及两个偏振方面描述描述光“单模”传输信号，振幅和相位分别表示为复数的实部和虚部。单模光纤支持两个偏振模。相应地，任意线性(无源)光设备，例如光纤、滤波器、复用器(MUX)或相干前端，可以通过其脉冲响应h(t)或其传递函数H(f)进行描述。
了解信道传递函数对于光通信链路的设计而言至关重要，光通信链路包括发射器和接收器终端设备中的部件。在校准阶段、在制作或挂接阶段、在安装期间或连续监控时变信道损害需要了解信道传递函数。
对于电和光通信中的训练辅助(TA)信道估计，常规的训练序列101在净荷数据块103之间发送以从振幅、相位和偏振方面估计信道传递函数并且为时变信道条件中的均衡更新滤波函数。
借助于接收到的频谱R(C1,C2,C3,C4)和训练序列S(C1,C2,C3,C4)的已知发送频谱，接收器通过公式(1)估计信道。
对于2x2信道矩阵的四个未知变量的估计，需要四个独立等式。使用正交序列S(C1)和S(C3)以及S(C2)和S(C4)满足该要求并表示为Amalouti方案。每个序列S(C1,C2,C3,C4)的长度应当至少覆盖信道脉冲响应(CIR)长度。
然而，替代结构通过对信道估计的相关处理在每个偏振只需要单个序列。每个块的长度覆盖信道脉冲响应(CIR)的至少两倍。该方案只需要单个训练时隙。通过对估计的脉冲响应进行加窗，获取2x2信道矩阵的4个分量。
图2所示为具有包含延长的保护间隔的正交循环信号图案C1和C2(C1的偏移版本)的可能训练结构。根据信道估计，频域(FD)滤波器抽头可以通过公式(2)由迫零(ZF)方案进行计算：
以及通过公式(3)由最小均方差(MMSE)方案进行计算。
其中(·)-1和(·)H分别表示复共轭(埃尔米特)转置和逆复共轭转置。σn 2和σs 2是应当在接收器处进行估计的噪声和信号功率。
ZF方案是信道特征的纯逆，这可能导致振幅失真情况下的噪声增强。MMSE方案是噪声抑制和ISI抵消之间的最佳均衡。为了提取训练序列，可以执行之前的成帧同步。此外，可应用连续信道估计的平均化或者训练序列TS以压制静态信道条件中的噪声影响。
由于信道符号间干扰(ISI)中的色散，随机数据符号可以泄露到训练符号中。因此，在训练序列周围使用保护间隔。对于数据传输，信道估计的开销保持尽可能小。盲数据恢复方法对TA信道估计作出补充。
描述了提供使用CAZAC序列和数字信号处理DSP的大范围信道表征的信道探测器。训练序列的属性影响信道估计，从单级或Alamouti方案之间的比较中可以看出。训练序列利用可能由调制器生成的信号星座点。此外，恒定的信号振幅允许在最优范围中驱动调制器和发射器放大器并避免传输期间的功率波动和光学(光纤)非线性。对于训练序列的同步，即检测随机数据内的训练序列，零自相关和正交性可以相对于其它偏置信号位于CIR长度内。
所谓的恒包络零自相关(CAZAC)信号满足这些条件并且可用于信道估计。次优训练序列设计导致较差的信道估计。
示例性CAZAC训练序列生成器具有以下特征：
-离散时间样本n＝0,1,…,N–1；
-c(n)＝exp{j2pi/sqrt(n)(mod(n,sqrt(N))+1)(floor(n/sqrt(N)+1)}；
-如果sqrt(N)是整数：训练序列的信号星座点是指相移键控(PSK)调制的复系数；
-具有恒定振幅和单个非零自相关的循环序列；以及
-自相关属性导致白频谱，这样信道中的每个频谱分量同样受到训练序列信号的影响。这产生了信道带宽内的最优信道估计。
图3所示为形成8-PSK信号星座的长度为64的恒包络零自相关(CAZAC)序列的星座图。
图4所示为在虚部和实部的复数分量方面，长度为64的示例性CAZAC序列。
在设备表征的训练序列信道估计中，多载波信号可以用于与具有循环前缀和成帧同步的正交频分复用(OFDM)传输相关的信道估计。最优训练序列可以通过偏振分集进行应用(随机OFDM符号)。可以利用可调谐激光器使得测量不局限于电接收带宽。
图5所示为在振幅301和相位303方面表征光部件的部分信道估计的示例。
光网络分析器或光信道探测器允许使用可调谐激光器源、训练信号传输和数字信号处理进行大范围信道表征和性能预测。单个激光器源可以用作进行信号调制的载波并用作接收器RX的偏振分集90度混合器中的本地振荡器LO。可以调谐激光器源以扫描频谱中的任意所需点。此外，光信道探测器可以发送为信道估计优化的循环训练序列，例如用于2x2MIMO信道的CAZAC。在偏振分集光90度混合器和模数转换器ADC在电接收器的带宽内连续执行信道估计之后在载波信号扫描期间合成所有估计以提供大范围信道估计。通过调谐激光器，每个信道估计都有频移。连续信道估计的叠加允许重建高带宽信道。此外，平均化可以提高估计。
图6所示为基于重叠信道估计的不同载波频率的连续信道估计和大范围信道表征合成的方案。频率范围601受接收器限制。连续信道估计的叠加允许平均化。
图7所示为接收器带宽703内的高速测量701。在接收器带宽703内，高速信道表征受到训练序列的重复率和训练序列的长度的限制。在接收器带宽703内，可以实现估计的时间带宽积，意味着较长的训练序列将以较低的重复率，即较低的时间分辨率为代价，产生较好的频谱分辨率。相比之下，具有较高重复率的较短训练序列TS允许更快速地跟踪时间变化但是代价是较低的分辨率。取决于信道要求，时间分辨率和频率分辨率可以相应地进行优化。
图8所示为具有由训练重复率给出的时间分辨率和由训练序列长度给出的频率分辨率的时间带宽积的图解。信道估计可以用于表征高带宽上的无源光部件，即电接收器的带宽+本地振荡器和发射器激光器的调谐。
CAZAC序列，例如单载波调制的使用采用恒模调制，例如具有单位振幅的相移键控，这避免了例如正交频分复用OFDM信号的较大峰值平均功率比PAPR和限幅。
采用的具有OFDM调制的伪噪声PN序列还生成白频谱。增加了测量速度，因为具有纳秒级时长的每个训练序列提供了完整的估计。此外，提高了分辨率，这由训练序列长度相对于数字采样而定义。对于传输信道表征和性能估计，光探测器可以实现为独立的测量设备，这独立于任意供应商/运营商的现有网络基础设施并且方便使用，例如通过即插即用方式。
可以最高可能速率执行信道估计，因为训练序列TS之间没有应用数据。此外，当应用循环训练序列TS和单级TS方案时，没有使用保护间隔GI。另外，没有使用OFDM传输所需的循环前缀。
如果应用了循环单级训练序列方案，即不限制载波干扰比CIR长度公差，那么不需要准确的训练序列同步，因为完整的训练序列长度内的任意位置执行有效的信道估计。接收到的TS和应用于信道估计的TS的不同位置导致时延，这对于多数信道表征不重要并且可以通过定时估计删除。
图9所示为经典频率扫描和根据本发明的频率扫描的对比。
在经典频率扫描中，即使在GHz带宽内扫描过程也需要较长的时间。一个设备通常包括发射器901和接收器903。发射器901包括激光器和调制器。接收器903包括激光器和解调器。
使用发射器和接收器激光器偏移的内差检测需要在接收器中进行数字载波恢复并且会导致激光线宽和载波漂移问题。对于高速跟踪，例如，由恒模算法CMA/最小均方LMS进行的噪声容限通告NTA信道估计相对较慢。训练辅助信道估计被净荷数据和慢测量结果中断。载波是静态的，即没有频率扫描。
在激光器调谐和训练中，接收器带宽内的瞬时高速测量是瞬时可能的。测量速度由训练序列长度和分辨率的时间/带宽积定义。扫描允许超过电RX带宽(如若需要)的大范围测量。使用TX和RX中具有相同漂移和线宽但不存在激光器损伤影响的零差装置。
与经典的最先进的技术相比，可以实现以下优势。
可能的实施方案使用单个激光器源用于信号载波和数字相干接收器中的LO。这提供了理想的零差相干检测。可调谐激光器的驱动器可以控制载波频率。知晓RX处的驱动信号允许在扫描期间简单地合成估计的信道。已知的载波频率等于估计的信道传递函数的已知中心频率。如果与TS时间相比扫描时间较慢，那么通常在速度为28GBaud时，连续信道估计大部分重叠使得在不知晓驱动信号的情况下合成也是有可能的。可以通过使用相邻信道估计的相干性盲目地采用合成。
可调谐激光器可用于全L或C波段中的扫描。由于内差装置，考虑到足够高的符号率，激光器的谱线宽度发挥的作用较小。TS生成器根据时间和频率分辨率的要求以及根据调制器级施加的限制为TS提供了模式。调制器级相对于振幅、相位和偏振调制信号以发送偏分复用正交PDM相移键控PSK信号。TS在RX处已知并且具有CAZAC属性的循环训练序列TS用于最优信道估计。
图10所示为用于理想零差相干检测的具有单个载波源的可能实施方案。光信道探测器1000包括光信道探测发射器(TX)装置1001和相干光信道探测接收器(RX)装置1011。
光信道探测发射器装置1001包括，作为光信号发生器1003的可调谐激光器、调制器1005。可选地，装置1001可进一步地包括驱动器1007和训练序列，TS，提供器1009。
相干光信道探测接收器装置1011包括用于信道估计和合成的偏振分集90度混合器1013、模数转换ADC级1015(DSO)和数字信号处理器DSP 1017。
在零差数字相干探测和模数转换ADC之后，可以在数字信号处理(DSP)级1017中使用接收到的信号的数字采样和量化表示用于连续的信道估计。该装置未在本地振荡器LO和接收到的信号之间的载波频率中显示差别。因此，不需要数据或模拟载波恢复。
发射器TX 1001和接收器RX 1011中的部件所造成的任意相位偏移或任意设备缺陷可以在无需被测设备(DUT)1019的情况下通过背靠背测量进行校准。该校准还允许将估计延伸靠近至电带宽限制的阻带，因为该区域中的衰减和相位失真可以由校准测量进行补偿。或者，受带宽限制影响的经估计的信道的边带可以在估计中忽略。
接收到的训练序列和用于信道估计的已知训练序列之间的定时误差可以通过数据辅助DA定时恢复等数字定时估计算法简单地估计出，或者由于重复的训练序列的常规模式所以很简单。
模数转换器ADC 1015可以通过后续离线处理在突发模式下操作，这限制了突发采样时间的测量时间但是缓解了用于高速处理的数字信号处理DSP状况。
或者，可以在模数转换器ADC 1015中执行连续采样以及在数字信号处理DSP 1017中进行后续高速处理。56GSamples/s的采样率是可以实现的，其中接收带宽超过20GHz(单边)。
训练序列的长度定义了数字信号处理器DSP 1017中的快速傅里叶变换FFT的长度NFFT用于信道传递函数的估计。考虑到模数转换器ADC 1015中的恒定采样率Rs，实现了频谱分辨率Df＝Rs/NFFT。同时，Df指训练序列的最大可能重复率并给出了时间分辨率Dt＝1/Df。在采样率为56GSamples/s(具有每个符号2个样本的过采样)并且训练序列长度为64个符号(NFFT＝128个样本)时，可以约2.286ns的时间分辨率获取频谱分辨率Df＝437.5MHz。
该方法可以应用于相对振幅、相位和偏振表征所有线性损伤的大范围信道估计。它适用于光纤布拉格光栅FBG，MUX、DEMUX、WSS、OADM、整形器等光纤，用于差分检测的时延干涉仪、偏振分集90度混合器等所有类型的干涉仪等的精确、准确和可靠表征；光纤表征，例如差分群时延DGD或高带宽上的偏振相关损耗PDL频谱，这些对于高带宽信道或兆位传输非常重要；以及跟踪电接收带宽(无激光器的频率扫描)内的快速时变信道变化，例如允许监控振动敏感度。此外，该方法可以应用于转发器的工厂校准。
图11所示为用于理想零差相干检测的具有单个载波源的可能实施方案。光信道探测器1100包括光信道探测发射器(TX)装置1101和相干光信道探测接收器(RX)装置1111。
光信道探测发射器装置1101包括可调谐激光器，例如光信号发生器1103、调制器1105。可选地，装置1101可进一步包括驱动器1107和训练序列TS提供器1109。
相干光信道探测接收器装置1111包括用于信道估计和合成的第一光接收器1112a、第二光接收器1112b、偏振分集90度混合器1113、模数转换ADC级1115(DSO)和数字信号处理器DSP1117。
可调谐激光器1103将光载波信号提供给调制器1105和第一光发射器1104。调制器1105将调制的光信号提供给第二光发射器1106。训练序列提供器1109连接到DSP1117。
第一光发射器1104经由第一光信道连接到第一光接收器1112a。第二光发射器1106经由第二光信道连接到第二光接收器1112b。第一光接收器1112a将光载波信号提供给90度混合器1113，第二光接收器1112b将调制的光信号提供给90度混合器1113。90度混合器1113将下转换后的信号提供给ADC级1115。ADC级1115连接到DSP1117。
图12所示为大型被测设备(DUT)或远程收发器TX和接收器RX的替代结构。大尺寸“DUT”为例如，具有跨过几千公里的若干链路的光纤传输信道。在这种情况下，可以考虑下列替代性实施方案：
B1)：将发射器TX/RX激光器调谐至ITU栅格和发送调制的训练序列(CAZAC)。允许单向，例如具有单独TX/RX或联合2xTX/RX双向，例如同时获取前向信道和后向信道。由于激光线宽和本地振荡器频率偏移LOFO，这需要接收器数字信号处理器RX DSP中的复杂载波恢复。
B2)：使用相同TX激光器环回训练序列和调谐至任何载波频率。可以对传播延迟进行校准。使用具有双倍长度的信道，向内传输和向外传输使用相同光纤。
B3)：仅环回激光器并且调谐至任何载波频率。可以校准激光传播延迟并且不需要载波恢复DSP。或者，在TX中，接收到的主激光器使用锁相环PLL驱动被频率和相位锁定的从激光器。
可以使用协作TX/RX和激光器元件的其它组合。
另一应用是性能预测器。在多数情况下不可能预测性能和给出整体容限。如果容限过大，那么由于快SOP或大DGD，即使具有该“大”容限，规划的网络有时不工作。因此，在规划之前具有更多链路的信息是有利的。
基于CAZAC序列的信道估计表示在振幅、相位和偏振方面的链路的所有属性。CAZAC序列越长，信道传递函数的一次捕捉的分辨率越高。所有次级参数例如色度色散、斜度、偏振模色散PMD、偏振相关损耗PDL、偏振态SOP和光信噪比都可从估计的信道传递函数推导得出。
通过使用估计的OSNR，可以预测任何调制格式的预前向纠错FEC误码率BER性能，包括每种调制格式的容限。对于特殊训练序列，可以模仿某些调制格式，即数据调制和训练序列的相同星座。在这种情况下，可以直接获取预FEC BER，例如看起来像正交相移键控QPSK数据的长度为16的CAZAC。
由于已知训练序列，因此可以高准确度估计相位噪声。调谐发送的调制信号的发射功率还允许对非线性阈值的准确估计。此外，载波可以采用性能预测器以调查现有网络的容限和优化网络。
供应商可以利用该工具调查现有网络的属性以供使用相干技术和使用高阶调制格式规划升级。这支持供应商投标项目，因为载波可以提供仅网络参数，例如光纤类型、跨度距离、放大节点的位置、动态光分插复用ROADM节点的位置。
光信道特征的布置可以使用可调谐激光器源，例如载波信号和本地振荡器，并且在偏振分集相干检测和模/数转换之后采用数据辅助信道估计。此外，来自不同载波波长的连续信道估计的合成对于高宽带测量而言是可能的。采用数据辅助信道估计是可能的但不限于相干零差检测，即单个可调谐激光器源用于TX调制和LO。
利用特殊训练序列是可能的但不限于循环训练序列，不限于两个偏振中每个偏振中的恒包络和任意相位调制以及不限于每个偏振中单级偏移半个训练长度。
根据一些实施形式，本发明提供对光信道的有效估计，光信道的特征在于具有相干检测和数字信号处理的复数值多入多出(MIMO)传输。
缩略语
PDM 偏分复用
(D)QPSK (差分)正交相移键控
CD 色散
PMD 偏振模色散
PLL 锁相环
FD 频域
TD 时域
FFT 快速傅立叶变换
IFFT 快速傅立叶反变换
DFT 离散傅里叶变换
DSP 数字信号处理
ADC 模/数转换器
FIR 有限脉冲响应
LO 本地振荡器
FO 频率偏移
DUT 被测设备
PMD 偏振模色散
sps 每个符号的样本
FFW 前馈
FB 后馈
SOP 偏振态
PDL 偏振相关损耗
DGD 差分群时延
FEC 前向纠错
BER 误码率
CPE 载波相位估计
I 同相
Q 正交
DA 数据辅助
NDA 非数据辅助
CAZAC 恒包络零自相关
PN 伪噪声
DAC 数模转换器
ZF 迫零
MMSE 最小均方差
MIMO 多入多出
DSO 数字采样示波器

Claims (14)

1.光信道探测发射器装置(1001)，包括：
光信号发生器(1003)，用于生成光载波信号；
光调制器(1005)，用于使用预定的训练序列调制所述光载波信号以获取调制的光信号；
第一光发射器，用于通过第一光信道发送所述光载波信号；以及
第二光发射器，用于通过第二光信道发送所述调制的光信号。
2.根据权利要求1所述的光信道探测发射器装置(1001)，其特征在于，所述光信号发生器(1003)用于根据预定的时频栅格以不同的载波频率在不同时刻生成所述光载波信号。
3.根据权利要求1或2所述的光信道探测发射器装置(1001)，其特征在于，所述光信号发生器(1003)用于在预定的频段中以不同的载波频率生成所述光载波信号。
4.根据权利要求1或2所述的光信道探测发射器装置(1001)，其特征在于，所述光信号发生器(1003)为可调谐激光器。
5.根据权利要求1或2所述的光信道探测发射器装置(1001)，其特征在于，进一步包括驱动(1007)，用于控制所述光信号发生器(1003)以调整所述光载波信号的不同载波频率。
6.根据权利要求1或2所述的光信道探测发射器装置(1001)，其特征在于，所述光调制器(1003)用于使用相同的训练序列在不同时刻调制所述光载波信号。
7.根据权利要求1或2所述的光信道探测发射器装置(1001)，其特征在于，进一步包括训练序列提供器(1009)，用于提供所述预定的训练序列。
8.根据权利要求1或2所述的光信道探测发射器装置(1001)，其特征在于，所述第一光发射器或所述第二光发射器分别包括发射器二极管。
9.相干光信道探测接收器装置(1011)，包括：
第一光接收器(1112a)，用于通过第一光信道接收光载波信号；
第二光接收器(1112b)，用于通过第二光信道接收调制的光信号，所述调制的光信号包括使用预定的训练序列调制的所述光载波信号的接收副本，所述光载波信号的所述接收副本受到所述光信道的影响；
光下转换器(1015)，用于使用所述接收到的光载波信号下转换所述调制的光信号以获取下转换后的信号；以及
信道估计器(1017)，用于基于所述下转换后的信号和所述预定的训练序列估计所述第二光信道的信道特征。
10.根据权利要求9所述的相干光信道探测接收器装置(1011)，其特征在于，所述第一光信道和所述第二光信道是不同的光信道，其中所述第一光信道具有预定的信道特征。
11.根据权利要求9或10所述的相干光信道探测接收器装置(1011)，其特征在于，所述信道特征是信道脉冲响应的信道传递函数。
12.根据权利要求9或10所述的相干光信道探测接收器装置(1011)，其特征在于，进一步包括布置在所述光下转换器(1015)和所述信道估计器(1017)之间的模数转换器。
13.光信道探测器(1000)，包括：
根据权利要求1至8中任一权利要求所述的光信道探测发射器装置(1001)；以及
根据权利要求9至12中任一权利要求所述的相干光信道探测接收器装置(1011)。
14.根据权利要求13所述的光信道探测器(1000)，其特征在于，包括用于连接所述第一光发射器和所述第一光接收器的光连接器。
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