CN107204803A - 一种基于ppm传输系统的偏振模色散监测方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种偏振模色散监测方法及系统，包括：确定来自加载脉冲位置调制的载波的单边带光谱中预设频率的光信号；将预设频率的光信号分离出对应的F轴信号和S轴信号；将S轴信号与射频信号进行正交混频，确定S轴信号中的I路信号；将S轴信号与90°相移后的射频信号进行正交混频，确定S轴信号中的Q路信号；将F轴信号与射频信号进行正交混频，确定F轴信号中的I路信号；将F轴信号与90°相移后的射频信号进行正交混频，确定F轴信号中的Q路信号；其中，S轴信号中的I路信号、S轴信号中的Q路信号、F轴信号中的I路信号以及F轴信号中的Q路信号用于确定偏振模色散效应对载波的影响。本发明成本低、监测范围广、对信号无损伤。

Description

一种基于PPM传输系统的偏振模色散监测方法及系统

技术领域

本发明属于光通信技术领域，更具体地，涉及一种基于脉冲位置调制(PulsePosition Modulation，PPM)传输系统的偏振模色散(Polarization Mode Dispersion，PMD)监测方法及系统。

背景技术

信息时代的到来，使得人们对于高速通信系统的要求越来越迫切。光通信系统凭借其高速率、大容量、低损耗、抗干扰、保密性强和材料来源充足等优势，在通信领域得到广泛应用。然而在PPM传输系统的超高速光传输链路中，PMD效应极大地限制了PPM系统的性能。传统的PMD监测方案无法满足高速传输链路的要求，因此光性能监测也是一个热点问题。

当前PMD问题解决方案可以分为主动式和被动式。被动式主要是采用特殊的传输方式和高级调制格式等方式，提高系统的PMD容限，以尽可能降低PMD效应对系统性能的影响。但被动式方案对PMD问题的解决效果非常有限，难以起到良好的监测效果，故而研究者多采用主动式补偿方案。但由于PMD是受外界随机扰动的影响的随机变化量(如温度、湿度、张力、挤压弯曲等因素)，因此必须对其进行动态补偿；但是动态补偿的前提就是实时地进行链路PMD动态监测。因此大多PMD补偿方案都是基于反馈调节补偿状态，这就需要对链路PMD进行实时监测。

目前PMD监测方案有频谱分析法，根据根据所用频率的不同又分为单频法和频带法。单频法，以基频或分频信号的功率作为PMD监测信号监测响应速度达到微秒级，但当光纤链路数据速率达到40Gbps以上时，该方法难以有效实现PMD监测。频带法，基于特定频率的信号成分进行积分得到的电域信号作为监测信号。扩大了对PMD的监测范围，但监测灵敏度有所下降，并且当入射光的偏振态与链路偏振态中某一偏振态重合时，会导致信号衰落、监测模糊等问题，限制了方法的通用性。眼图法又称Q值法，当产生的伪误码较低时，积分电压对差分群延时(Differential Group Delay，DGD)的灵敏度下降，必须延长积分时间，因此不能工作在高速率链路中。相位差法，利用吉尔伯特混波器的输出电信号电压与PMD成正比的特性来监测PMD变化，该方法监测范围取决于混波器的动态范围，对较大和较小的PMD都不能有效监测。副载波导频法，是每个信道中加入一定调制深度的副载波，根据检测功率的变化信息实现对信道的PMD监测目的。但补偿基于信道性能恶化最严重的那个信道，因此不能达到所有信道的PMD最优补偿。

综上，现有PMD监测方案无法较好地满足用户的需求。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于解决现有PMD监测方案存在单频法无法实现数据速率达到40Gbps以上的PMD监测，频带法可扩大PMD监测范围但是无法保证监测灵敏度，Q值法不能工作在高速率链路中，相位差法无法监测较大或较小的PMD，副载波导频法无法达到所有信道的PMD最优补偿的技术问题。

为实现上述目的，第一方面，本发明实施例提供了一种基于PPM传输系统的偏振模色散监测方法，包括：确定单边带光谱中预设频率的光信号，所述单边带光谱来自加载脉冲位置调制信号的载波，所述载波存在偏振模色散效应；将所述预设频率的光信号分离出对应的F轴信号和S轴信号；将所述S轴信号与所述射频信号进行正交混频，确定S轴信号中的I路信号；将所述S轴信号与90°相移后的射频信号进行正交混频，确定S轴信号中的Q路信号；将所述F轴信号与所述射频信号进行正交混频，确定F轴信号中的I路信号；将所述F轴信号与90°相移后的射频信号进行正交混频，确定F轴信号中的Q路信号；根据所述S轴信号中的I路信号、S轴信号中的Q路信号、F轴信号中的I路信号以及F轴信号中的Q路信号确定所述偏振模色散效应对所述载波的影响。

需要说明的是，在晶体的界面上，传播速度较快的偏振方向称为快轴，传播速度较慢的方向则称为慢轴。其中，快轴可简称为F轴，慢轴可简称为S轴。另外，可将待发送的数据分为两路，分别进行载波调制，两路载波相互正交，分别称为I路信号和Q路信号。

具体地，本发明实施例通过分离器输出快轴向(F轴)、慢轴向(S轴)两路的光信号，确定单边带内快慢轴频谱相位差，使得PMD监测精确度较高。通过具体实验得到的测试结果可知，该方案可以实现范围在0到100ps内的PMD监测，且且测量结果与信号速率无关，适应性好。

可选地，所述偏振模色散效应对所述载波的影响，具体通过以下公式确定：由偏振模色散效应在所述载波中产生的F轴向与S轴向信号的相位差为：

其中，I_QS表示S轴信号中的Q路信号，I_IS表示S轴信号中的I路信号，I_QF表示F轴信号中的Q路信号，I_IF表示F轴信号中的I路信号。

可选地，载波在F轴向的信号为：载波在S轴向的信号为：单边带光谱中预设频率的光信号中的F轴向的信号为：单边带光谱中预设频率的光信号中的S轴向的信号为：射频信号中的I路信号为：H_I(t)＝cos(ω_Tt+φ)；射频信号中的Q路信号为：α表示载波的幅度系数，I₀表示载波信号的幅值，ω₀表示载波频率，表示载波F轴向的相位，表示载波S轴向的相位，β表示单边带光谱的幅度系数，ω_d表示预设频率，表示单边带光谱F轴向的相位，表示单边带光谱S轴向的相位，ω_T表示射频信号的频率，φ表示射频信号的相位，且ω_T＝ω_d。

可选地，所述S轴信号中的I路信号I_IS、S轴信号中的Q路信号I_QS、F轴信号中的I路信号I_QF以及F轴信号中的Q路信号I_QF分别通过以下公式确定：

可选地，E_F(t)相对于C_F(t)的相位差为：

E_S(t)相对于C_S(t)的相位差为：

为：

第二方面，本发明实施例提供了一种基于PPM传输系统的偏振模色散监测系统，包括：带通滤波器(Bank-Pass Filter，BPF)，其输入端用于接收加载脉冲位置调制的载波，其输出端输出所述载波的单边带光谱中预设频率的光信号，所述载波中存在偏振模色散效应；所述预设频率根据所述带通滤波器的滤波频率确定。光偏振分离器(PolarizationBeam Splitter，PBS)，其输入端与所述带通滤波器相连接，用于接收所述预设频率的光信号，并将其分离出对应的F轴信号和S轴信号；第一光电探测器(Photodetector，PD)，其输入端与所述光偏振分离器的输出端相连接，用于接收所述S轴信号，其输出端输出所述S轴信号；第一混频器(MIXER)，其第一输入端与所述第一光电探测器的输出端相连接，接收所述S轴信号，其第二输入端用于接收射频信号，用于将所述S轴信号与所述射频信号进行正交混频，确定S轴信号中的I路信号；第二混频器，其第一输入端与所述第一光电探测器的输出端相连接，接收所述S轴信号，其第二输入端用于接收90°相移后的射频信号，用于将所述S轴信号与90°相移后的射频信号进行正交混频，确定S轴信号中的Q路信号；第二光电探测器，其输入端与所述光偏振分离器的输出端相连接，用于接收所述F轴信号，其输出端输出所述F轴信号；第三混频器，其第一输入端与所述第二光电探测器的输出端相连接，接收所述F轴信号，其第二输入端用于接收所述射频信号，用于将所述F轴信号与所述射频信号进行正交混频，确定F轴信号中的I路信号；第四混频器，其第一输入端与所述第二光电探测器的输出端相连接，接收所述F轴信号，其第二输入端用于接收90°相移后的射频信号，用于将所述F轴信号与90°相移后的射频信号进行正交混频，确定F轴信号中的Q路信号。其中，所述S轴信号中的I路信号、S轴信号中的Q路信号、F轴信号中的I路信号以及F轴信号中的Q路信号用于确定所述偏振模色散效应对所述载波的影响。

具体地，射频信号可通过本地振荡器(Local Oscillator，LO)产生。90°相移后的射频信号，可通过将射频信号经过鉴频鉴相器(Phase and Frequency Detector，PFD)产生。

可选地，所述偏振模色散效应对所述载波的影响，具体通过以下公式确定：由偏振模色散效应在所述载波中产生的F轴向与S轴向信号的相位差为：

其中，I_QS表示S轴信号中的Q路信号，I_IS表示S轴信号中的I路信号，I_QF表示F轴信号中的Q路信号，I_IF表示F轴信号中的I路信号。

可选地，所述载波在F轴向的信号为：载波在S轴向的信号为：单边带光谱中预设频率的光信号中的F轴向的信号为：单边带光谱中预设频率的光信号中的S轴向的信号为：射频信号中的I路信号为：H_I(t)＝cos(ω_Tt+φ)；射频信号中的Q路信号为：

其中，α表示载波的幅度系数，I₀表示载波信号的幅值，ω₀表示载波频率，表示载波F轴向的相位，表示载波S轴向的相位，β表示单边带光谱的幅度系数，ω_d表示预设频率，表示单边带光谱F轴向的相位，表示单边带光谱S轴向的相位，ω_T表示射频信号的频率，φ表示射频信号的相位，且ω_T＝ω_d。

所述S轴信号中的I路信号I_IS、S轴信号中的Q路信号I_QS、F轴信号中的I路信号I_QF以及F轴信号中的Q路信号I_QF分别通过以下公式确定：

可选地，该系统还包括：四个低通滤波器(Low Pass Filter，LPF)；所述第一混频器、第二混频器、第三混频器以及第四混频器分别输出第一信号、第二信号、第三信号以及第四信号，所述第一信号、第二信号、第三信号以及第四信号分别经过所述四个低通滤波器得到所述S轴信号中的I路信号I_IS、S轴信号中的Q路信号I_QS、F轴信号中的I路信号I_QF以及F轴信号中的Q路信号I_QF；

所述第一信号U_IS、第二信号U_QS、第三信号U_IF以及第四信号U_QF分别通过以下公式确定：

U_IS＝|C_S(t)+E_S(t)|²×H_I(t)

U_QS＝|C_S(t)+E_S(t)|²×H_Q(t)

U_IF＝|C_F(t)+E_F(t)|²×H_I(t)

U_QF＝|C_F(t)+E_F(t)|²×H_Q(t)。

可选地，该系统还包括：四个模数转换器(Analog-to-Digital Converter，ADC)，四个模数转换器分别与所述四个低通滤波器相连接，用于对所述S轴信号中的I路信号、S轴信号中的Q路信号、F轴信号中的I路信号以及F轴信号中的Q路信号分别进行采样，以确定I_IS、I_QS、I_QF以及I_QF每路信号幅度的平均值。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：

1、与以往的PMD监测方案相比，该方案成本低、适应性强、监测范围广、对信号无损伤，能够很好地为PMD的补偿提供依据。

2、通过带通滤波器采集信号，偏振分离器分离输出F轴信号和S轴信号，并由第一光电探测器、第二光电探测器提取，使得该PMD监测系统结构简单，易于实现。

3、本发明用单边带频谱内两个偏置信号的位相差来测量光纤链路中的PMD，相对于其他方案最小可监测PMD为0.03ps，本发明可以实现范围在0到100ps内的PMD监测。因为实际情况下，链路中的PMD不会无限累加，故本方案可以监测大部分情形下的PMD。而且其实现过程相对简单，无需加载额外信号，对器件性能要求较低，且测量结果与信号速率无关，适应性好。

4、本发明提供的系统与PPM传输系统的传输速率影响无关，适用的范围性很广，可以实现对不同传输速率系统的PMD有效准确的监测。

附图说明

图1为本发明实施例提供的偏振模色散监测方法流程示意图；

图2为本发明实施例提供的偏振模色散监测系统结构示意图；

图3为本发明实施例提供的PPM信号产生器的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的PBS结构示意图；

图5为本发明实施例提供的PMD对光信号的脉冲展宽特性图；

图6为本发明实施例提供的基于PPM传输系统的PMD监测系统结构示意图；

图7为本发明实施例提供的10Gbps传输链路下不同DGD值对应的眼图；

图8为本发明实施例提供的10Gbps传输链路下不同DGD值对应的相位差绝对值曲线；

图9为本发明实施例提供的40Gbps传输链路下不同DGD值对应的眼图；

图10为本发明实施例提供的40Gbps传输链路下不同DGD值对应的相位差绝对值曲线。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

图1为本发明实施例提供的偏振模色散监测方法流程示意图；如图1所示，包括步骤S101至步骤S107。

S101，确定单边带光谱中预设频率的光信号，所述单边带光谱来自加载脉冲位置调制信号的载波，所述载波存在偏振模色散效应。

可选地，载波在F轴向的信号为：载波在S轴向的信号为：单边带光谱中预设频率的光信号中的F轴向的信号为：单边带光谱中预设频率的光信号中的S轴向的信号为：射频信号中的I路信号为：H_I(t)＝cos(ω_Tt+φ)；射频信号中的Q路信号为：

α表示载波的幅度系数，I₀表示载波信号的幅值，ω₀表示载波频率，表示载波F轴向的相位，表示载波S轴向的相位，β表示单边带光谱的幅度系数，ω_d表示预设频率，表示单边带光谱F轴向的相位，表示单边带光谱S轴向的相位，ω_T表示射频信号的频率，φ表示射频信号的相位，且ω_T＝ω_d。

S102，将所述预设频率的光信号分离出对应的F轴信号和S轴信号。

S103，将所述S轴信号与所述射频信号进行正交混频，确定S轴信号中的I路信号。

S104，将所述S轴信号与90°相移后的射频信号进行正交混频，确定S轴信号中的Q路信号。

S105，将所述F轴信号与所述射频信号进行正交混频，确定F轴信号中的I路信号。

S106，将所述F轴信号与90°相移后的射频信号进行正交混频，确定F轴信号中的Q路信号。

S107，根据所述S轴信号中的I路信号、S轴信号中的Q路信号、F轴信号中的I路信号以及F轴信号中的Q路信号确定所述偏振模色散效应对所述载波的影响。

可选地，基于单边带内快慢轴(F轴和S轴)频谱相位差探测技术测量PMD理论推导如下：

信号频谱中载波在F轴向的信号表达式为：

信号频谱中载波在S轴向的信号表达式为：

可选地，本发明实施例中可选取载波的上边带频谱或下边带频谱的信号以计算单边带内快慢轴频谱的相位差。本发明实施例以上边带频谱为例进行说明。

上边带频谱中的某一频谱分量的F轴表达式为：

上边带频谱中的某一频谱分量的S轴表达式为：

本振信号LO的I路表达式为：

H_I(t)＝cos(ω_Tt+φ) (1-5)

本振信号LO的Q路表达式为：

鉴于混频目的，本振信号的频率大小应与单边带光谱中的E(t)信号经探测器后输出的RF频率相同；即满足ω_T＝ω_d；

经探测器探测后输出的RF信号送入四路混频器进行混频处理，四路混频器输出四路信号表达式分别为：

U_IS＝|C_S(t)+E_S(t)|²×H_I(t) (1-7)

U_QS＝|C_S(t)+E_S(t)|²×H_Q(t) 1-8)

U_IF＝|C_F(t)+E_F(t)|²×H_I(t) (1-9)

U_QF＝|C_F(t)+E_F(t)|²×H_Q(t) (1-10)

以上四路信号分别通过低通滤波器后，输出表达式为：

频谱E_F(t)相对于载波C_F(t)的相位差为：

频谱E_S(t)相对于载波C_S(t)的相位差为：

由PMD效应在载波中产生的F轴向与S轴向信号的相位差为：

其中，α表示载波的幅度系数，I₀表示载波信号的幅值，ω₀表示载波频率，表示载波F轴向的相位，表示载波S轴向的相位，β表示单边带光谱的幅度系数，ω_d表示预设频率，表示单边带光谱F轴向的相位，表示单边带光谱S轴向的相位，ω_T表示射频信号的频率，φ表示射频信号的相位，且ω_T＝ω_d。

图2为本发明实施例提供的偏振模色散监测系统结构示意图。包括：BPF、PBS、第一光电探测器PD1、第二光电探测器PD2、第一混频器MIXER1、第二混频器MIXER2、第三混频器MIXER3、第四混频器MIXER4、第一低通滤波器LPF1、第二低通滤波器LPF2、第三低通滤波器LPF3、第四低通滤波器LPF4、LO以及PFD。

BPF其输入端用于接收加载脉冲位置调制的载波，其输出端输出所述载波的单边带光谱中预设频率的光信号，所述载波中存在偏振模色散效应；所述预设频率根据所述BPF的滤波频率确定。PBS其输入端与所述带通滤波器相连接，用于接收所述预设频率的光信号，并将其分离出对应的F轴信号和S轴信号；PD1其输入端与所述光偏振分离器的输出端相连接，用于接收所述S轴信号，其输出端输出所述S轴信号；MIXER1其第一输入端与所述第一光电探测器的输出端相连接，接收所述S轴信号，其第二输入端用于接收射频信号，用于将所述S轴信号与所述射频信号进行正交混频，确定S轴信号中的I路信号；MIXER2其第一输入端与所述第一光电探测器的输出端相连接，接收所述S轴信号，其第二输入端用于接收90°相移后的射频信号，用于将所述S轴信号与90°相移后的射频信号进行正交混频，确定S轴信号中的Q路信号；PD2其输入端与所述光偏振分离器的输出端相连接，用于接收所述F轴信号，其输出端输出所述F轴信号；MIXER3其第一输入端与所述第二光电探测器的输出端相连接，接收所述F轴信号，其第二输入端用于接收所述射频信号，用于将所述F轴信号与所述射频信号进行正交混频，确定F轴信号中的I路信号；MIXER4其第一输入端与所述第二光电探测器的输出端相连接，接收所述F轴信号，其第二输入端用于接收90°相移后的射频信号，用于将所述F轴信号与90°相移后的射频信号进行正交混频，确定F轴信号中的Q路信号。其中，所述S轴信号中的I路信号、S轴信号中的Q路信号、F轴信号中的I路信号以及F轴信号中的Q路信号用于确定所述偏振模色散效应对所述载波的影响。

具体地，射频信号可通过LO产生，90°相移后的射频信号，可通过将射频信号经过鉴频鉴相器PFD产生。

可选地，所述偏振模色散效应对所述载波的影响，具体通过以下公式确定：由偏振模色散效应在所述载波中产生的F轴向与S轴向信号的相位差为：

其中，I_QS表示S轴信号中的Q路信号，I_IS表示S轴信号中的I路信号，I_QF表示F轴信号中的Q路信号，I_IF表示F轴信号中的I路信号。

可选地，所述载波在F轴向的信号为：载波在S轴向的信号为：单边带光谱中预设频率的光信号中的F轴向的信号为：单边带光谱中预设频率的光信号中的S轴向的信号为：射频信号中的I路信号为：H_I(t)＝cos(ω_Tt+φ)；射频信号中的Q路信号为：

所述S轴信号中的I路信号I_IS、S轴信号中的Q路信号I_QS、F轴信号中的I路信号I_QF以及F轴信号中的Q路信号I_QF分别通过以下公式确定：

可选地，该系统还包括：四个低通滤波器；所述第一混频器、第二混频器、第三混频器以及第四混频器分别输出第一信号、第二信号、第三信号以及第四信号，所述第一信号、第二信号、第三信号以及第四信号分别经过所述四个低通滤波器得到所述S轴信号中的I路信号I_IS、S轴信号中的Q路信号I_QS、F轴信号中的I路信号I_QF以及F轴信号中的Q路信号I_QF；

所述第一信号U_IS、第二信号U_QS、第三信号U_IF以及第四信号U_QF分别通过以下公式确定：

U_IS＝|C_S(t)+E_S(t)|²×H_I(t)

U_QS＝|C_S(t)+E_S(t)|²×H_Q(t)

U_IF＝|C_F(t)+E_F(t)|²×H_I(t)

U_QF＝|C_F(t)+E_F(t)|²×H_Q(t)。

可选地，该系统还包括：四个模数转换器，四个模数转换器分别与所述四个低通滤波器相连接，用于对所述S轴信号中的I路信号、S轴信号中的Q路信号、F轴信号中的I路信号以及F轴信号中的Q路信号分别进行采样，以确定载波的幅度系数和单边带光谱的幅度系数的平均值α和β，以及I_IS、I_QS、I_QF以及I_QS。

图3为PPM信号产生器的结构示意图，由NRZ产生器、RZ产生器、XOR异或合成单元组成，其中，当NRZ产生器输入伪随机比特序列(Pseudo-Random Binary Sequence，PRBS)时，设置输出NRZ不归零码信号，当RZ产生器输入时钟信号，设置输出占空比为50％的RZ归零码信号，将两路信号输入XOR异或合成单元产生PPM脉冲位置调制信号。本发明中提供的PPM调制信号产生装置，该调制器由NRZ产生器、RZ产生器以及XOR组成，结构简单，有利于大规模应用。

图4为本发明提供的PBS的结构示意图，该光分离器是由高精度直角棱镜的斜面镀制多层偏振分光介质膜结构胶合成立方体结构，当非偏振光入射时，能把其分成两束垂直的P光和S光。其中P偏光完全通过，而S偏光以45°角被反射，出射方向从而与P光成90°角。实际情况中，由于难以具体分析S轴向的信号与F轴向的相对滞后情况，所以选取其中任一偏振光为F轴，另一偏振光为S轴，并不影响最终计算两者相位差的绝对值。

图5为本发明提供的PMD对光信号脉冲展宽特性图，PMD对光信号的影响在时域的表现为信号脉冲展宽，展宽特性主要包括两个方面，一是两PSP轴的差分群时延导致在不同偏振轴上的两列脉冲信号在时域上产生分离，二是在同一个偏振轴向上，由于信号的光谱特征和该偏振方向上介质折射率的非均匀性导致信号的能量时域分离，我们称该现象为PMD效应，PMD效应通常会导致高速信号传输性能恶化，本发明提出的一种基于PPM传输系统的PMD监测系统，针对PMD实现在线监测，为实时动态补偿单元提供补偿调节依据。

图6为本发明提供基于PPM传输系统的偏振模色散监测实施例的结构示意图，连续波光源(Continuous Wave，CW light)发出连续的光载波，PPM调制信号产生器产生的PPM信号，经马赫-曾德尔调制器(Mach-Zehnder Modulator，MZM)加载到光载波上，输出的光调制信号由掺铒放大器放大，由PMD模拟器(Emulator)加载差分群时延，以模拟偏振模色散对信号的影响，之后由带通滤波器提取特定频段光信号，传输给光偏振分离器，由分离器输出快轴向(F轴)、慢轴向(S轴)两路的光信号，分别用第一光电探测器提取S轴向信号、第二光电探测器提取F轴向信号。LO本地振荡器产生本振RF信号，鉴频鉴相器将本振RF信号相移90°。第一混频器将S轴向信号与本振RF信号正交混频后，输出给低通滤波器，经过模数转换器产生I_IS信号，第二混频器将S轴向信号与本振RF相移90°信号正交混频后，输出给低通滤波器，经过模拟转换器产生I_QS信号，第三混频器将F轴向信号与本振RF信号正交混频后，输出给低通滤波器，经过模数转换器产生I_IF信号，第四混频器将S轴向信号与本振RF相移90°信号正交混频后，输出给低通滤波器，经过模拟转换器产生I_QF信号，四路路信号传输给现场可编程逻辑门阵列(Field Programmable Gate Array，FPGA)计算I_IS、I_QS、I_QF、I_IF的平均幅值，并由公式计算链路PMD相位差。

图7为本发明提供的10Gbps传输链路下不同DGD值对应的眼图，根据眼图可知，系统传输性能随着DGD值的值不断增大而变差。当DGD值为0ps时，眼图的眼开度很高，表示此时的系统传输性能良好。当DGD值不断增大之后，眼开度逐渐减小，表明PMD效应对PPM信号的性能影响越来越强。

图8为本发明提供的10Gbps传输链路下不同DGD值对应的相位差绝对值曲线。其中，为的简写形式。相位差反映的F轴向信号与S轴向的信号相位滞后情况，但在实际情况中，F轴信号与S轴信号难以具体分析相对滞后的情况，所以选取PBS光偏振分离器分离输出的一路抽信号所为参考信号，并将其视为F轴，另一路信号视为S轴，用于计算相位差相位差取绝对值分析。由之前分析PMD监测原理可以得到，与DGD差分群时延线性相关。所述监测图可知，的绝对值随着DGD差分群时延增大表现为近似线性增大，与之前描述的理论相符，说明本发明监测有效。的绝对值增大呈良好的线性，表明本发明监测效果良好。本方案选择0-100ps内的PMD监测，监测范围大，而不选择100ps以上范围是因为PMD效应并不是随DGD线性增长的，而是一种随机变化的过程，选择0-100ps即可。由此可以实现对基于PPM传输系统偏振模色散的动态实时有效监测。

图9为本发明提供的40Gbps传输链路下不同DGD值对应的眼图，根据眼图可知，系统传输性能随着DGD值的值不断增大而变差。当DGD值为0ps时，眼图的眼开度很高，表示此时的系统传输性能良好。当DGD值不断增大之后，眼开度逐渐减小，表明PMD效应对PPM信号的性能影响越来越强。但在相同DGD值下，40Gbps系统眼图的品质均不如10Gbps系统，这表明在速率更高的条件下，PPM信号传输性能更容易受到PMD效应的影响。以上现象说明，40Gbps传输链路的性能劣化速度要远远大于10Gbps传输链路。这是因为随着传输速率的增大，系统的色散容限会相应减小。

图10为本发明提供的40Gbps传输链路下不同DGD值对应的相位差绝对值曲线，由图可知，相位差绝对值随着DGD的增大几乎线性增加，其线性程度保持依然较好。这说明本发明提供的PMD监测系统与PPM传输系统的传输速率影响无关，适用的范围性很广，可以实现对不同传输速率系统的PMD有效准确的监测。

以上，仅为本申请较佳的具体实施方式，但本申请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申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种基于PPM传输系统的偏振模色散监测方法，其特征在于，包括：

确定单边带光谱中预设频率的光信号，所述单边带光谱来自加载脉冲位置调制信号的载波，所述载波存在偏振模色散效应；

将所述预设频率的光信号分离出对应的F轴信号和S轴信号；

将所述S轴信号与所述射频信号进行正交混频，确定S轴信号中的I路信号；

将所述S轴信号与90°相移后的射频信号进行正交混频，确定S轴信号中的Q路信号；

将所述F轴信号与所述射频信号进行正交混频，确定F轴信号中的I路信号；

将所述F轴信号与90°相移后的射频信号进行正交混频，确定F轴信号中的Q路信号；

根据所述S轴信号中的I路信号、S轴信号中的Q路信号、F轴信号中的I路信号以及F轴信号中的Q路信号确定所述偏振模色散效应对所述载波的影响。

2.根据权利要求1所述的偏振模色散监测方法，其特征在于，所述偏振模色散效应对所述载波的影响，具体通过以下公式确定：

由偏振模色散效应在所述载波中产生的F轴向与S轴向信号的相位差为：

其中，I_QS表示S轴信号中的Q路信号，I_IS表示S轴信号中的I路信号，I_QF表示F轴信号中的Q路信号，I_IF表示F轴信号中的I路信号。

3.根据权利要求2所述的偏振模色散监测方法，其特征在于，载波在F轴向的信号为：载波在S轴向的信号为：单边带光谱中预设频率的光信号中的F轴向的信号为：单边带光谱中预设频率的光信号中的S轴向的信号为：射频信号中的I路信号为：H_I(t)＝cos(ω_Tt+φ)；射频信号中的Q路信号为：

其中，α表示载波的幅度系数，I₀表示载波信号的幅值，ω₀表示载波频率，表示载波F轴向的相位，表示载波S轴向的相位，β表示单边带光谱的幅度系数，ω_d表示预设频率，表示单边带光谱F轴向的相位，表示单边带光谱S轴向的相位，ω_T表示射频信号的频率，φ表示射频信号的相位，且ω_T＝ω_d。

4.根据权利要求3所述的偏振模色散监测方法，其特征在于，所述S轴信号中的I路信号I_IS、S轴信号中的Q路信号I_QS、F轴信号中的I路信号I_QF以及F轴信号中的Q路信号I_QF分别通过以下公式确定：

5.根据权利要求3所述的偏振模色散监测方法，其特征在于，E_F(t)相对于C_F(t)的相位差为：

E_S(t)相对于C_S(t)的相位差为：

为：

6.一种基于PPM传输系统的偏振模色散监测系统，其特征在于，包括：

带通滤波器，其输入端用于接收加载脉冲位置调制的载波，其输出端输出所述载波的单边带光谱中预设频率的光信号，所述载波中存在偏振模色散效应；所述预设频率根据所述带通滤波器的滤波频率确定；

光偏振分离器，其输入端与所述带通滤波器相连接，用于接收所述预设频率的光信号，并将其分离出对应的F轴信号和S轴信号；

第一光电探测器，其输入端与所述光偏振分离器的输出端相连接，用于接收所述S轴信号，其输出端输出所述S轴信号；

第一混频器，其第一输入端与所述第一光电探测器的输出端相连接，接收所述S轴信号，其第二输入端用于接收射频信号，用于将所述S轴信号与所述射频信号进行正交混频，确定S轴信号中的I路信号；

第二混频器，其第一输入端与所述第一光电探测器的输出端相连接，接收所述S轴信号，其第二输入端用于接收90°相移后的射频信号，用于将所述S轴信号与90°相移后的射频信号进行正交混频，确定S轴信号中的Q路信号；

第二光电探测器，其输入端与所述光偏振分离器的输出端相连接，用于接收所述F轴信号，其输出端输出所述F轴信号；

第三混频器，其第一输入端与所述第二光电探测器的输出端相连接，接收所述F轴信号，其第二输入端用于接收所述射频信号，用于将所述F轴信号与所述射频信号进行正交混频，确定F轴信号中的I路信号；

第四混频器，其第一输入端与所述第二光电探测器的输出端相连接，接收所述F轴信号，其第二输入端用于接收90°相移后的射频信号，用于将所述F轴信号与90°相移后的射频信号进行正交混频，确定F轴信号中的Q路信号；

其中，所述S轴信号中的I路信号、S轴信号中的Q路信号、F轴信号中的I路信号以及F轴信号中的Q路信号用于确定所述偏振模色散效应对所述载波的影响。

7.根据权利要求6所述的偏振模色散监测系统，其特征在于，所述偏振模色散效应对所述载波的影响，具体通过以下公式确定：

由偏振模色散效应在所述载波中产生的F轴向与S轴向信号的相位差为：

其中，I_QS表示S轴信号中的Q路信号，I_IS表示S轴信号中的I路信号，I_QF表示F轴信号中的Q路信号，I_IF表示F轴信号中的I路信号。

8.根据权利要求9所述的偏振模色散监测系统，其特征在于，所述载波在F轴向的信号为：载波在S轴向的信号为：单边带光谱中预设频率的光信号中的F轴向的信号为：单边带光谱中预设频率的光信号中的S轴向的信号为：射频信号中的I路信号为：H_I(t)＝cos(ω_Tt+φ)；射频信号中的Q路信号为：

其中，α表示载波的幅度系数，I₀表示载波信号的幅值，ω₀表示载波频率，表示载波F轴向的相位，表示载波S轴向的相位，β表示单边带光谱的幅度系数，ω_d表示预设频率，表示单边带光谱F轴向的相位，表示单边带光谱S轴向的相位，ω_T表示射频信号的频率，φ表示射频信号的相位，且ω_T＝ω_d；

所述S轴信号中的I路信号I_IS、S轴信号中的Q路信号I_QS、F轴信号中的I路信号I_QF以及F轴信号中的Q路信号I_QF分别通过以下公式确定：

9.根据权利要求8所述的偏振模色散监测系统，其特征在于，还包括：四个低通滤波器；

所述第一混频器、第二混频器、第三混频器以及第四混频器分别输出第一信号、第二信号、第三信号以及第四信号，所述第一信号、第二信号、第三信号以及第四信号分别经过所述四个低通滤波器得到所述S轴信号中的I路信号I_IS、S轴信号中的Q路信号I_QS、F轴信号中的I路信号I_QF以及F轴信号中的Q路信号I_QF；

所述第一信号U_IS、第二信号U_QS、第三信号U_IF以及第四信号U_QF分别通过以下公式确定：

U_IS＝|C_S(t)+E_S(t)|²×H_I(t)

U_QS＝|C_S(t)+E_S(t)|²×H_Q(t)

U_IF＝|C_F(t)+E_F(t)|²×H_I(t)

U_QF＝、C_F(t)+E_F(t)|²×H_Q(t)。

10.根据权利要求8所述的偏振模色散监测系统，其特征在于，还包括：四个模数转换器，四个模数转换器分别与所述四个低通滤波器相连接，用于对所述S轴信号中的I路信号、S轴信号中的Q路信号、F轴信号中的I路信号以及F轴信号中的Q路信号分别进行采样，以确定I_IS、I_QS、I_QF以及I_QF每路信号的幅度平均值。