CN105450295B - 监测光信噪比的装置、发射机和通信系统 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例提供一种监测光信噪比的装置、发射机和通信系统。该监测光信噪比的装置包括：信号提取单元和信号处理单元。该信号提取单元用于从接收的信号中提取两个偏振态上的导频信号和非导频信号，在两个偏振态上该导频信号的频率不同，通过该导频信号的频率来区分偏振态；该信号处理单元用于利用该信号提取单元提取出的导频信号和非导频信号获得该两个偏振态上的光信噪比。根据本发明的实施例，通过使得在不同偏振态上导频信号的频率不同，能够更为准确的获得不同偏振态上的光信噪比。

Description

监测光信噪比的装置、发射机和通信系统
技术领域
本发明涉及光通信技术领域，尤其涉及一种监测光信噪比的装置、发射机和相干光通信系统。
背景技术
光信噪比(Optical Signal Noise Ratio，OSNR)无论是在传统的直接检测光通信系统中还是在相干光通信系统中，都是一个可以同系统性能直接相关联的量，因此光信噪比监测技术的研究一直得到广泛的关注。
在传统的通信系统中，光信噪比可以通过分析光信号的光谱来获得。对于包含多个波长的波分复用(Wavelength Division Multiplexing，WDM)系统，本波长的信号功率以及噪声功率可以通过开关本信道的信号光来获得。显然，这样的监测方法中断了传输业务。为了在保证业务的同时进行OSNR监测，传统的方法需要假设噪声的谱是平的，同时传输的信号带宽远小于信道间隔，因此信号和噪声可以选择在不同的频率点进行测量，进而获得对OSNR较准确的估计。
然而，随着光通信容量的提升，相干光通信系统的传输长度和传输速率相比以前都有很大的提升。更多的光节点会导致噪声的频谱形状起伏更大，认为光噪声在频谱上是均匀分布的假设面临更大的挑战。同时，由于信道间隔大幅度缩减，找到一个信号可以忽略的频段来测量噪声功率成为一个不现实的课题。因此，相干通信系统中OSNR的测量成为一个新研究热点。
在相干通信系统中，已有一些方法利用接收到的光场信号来估计OSNR。接收到的信号经过序列同步、色散补偿、均衡、频差去除以及相位噪声去除等一系列数字信号处理算法后，可以恢复出包含噪声的发射信号，假设发送的序列已知(训练序列)或直接判决得到近似的发送序列，那么就可以分别得到信号与噪声的大小，进而估计出系统的OSNR[1]。
日本电报电话公司(Nippon Telegraph&Telephone，NTT)提出了一种基于导频(Pilot)的OSNR估计方法[2]。其中，训练序列被设计成了单频形式，在接收机端通过检测算法可得到该单频的功率以及其周围的噪声的功率谱密度，进而得到该信道光信号的OSNR。
应该注意，上面对技术背景的介绍只是为了方便对本发明的技术方案进行清楚、完整的说明，并方便本领域技术人员的理解而阐述的。不能仅仅因为这些方案在本发明的背景技术部分进行了阐述而认为上述技术方案为本领域技术人员所公知。
下面列出了对于理解本发明和常规技术有益的文献，通过引用将它们并入本文中，如同在本文中完全阐明了一样。
[1]IEEE Photonic Journals2013,pp.6601609
[2]OECC2013,TuR2-4,Digital In-band OSNR Estimation for Polarization-Multiplexed Optical Transmission。
发明内容
目前，在利用接收到的光场信号来估计OSNR的方法中，所获得的噪声除了链路中增加的白噪声外，还包含了由于光纤非线性引入的噪声，因此，存在系统的OSNR被低估了的问题。
对于NTT提出的方法，其缺陷在于：对于有偏振相关衰减的链路不敏感，即通过该方法估计的OSNR值不能代表某个偏振态的OSNR，而实际上信道的性能往往受限于两个偏振态中最差的OSNR。
本发明实施例提供一种监测光信噪比的装置、发射机和通信系统，可较准确地估计有不同偏振态的通信系统的光信噪比。
根据本发明实施例的一个方面，提供一种监测光信噪比的装置，该装置包括：
信号提取单元，该信号提取单元用于从接收的信号中提取两个偏振态上的导频信号和非导频信号，在两个偏振态上该导频信号的频率不同，通过该导频信号的频率来区分偏振态；以及
信号处理单元，该信号处理单元用于利用该信号提取单元提取出的导频信号和非导频信号获得该两个偏振态上的光信噪比。
根据本发明实施例的第二方面，提供一种发射机，该发射机包括：
处理单元，该处理单元用于在承载数据中设置导频信号；
发送单元，该发送单元用于将设置有该导频信号的承载数据向接收机发送，其中，在两个偏振态上该导频信号的频率不同。
根据本发明实施例的第三方面，提供一种通信系统，该通信系统包括发射机和接收机，其中，
该发射机用于在承载数据中设置导频信号，将设置有该导频信号的承载数据向接收机发送，其中，在两个偏振态上该导频信号的频率不同；
该接收机用于根据该导频信号的频率、从接收的信号中提取该两个偏振态上的导频信号和非导频信号，并利用提取出的该导频信号和非导频信息获得该两个偏振态上的光信噪比。
本发明的有益效果在于：发射机向接收机发送包含导频信号的信号，由于不同偏振态上导频信号的频率不同，使得该接收机根据不同偏振态上的导频信号的频率提取该导频信号和非导频信号，从而能够根据提取的该导频信号和非导频信号准确地估计光信噪比。
参照后文的说明和附图，详细公开了本发明的特定实施方式，指明了本发明的原理可以被采用的方式。应该理解，本发明的实施方式在范围上并不因而受到限制。在所附权利要求的精神和条款的范围内，本发明的实施方式包括许多改变、修改和等同。
针对一种实施方式描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施方式中使用，与其它实施方式中的特征相组合，或替代其它实施方式中的特征。
应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、整件、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、整件、步骤或组件的存在或附加。
附图说明
所包括的附图用来提供对本发明实施例的进一步的理解，其构成了说明书的一部分，用于例示本发明的实施方式，并与文字描述一起来阐释本发明的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：
图1是本发明实施例1的发射机的构成示意图；
图2是本发明实施例1中设置导频信号的数据信号的示意图；
图3A和图3B分别是本发明实施例1的根据QPSK信号来选择H偏振态和V偏振态上的码字的示意图；
图4是本发明实施例1的发送数据的流程图；
图5是本发明实施例2的监测光信噪比的装置的构成示意图；
图6是本发明实施例2的信号提取单元的构成示意图；
图7是本发明实施例2的信号处理单元的构成示意图；
图8是本发明实施例2的发射码字时序以及对应的频率谱密度示意图；
图9是本发明实施例2的监测光信噪比的方法流程图；
图10是信号提取方法流程图；
图11是计算光信噪比的方法流程图；
图12是本发明实施例4的通信系统的构成示意图；
图13是本发明实施例4中发射机的构成示意图；
图14是本发明实施例4的接收机的构成示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本申请的各种实施方式进行说明。这些实施方式只是示例性的，不是对本申请的限制。为了使本领域的技术人员能够容易地理解本申请的原理和实施方式，本申请的实施方式以相干光通信系统的OSNR监测为例进行说明。但应该注意的是，本申请的实施方式适用于其他进行OSNR监测的通信系统。
为了解决了现有技术中存在的问题，获得偏振复用系统中两个偏振态上各自的光信噪比，在本实施例中，将发射机端的不同偏振态上的导频信号(pilot)进行区分。这样，接收机可提取每个偏振态上的导频信号和非导频信号，从而能够根据提取的该导频信号和非导频信号准确地估计每个偏振态上的光信躁比。以下结合附图对本申请的实施例进行详细说明。
实施例1
图1是本发明实施例1的发射机的构成示意图。如图1所示，装置100包括：处理单元101和发送单元102；其中，
处理单元101用于在承载数据中设置导频信号；发送单元102用于将设置有该导频信号的承载数据向接收机发送，其中，在两个偏振态上导频信号的频率不同。
在实施例中，该两个偏振态可分别为水平偏振态(H偏振态)和垂直偏振态(V偏振态)。
由上述实施例可知，发射机100可向接收机发送包含导频信号的数据信号，由于不同偏振态上导频信号的频率不同，使得接收机能够根据不同偏振态上的导频信号的频率提取每个偏振态上的导频信号和非导频信号，从而能够根据提取的该导频信号和非导频信号准确地估计每个偏振态上的光信噪比，解决了现有技术中存在的问题。
图2是本发明实施例1中设置导频信号的数据信号的示意图。如图2所示，该数据信号可包括导频信号(Pilot)和非导频信号，该非导频信号为实际传输的数据，称之为承载数据(Payload)，该设置导频信号的数据信号为时域信号。
在本实施例中，可通过任何一种方式使得不同偏振态上的导频信号的频率不同。
例如，为了简化发射机的硬件复杂度，并且考虑到时域信号基于发射信号的星座点，因此，通过选择不同的码字来实现不同偏振态上导频信号的频率的不同。
如图1所示，发射机100还可包括选择单元103，选择单元103用于选择该两个偏振态上的码字，其中，在该两个偏振态上所选择的码字不同。并且，发送单元102根据该两个偏振态上的码字发送包含该导频信号的数据信号。
这样，通过选择不同的码字，使得不同偏振态上的导频信号的频率不同。
例如，选择单元103可从正交相移键控信号或二进制相移键控信号中选择该码字。以下举例说明选择码字的方法：
例1，H偏振态和V偏振态上的码字均选自正交相移键控(QPSK)信号。
H偏振态上的码字和V偏振态上的码字可分别为选择的4个星座点，对于不同偏振态，该4个星座点不同，这样该H偏振态上的码字和V偏振态上的码字就不同。
图3A和图3B分别是本发明实施例1的根据QPSK信号来选择H偏振态和V偏振态上的码字的示意图。如图3A所示，H偏振态上的码字可为顺时针选择4个星座点(依次为1、2、3、4)；如图3B所示，V偏振态上的码字可为逆时针选择4个星座点(依次为4、3、2、1)。这样，H偏振态和V偏振态对应的导频信号的频率分别是正1/4波特率、负1/4波特率。
此外，H偏振态和V偏振态上的码字的选择方式不限于上述方式，例如，H偏振态仍为图3A所示的4个星座点，依次为1、2、3、4，而V偏振态上的码字也为选择的4个星座点，但其顺序依次为1、3、4、2。依次类推，此处不再一一列举。
例2，H偏振态和V偏振态上的码字均选自二进制相移键控信号(BPSK)信号，记为(+，-)。
例如，H偏振态上的码字为(+-+-+-+-)，V偏振态上的码字为(++--++--++--++--)，这样，H偏振态对应的导频信号的频率为+1/2波特率以及-1/2波特率，而V偏振态上对应的导频信号的频率为+1/4波特率和-1/4波特率。
此外，H偏振态和V偏振态上的码字的选择方式不限于上述方式，例如，根据发射机脉冲形状的不同，可能还有+3/4波特率以及-3/4波特率的频率分量，此处不一一例举。
在本实施例中，选择单元103为可选部件，在已经选择码字的情况，可省略该部件。
下面结合附图对实施例中装置100的工作流程进行详细说明。
图4是本发明实施例1的发送数据的流程图。如图4所示，发射机100在发送数据时，该发送数据的方法包括：
步骤401，在承载数据中插入导频信号；
在本实施例中，在每个偏振态上，发射机100的处理单元101在承载数据(payload)中插入导频信号，如图2所示；此外，该承载数据可在信号发生器中生成，与现有技术类似，此处不再赘述。
步骤402，选择两个偏振态上的码字，在该两个偏振态上所选择的码字不同；
在本实施例中，发射机100的选择单元103选择该两个偏振态上的码字，在该两个偏振态上所选择的码字不同；
这样，通过在不同偏振态上选择不同的码字，可使得导频信号的频率不同，从而区分出不同偏振态上的导频；具体选择码字的方法如上述实施例所述，此处不再赘述。
步骤403，向接收机发送包含导频信号的承载数据；
在本实施例中，发射机100的发送单元102向接收机发送包含该导频信号的数据信号，由于不同偏振态上导频信号的码字不同，因此，不同偏振态上的导频信号的频率不同。
由上述实施例可知，发射机向接收机发送包含导频信号的数据信号，由于不同偏振态上导频信号的频率不同，因此，能够使接收机获得在不同偏振态上的光信噪比，解决了现有技术中存在的问题。
实施例2
图5是本发明实施例2的监测光信噪比的装置构成示意图。如图5所示，装置500包括：信号提取单元501和信号处理单元502；其中，
信号提取单元501用于从接收的信号中提取两个偏振态上的导频信号和非导频信号，在两个偏振态上该导频信号的频率不同，通过该导频信号的频率来区分偏振态；
信号处理单元502，用于利用信号提取单元501提取出的导频信号和非导频信号获得该两个偏振态上的光信噪比。
由上述实施例可知，装置500可接收包含导频信号的发射信号，由于不同偏振态上导频信号的频率不同，使得装置500能够根据不同偏振态上的导频信号的频率提取每个偏振态上的导频信号和非导频信号，从而能够根据提取的该导频信号和非导频信号准确地估计每个偏振态上的光信噪比，解决了现有技术中存在的问题。
在本实施例中，接收到的该信号为设置有导频信号的数据信号，其构成如实施例1、图2所示，此处不再赘述。
在本实施例中，由于不同偏振态上的导频信号的频率不同，可通过该导频信号的频率来区分不同的偏振态。因此，信号提取单元502可根据该导频信号的频率来提取不同偏振态上的导频信号和非导频信号。
图6是本发明实施例2的信号提取单元502的构成示意图。如图6所示，信号提取单元502包括：信息获取单元601、第一计算单元602和第二计算单元603；其中，
信息获取单元601用于根据该导频信号的频率，从接收到的信号中取得每个偏振态上的两个频点的幅度值；
第一计算单元602用于对由该幅度值构成的传输矩阵求逆；以及
第二计算单元603用于将该传输矩阵的逆矩阵乘以接收到的信号，以获得两个偏振态上的导频信号和非导频信号。
在本实施例中，由于接收到的信号是时域信号，信息获取单元601可以对接收到的信号的时域波形进行傅立叶变换，将该时域信号变为频域信号，从而可获得两个偏振态上的两个频点的幅度值。
在本实施例中，该两个频点是指该两个偏振态上的导频信号的频率，该两个频点的幅度值是指该两个不同的偏振态上的导频信号的频率对应的幅度值。这样，获得的4个幅度值可构成一个传输矩阵H，该传输矩阵可如公式(1)所示：
在本实施例中，例如，在发射端，两个偏振态为H偏振态和V偏振态，两个偏振态上的导频信号(Pilot)分别记为PilotH和PilotV；在接收端，两个偏振态为X偏振态和Y偏振态。这样，在公式(1)中，h11为X偏振态上PilotH的分量，h12为X偏振态上PilotV的分量，h21为Y偏振态上PilotH的分量，h22为Y偏振态上PilotV的分量。
在本实施例中，第一计算单元602对传输矩阵H求逆，以获得传输矩阵H的逆矩阵H-1，第二计算单元603将逆矩阵H-1乘以接收到的时域信号，从而得到偏振解复用后的信号，即两个偏振态上的导频信号和非导频信号。
在本实施例中，为了获得两个偏振态上的OSNR，并且不受非线性的影响，信号处理单元503分别在两个偏振态(X和Y)上的导频信号出现的时间计算噪声功率，在承载数据(payload)的时间段计算信号功率。
图7是本发明实施例2的信号处理单元503的构成示意图。如图7所示，信号处理单元503包括：第三计算单元701、第四计算单元702和第五计算单元703；其中，
第三计算单元701用于利用导频信号估计该两个偏振态上的噪声功率；
第四计算单元702用于利用非导频信号估计该两个偏振态上的信号功率；以及
第五计算单元703用于利用该两个偏振态上的噪声功率、信号功率获得该两个偏振态上的光信噪比(OSNR)。
图8是本发明实施例2的发射码字时序以及对应的频率谱密度示意图。如图8所示，假设噪声在频带范围内是均匀分布，噪声功率等于噪声的功率谱密度乘频谱宽度。这样，第三计算单元701可将每个偏振态上的噪声的功率谱密度乘以频谱宽度来获得该偏振态上的噪声功率。其中，该噪声的功率谱密度可以通过对非导频信号频点上的噪声功率进行平均而得到，频谱宽度是指图8中横坐标上阴影部分的长度。在本实施例中，为了能够容忍一定的频差(或残余频差)，导频信号的频点可以向左右扩展数个频点。
在本实施例中，两个偏振态(偏振方向)上的信号功率的计算选择在承载数据(payload)时间段。这是因为，光传输链路中往往包含数个光滤波器。由于导频信号(Pilot)所在频点的衰减不等于信号的平均损耗，因此在接收机端导频信号(pilot)的功率并不等于信号的功率。在承载数据(payload)时间段计算得到的功率等于信号功率与噪声功率的和。因此，结合第三计算单元701得到的噪声功率，就可以得到两个偏振态上的信号功率。
这样，第四计算单元702可利用在承载数据(payload)时间段计算得到的两个偏振态上的功率减去第三计算单元701计算获得两个偏振态上的噪声功率，得到该两个偏振态上的信号功率。
在本实施例中，第五计算单元703可利用两个偏振态上的噪声功率、信号功率来获得该两个偏振态上的光信噪比。其中可利用现有的任何一种方法来获得该光信噪比，以下举例说明：
例如，通过公式(2-1)和(2-2)分别获得该两个偏振态(X和Y偏振态)上的光信噪比：
OSNRX＝10*log10(SX/nX)-10*log10(12.5e9/Bandwidth) (2-1)
OSNRY＝10*log10(SY/nY)-10*log10(12.5e9/Bandwidth) (2-2)
其中，X表示X偏振态；Y表示Y偏振态，SX和SY分别为信号功率，OSNRX和OSNRY分别为X偏振态和Y偏振态上的光信噪比；nX和nY分别为X偏振态和Y偏振态上的噪声功率，Bandwidth为信号带宽，数值12.5e9是因为OSNR计算中需要考察12.5GHz频带宽度内的噪声功率，但该数值12.5e9可根据具体的频带宽带进行调整。
但本发明实施例不限于上述公式(2-1)和(2-2)的方式，还可采用其他方式来获得两个偏振态上的光信噪比，此处不再一一列举。
由上述实施例可知，由于不同偏振态上的导频信号的频率不同，因此，在接收端可根据该导频信号的频率来区分两个偏振态，并提取导频信号和非导频信号，利用该导频和非导频信号计算两个偏振态上的光信噪比。
此外，在本实施例中，在发射机发送的信号经过链路传输后，接收机接收到的信号中可包含多种线性和非线性损伤，因此，在信号提取单元502提取不同偏振态上的导频信号和非导频信号之前，还可以对接收到的信号进行相应的处理，如补偿接收信号的残余色散、接收机的不平衡效应以及接收机与发射机之间的频率偏差频和相位噪声等。在这种情况下，信号提取单元502从经过处理后的信号中提取不同偏振态上的导频信号和非导频信号。
这样，装置500还可包括色散补偿器，用于对接收到的信号进行色散补偿；均衡器，用于对链路中的线性损伤作自适应补偿；频差补偿器，用于对解复用的信号的频差进行估计和补偿；相位补偿器，用于对进行频差补偿后的信号进行相位补偿等(图中未示出)。
在本实施例中，上述各个器件为可选部件。此外，导频信号在时域上的时间取决于信号的波特率与激光器线宽的比值，并且在常用的设置下，如在32GBaud、线宽1MHz的设置下，一般100个符号内频差和相位噪声对OSNR的估计没有影响。这样，由于该导频信号本身是单频信号，在时域上时间不是很长，因此，频差和相位噪声在这段时间上可以认为对OSNR的估计是没有影响的。这样，上述频差补偿和相位噪声补偿可以省略，即可忽略频差补偿器和相位噪声补偿器。
在本实施例中，可采用现有的任何一种技术对接收到的信号进行上述处理，例如，参考文献“Experimental Investigation of Training Sequence for AdaptiveEqualizer Initialization in DP-16QAM System，ECOC2013，TU.1.E.4”中所述，现将其内容合并于此，此处不再赘述。
图9是本发明实施例2的监测光信噪比的方法流程图。如图9所示，包括：
步骤901，从接收的信号中提取两个偏振态上的导频信号和非导频信号，在两个偏振态上该导频信号的频率不同，通过该导频信号的频率来区分偏振态；
在本实施例中，信号提取单元501提取两个偏振态上的导频信号和非导频信号，以下参照附图10所示的流程对该提取方法进行说明。
步骤902，利用提取出的该导频信号和非导频信号获得两个偏振态上的光信噪比；
在本实施例中，信号处理单元502用于利用提取出的该导频信号和非导频信号获得所述两个偏振态上的光信噪比，以下参照附图11所示的流程获得光信噪比的方法进行说明。
此外，在本实施例中，在步骤901之前，还方法还可包括步骤：
对接收到的信号进行处理，这些处理包括：补偿接收信号的残余色散、接收机的不平衡效应、以及接收机与发射机之间的频率偏差和相位噪声等。在这种情况下，在步骤901中，信号提取单元501从经过处理后的信号中提取不同偏振态上的导频信号和非导频信号。
图10是信号提取方法流程图。如图10所示，包括：
步骤1001，根据该导频信号的频率、从接收到的信号中取得每个偏振态上的两个频点的幅度值；
在本实施例中，信号获取单元601取得该幅度值，具体的方法如上所述，此处不再赘述。
步骤1002，对由上述幅度值构成的传输矩阵求逆；
在本实施例中，第一计算单元602对该传输矩阵求逆。
步骤1003，将该传输矩阵的逆矩阵乘以接收到的信号，以获得该两个偏振态上的导频信号和非导频信号；
在本实施例中，第二计算单元603将该传输矩阵的逆矩阵乘以接收到的信号。
图11是获得光信噪比的方法流程图。如图11所述，包括：
步骤1101，利用提取出的导频信号估计两个偏振态上的噪声功率；
在本实施例中，第三计算单元701来估计该两个偏振态上的噪声功率，具体的估计方法如上述实施例所述，此处不再赘述。
步骤1102，利用提取出的非导频信号估计该两个偏振态上的信号功率；
在本实施例中，第四计算单元702估计该两个偏振态上的信号功率，具体的估计方法如上述实施例所述，此处不再赘述。
步骤1103，利用该两个偏振态上的噪声功率、信号功率获得该两个偏振态上的光信噪比；
在本实施例中，第五计算单元703计算该两个偏振态上的光信噪比，具体的计算方法如上述实施例，公式(2-1)和(2-2)所述，此处不再赘述。
由上述实施例可知，由于不同偏振态上的导频信号的频率不同，因此，在接收端可根据该导频信号的频率来区分两个偏振态，并提取导频信号和非导频信号，利用该导频和非导频信号计算两个偏振态上的光信噪比。
实施例3
本发明实施例3还提供一种接收机，该接收机包括实施例2所述的监测光信噪比的装置500，其构成如实施例2所述，此处不再赘述。
由上述实施例可知，接收机接收到发射机发送的信号后，可根据不同偏振态上的导频信号的频率提取每个偏振态上的导频信号和非导频信号，从而能够根据提取的该导频信号和非导频信号准确地估计每个偏振态上的光信噪比，解决了现有技术中存在的问题。
实施例4
图是本发明实施例4的相干光通信系统的构成示意图。如图12所示，相干光通信系统1200包括发射机1201、接收机1202以及发射机1201和接收机1202之间的链路1203；其中，接收机1202的构成如实施例3所示，其内容被合并于此，此处不再赘述。
在本实施例中，发射机1201可为实施例1所述的发射机100，其内容被合并于此，此处不再赘述。
图13是本发明实施例4的发射机的构成示意图。如图13所示，发射机1201包括：信号生成器1301、导频信号设置单元1302、数模转换单元1303以及光调制器单元1304，其中：
信号生成器1301根据发送数据生成数字信号，导频信号设置单元1302，在生成的数字信号中设置如上述实施例所述的导频信号。数模转换单元1303对该数字信号进行数模转换。光调制器单元1304以该数模转换单元1303转换后的信号作为调制信号对光进行调制。
在本实施例中，导频信号设置单元1302相当于图1中的处理单元101，在已生成的数据信号中插入导频信号；数模转换单元1303、光调制器单元1304相当于图1中的发送单元103，此外，还可包括发射机1201还可包括选择单元1305，光调制器单元1304根据选择单元1305选择的码字进行信号调制，使得不同偏振态上的导频信号的频率不同。
图14是本发明实施例4的接收机的构成示意图。如图14所示，接收机1202可为实施例3所述的接收机，其内容被合并于此，此处不再赘述。
此外，在发射机1201发送的信号经过链路1203传输后，接收机1202接收到的信号中可包含多种线性和非线性损伤，因此，在监测光信噪比的装置1413提取不同偏振态上的导频信号和非导频信号之前，还可以对接收到的信号进行相应的处理，如补偿接收信号的残余色散、接收机的不平衡效应、以及接收机与发射机之间的频率偏差和相位噪声等。
例如，在本实施例中，频差和相位噪声对OSNR的估计没有影响，如图14所示，接收机1202包括：
前端，其作用是将输入的光信号转换为两个偏振态上的基带信号，在本发明实施例中，该两个偏振态可包括X偏振态和Y偏振态。
如图14所示，该前端包括：本振激光器1410、光混频器(Optical90deg hybrid)1401、光电检测器(O/E)1402和1404、1406和1408、数模转换器(ADC)1403和1405、1407和1409，其中，本振激光器1410用于提供本地光源，光信号经光混频器(Optical90deghybrid)1401、光电检测器(O/E)1402和1404、数模转换器(ADC)1403和1405转换为一个偏振态上的基带信号；该光信号经光混频器(Optical90deg hybrid)1401、光电检测器(O/E)1406和1408、数模转换器(ADC)1407和1409转换为另一个偏振态上的基带信号；其具体过程与现有技术类似，此处不再赘述。
此外，接收机1202还包括：色散补偿器1411、均衡器1412，其作用如实施例2所述，现将其内容合并于此，此处不再赘述。
此外，如果频差和相位噪声对OSNR的估计有影响，接收机1202中也可以包括频差补偿器和相位噪声补偿器(图中未示出)。
由上述实施例可知，在相干光通信系统中通过导频信号的频率来区分两个偏振态，能够计算在两个偏振态上的光信噪比，从而在相干光通信系统中得到更为准确的光信噪比值。
本发明以上的装置和方法可以由硬件实现，也可以由硬件结合软件实现。本发明涉及这样的计算机可读程序，当该程序被逻辑部件所执行时，能够使该逻辑部件实现上文所述的装置或构成部件，或使该逻辑部件实现上文所述的各种方法或步骤。本发明还涉及用于存储以上程序的存储介质，如硬盘、磁盘、光盘、DVD、flash存储器等。
以上结合具体的实施方式对本发明进行了描述，但本领域技术人员应该清楚，这些描述都是示例性的，并不是对本发明保护范围的限制。本领域技术人员可以根据本发明的精神和原理对本发明做出各种变型和修改，这些变型和修改也在本发明的范围内。
关于包括以上实施例1～4的实施方式，还公开下述的附记：
1、一种监测光信噪比的方法，所述方法包括：
从接收的信号中提取两个偏振态上的导频信号和非导频信号，在两个偏振态上所述导频信号的频率不同，通过所述导频信号的频率来区分偏振态；
利用提取出的所述导频信号和非导频信号获得所述两个偏振态上的光信噪比。
2、根据权利要求1所述的方法，其中，所述从接收的信号中提取两个偏振态上的导频信号和非导频信号包括：
根据所述导频信号的频率、从所述信号中取得每个偏振态上的两个频点的幅度值；
对由所述幅度值构成的传输矩阵求逆；
将所述传输矩阵的逆矩阵乘以接收到的信号，以获得所述两个偏振态上的导频信号和非导频信号。
3、根据权利要求1所述的方法，其中，所述利用提取出的所述导频信号和非导频信号获得所述两个偏振态上的光信噪比包括：
利用所述导频信号估计所述两个偏振态上的噪声功率；
利用所述非导频信号估计所述两个偏振态上的信号功率；以及
利用所述两个偏振态上的噪声功率、信号功率获得所述两个偏振态上的光信噪比。
4、一种信号发送的方法，所述方法包括：
在承载数据中设置导频信号；
将设置有所述导频信号的承载数据向接收机发送，其中，在两个偏振态上所述导频信号的频率不同。
5、根据权利要求4所述的方法，其中，所述方法还包括：
选择所述两个偏振态上的码字，其中，在所述两个偏振态上所述码字不同；
并且利用选择的所述两个偏振态上的码字发送包含所述导频信号的承载数据。
6、根据权利要求5所述的方法，其中，从正交相移键控信号或二进制相移键控信号中选择所述码字。
7、一种监测光信噪比的装置，所述装置包括：
信号提取单元，所述信号提取单元用于从接收的信号中提取两个偏振态上的导频信号和非导频信号，在两个偏振态上所述导频信号的频率不同，通过所述导频信号的频率来区分偏振态；以及
信号处理单元，所述信号处理单元用于利用所述信号提取单元提取出的所述导频信号和非导频信号获得所述两个偏振态上的光信噪比。
8、根据权利要求7所述的装置，其中，所述信号提取单元包括：
信息获取单元，所述信息获取单元用于根据所述导频信号的频率、从所述信号中取得每个偏振态上的两个频点的幅度值；
第一计算单元，所述第一计算单元用于对由所述幅度值构成的传输矩阵求逆；以及
第二计算单元，所述第二计算单元用于将所述传输矩阵的逆矩阵乘以接收到的信号，以获得所述两个偏振态上的导频信号和非导频信号。
9、根据权利要求8所述的装置，其中，所述信号处理单元包括：
第三计算单元，所述第三计算单元用于利用所述导频信号估计所述两个偏振态上的噪声功率；
第四计算单元，所述第四计算单元用于利用所述非导频信号估计所述两个偏振态上的信号功率；以及
第五计算单元，所述第五计算单元用于利用所述两个偏振态上的噪声功率、信号功率获得所述两个偏振态上的光信噪比。
10、一种发射机，所述发射机包括：
处理单元，所述处理单元用于在承载数据中设置导频信号；
发送单元，所述发送单元用于将设置有所述导频信号的承载数据向接收机发送，其中，在两个偏振态上所述导频信号的频率不同。
11、根据权利要求10所述的发射机，其中，所述发射机还包括：
选择单元，所述选择单元用于选择所述两个偏振态上的码字，其中，在所述两个偏振态上所述码字不同；
并且所述发送单元利用选择的所述两个偏振态上的码字发送包含所述导频信号的承载数据。
12、根据权利要求11所述的发射机，其中，所述选择单元从正交相移键控信号或二进制相移键控信号中选择所述码字。
13、一种接收机，所述接收机包括附记7-9中任一项所述的监测光信噪比的装置。
14、一种通信系统，所述通信系统包括发射机和接收机，其中，
所述发射机用于在承载数据中设置导频信号，将设置有所述导频信号的承载数据向接收机发送，其中，在两个偏振态上所述导频信号的频率不同；
所述接收机用于根据所述导频信号的频率、从接收的信号中提取所述两个偏振态上的导频信号和非导频信号，并利用提取出的所述导频信号和非导频信息获得所述两个偏振态上的光信噪比。
15、根据权利要求14所述的通信系统，其中，所述接收机包括：
信号提取单元，所述信号提取单元用于从接收的信号中提取两个偏振态上的导频信号和非导频信号，在两个偏振态上所述导频信号的频率不同，通过所述导频信号的频率来区分偏振态；以及
信号处理单元，所述信号处理单元用于利用所述信号提取单元提取出的所述导频信号和非导频信号获得所述两个偏振态上的光信噪比。
16、根据权利要求15所述的通信系统，其中，所述信号提取单元包括：
信息获取单元，所述信息获取单元用于根据所述导频信号的频率、从所述信号中取得每个偏振态上的两个频点的幅度值；
第一计算单元，所述第一计算单元用于对由所述幅度值构成的传输矩阵求逆；
第二计算单元，所述第二计算单元用于将所述传输矩阵的逆矩阵乘以接收到的信号，以获得所述两个偏振态上的导频信号和非导频信号。
17、根据权利要求14所述的通信系统，其中，所述发射机通过在所述两个偏振态上选择不同的码字来使所述两个偏振态上的所述导频信号的频率不同。

Claims (6)

1.一种监测光信噪比的装置，所述装置包括：
信号提取单元，所述信号提取单元用于从接收的信号中提取两个偏振态上的导频信号和非导频信号，在两个偏振态上所述导频信号的频率不同，通过所述导频信号的频率来区分偏振态；以及
信号处理单元，所述信号处理单元用于利用所述信号提取单元提取出的所述导频信号和非导频信号获得所述两个偏振态上的光信噪比；
其中，所述信号提取单元包括：
信息获取单元，所述信息获取单元用于根据所述导频信号的频率、从所述接收的信号中取得每个偏振态上的两个频点的幅度值；
第一计算单元，所述第一计算单元用于对由所述幅度值构成的传输矩阵求逆；以及
第二计算单元，所述第二计算单元用于将所述传输矩阵的逆矩阵乘以接收到的信号，以获得所述两个偏振态上的导频信号和非导频信号。
2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述信号处理单元包括：
第三计算单元，所述第三计算单元用于利用所述导频信号估计所述两个偏振态上的噪声功率；
第四计算单元，所述第四计算单元用于利用所述非导频信号估计所述两个偏振态上的信号功率；以及
第五计算单元，所述第五计算单元用于利用所述两个偏振态上的噪声功率、信号功率获得所述两个偏振态上的光信噪比。
3.一种发射机，所述发射机包括：
处理单元，所述处理单元用于在承载数据中设置导频信号；
发送单元，所述发送单元用于将设置有所述导频信号的承载数据向接收机发送，其中，在两个偏振态上所述导频信号的频率不同，通过所述导频信号的频率来区分偏振态，并且所述接收机利用所述导频信号和非导频信号获得所述两个偏振态上的光信噪比，
其中，所述发射机还包括：
选择单元，所述选择单元用于选择所述两个偏振态上的码字，其中，在所述两个偏振态上所述码字不同；
并且所述发送单元利用选择的所述两个偏振态上的码字发送包含所述导频信号的承载数据。
4.根据权利要求3所述的发射机，其中，所述选择单元从正交相移键控信号或二进制相移键控信号中选择所述码字。
5.一种通信系统，所述通信系统包括发射机和接收机，其中，
所述发射机用于在承载数据中设置导频信号，将设置有所述导频信号的承载数据向接收机发送，其中，在两个偏振态上所述导频信号的频率不同，通过所述导频信号的频率来区分偏振态；
所述接收机用于根据所述导频信号的频率、从接收的信号中提取所述两个偏振态上的导频信号和非导频信号，并利用提取出的所述导频信号和非导频信息获得所述两个偏振态上的光信噪比，
其中，所述接收机包括：
信息获取单元，所述信息获取单元用于根据所述导频信号的频率、从所述信号中取得每个偏振态上的两个频点的幅度值；
第一计算单元，所述第一计算单元用于对由所述幅度值构成的传输矩阵求逆；
第二计算单元，所述第二计算单元用于将所述传输矩阵的逆矩阵乘以接收到的信号，以获得所述两个偏振态上的导频信号和非导频信号。
6.根据权利要求5所述的通信系统，其中，所述发射机通过在所述两个偏振态上选择不同的码字来使所述两个偏振态上的所述导频信号的频率不同。
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Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105227500B (zh) * 2014-06-12 2019-10-18 中兴通讯股份有限公司 一种相位偏差的补偿方法及装置
CN107800474A (zh) * 2016-09-07 2018-03-13 富士通株式会社 噪声强度的检测装置、方法以及相干光接收机
CN107819519B (zh) 2016-09-13 2020-04-14 富士通株式会社 残余直流分量的测量装置
CN107819511B (zh) 2016-09-13 2020-03-06 富士通株式会社 残余直流分量的测量方法、装置和系统
US10079643B2 (en) * 2016-11-23 2018-09-18 Stmicroelectronics (Research & Development) Limited Devices and methods for transmitting and receiving in an optical communications system
CN110447182B (zh) 2017-03-31 2022-05-13 日本电信电话株式会社 信噪比估计方法、光传输装置和光传输系统
CN108964755B (zh) * 2017-05-17 2021-05-07 富士通株式会社 光信噪比监测装置、信号发送装置及方法、光接收机
JP6400245B1 (ja) * 2017-08-28 2018-10-03 三菱電機株式会社 光通信装置
CN111108703B (zh) * 2017-09-30 2021-04-20 华为技术有限公司 检测波长偏差的方法和汇聚节点
CN110971295B (zh) * 2018-09-28 2023-01-17 富士通株式会社 光纤非线性噪声监测装置以及光接收机
CN110749875B (zh) * 2019-10-28 2023-03-31 中国计量大学 一种导频自适应的马赫曾德调制器激光脉冲调节模块
RU2732719C1 (ru) * 2020-02-12 2020-09-22 Игорь Юрьевич Котенко Устройство для оценки текущего отношения сигнал-шум
WO2023037403A1 (ja) * 2021-09-07 2023-03-16 日本電信電話株式会社 光伝送システム、信号品質測定装置及び信号品質測定方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010150241A1 (en) * 2009-06-23 2010-12-29 Eci Telecom Ltd. Optical signal to noise ratio monitoring technique and system
CN103401832A (zh) * 2013-08-12 2013-11-20 武汉邮电科学研究院 包含数据的光信号的发送设备和接收设备及方法
CN103888187A (zh) * 2014-02-19 2014-06-25 北京邮电大学 光信噪比监测装置及光信噪比监测方法

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101226956B1 (ko) * 2009-10-23 2013-01-28 한국전자통신연구원 편광 다중 광 ｏｆｄｍ 송신기 및 수신기
US8699880B2 (en) * 2010-01-21 2014-04-15 Ciena Corporation Optical transceivers for use in fiber optic communication networks
JP5291143B2 (ja) * 2011-04-18 2013-09-18 大学共同利用機関法人自然科学研究機構 光伝送システム及び光伝送方法
KR102085084B1 (ko) * 2014-02-12 2020-03-05 한국전자통신연구원 편파 안테나를 통한 다중 부반송파 신호의 송수신기 및 그의 제어 방법

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010150241A1 (en) * 2009-06-23 2010-12-29 Eci Telecom Ltd. Optical signal to noise ratio monitoring technique and system
CN103401832A (zh) * 2013-08-12 2013-11-20 武汉邮电科学研究院 包含数据的光信号的发送设备和接收设备及方法
CN103888187A (zh) * 2014-02-19 2014-06-25 北京邮电大学 光信噪比监测装置及光信噪比监测方法

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