CN107819511B - 残余直流分量的测量方法、装置和系统 - Google Patents

残余直流分量的测量方法、装置和系统 Download PDF

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Abstract

本发明实施例提供一种残余直流分量的测量方法、装置和系统，该残余直流分量的测量方法包括：从两个偏振态的接收信号中分别截取一段第一预定长度的数据；对所述截取的两段数据进行坐标变换，得到stokes空间的一组矢量；根据所述stokes空间的一组矢量确定所述残余直流分量的功率差。通过本发明实施例，可以在相干光通信系统的接收端测量光发射机的残余直流分量，从而避免通信网络的诊断错误，提高通信系统的性能。

Description

残余直流分量的测量方法、装置和系统
技术领域
本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种光发射机的残余直流分量的测量方法、装置和系统。
背景技术
在光通信系统中，光发射机的直流(DC，direct-current)分量经过传输链路和光接收机处理后，会对最终的信号恢复及通信质量造成较大的代价。随着通信速率的提高和网络状态的复杂化，这个代价的影响变得越来越突出。
在现有技术中，可以通过灵活配置相干发射机调制器的偏置，来尽可能地减小光发射机的直流分量，从而降低光发射机的直流分量的影响(参考文献1)。然而，不管采用什么样的发射机配置方法，残余直流分量总是存在，一方面，引起通信质量的恶化，另一方面，由于光发射机残余直流分量的大小是未知的，因此，在通信网络的监测和诊断中，可能会产生诊断错误，从而导致应变方案不当，影响通信系统的性能。
参考文献1：US20140308047A1
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。
发明内容
发明人在实现本发明的过程中发现，由于光发射机的残余直流分量的大小是未知的，因此，在光接收端接收到的残余直流分量可能导致通信网络的诊断错误，影响通信系统的性能。
为了解决上述问题，本申请提供了一种光发射机的残余直流分量的测量方法、装置和系统。
根据本发明实施例的第一方面，提供了一种残余直流分量的测量方法，应用于双偏振的光通信系统，其中，所述方法包括：从两个偏振态的接收信号中分别截取一段第一预定长度的数据；对所述截取的两段数据进行坐标变换，得到斯托克斯(stokes)空间的一组矢量；根据所述stokes空间的一组矢量确定所述残余直流分量的功率差。
根据本发明实施例的第二方面，提供了一种残余直流分量的测量方法，应用于双偏振的光通信系统，其中，所述方法包括：测量两个偏振态上的残余直流分量的功率和；测量两个偏振态上的残余直流分量的功率差；以及根据所述功率和和所述功率差，计算光发射机的各偏振态上的残余直流分量的功率。
根据本发明实施例的第三方面，提供了一种残余直流分量的测量装置，应用于双偏振的光通信系统，其中，所述装置包括：截取单元，其从两个偏振态上的接收信号中分别截取一段第一预定长度的数据；变换单元，其对所述截取单元截取的两段数据进行坐标变换，得到stokes空间的一组矢量；确定单元，其根据所述stokes空间的一组矢量确定所述残余直流分量的功率差。
根据本发明实施例的第四方面，提供了一种残余直流分量的测量装置，应用于双偏振的光通信系统，其中，所述装置包括：第一测量单元，其测量两个偏振态上的残余直流分量的功率和；第二测量单元，其测量两个偏振态上的残余直流分量的功率差；以及计算单元，其根据所述第一测量单元测量的功率和和所述第二测量单元测量的功率差，计算光发射机的各偏振态上的残余直流分量的功率。
根据本实施例的第五方面，提供了一种接收机，所述接收机包括前述第三、四方面任一项所述的装置。
根据本实施例的第六方面，提供了一种光通信系统，其中，所述光通信系统包括发射机和接收机，并且所述光通信系统还包括前述第三、四方面任一项所述的装置。
本发明的有益效果在于：通过本发明实施例，可以在光通信系统的接收端测量光发射机的残余直流分量，从而避免通信网络的诊断错误，提高通信系统的性能。并且通过在接收端对残余直流分量进行测量，不会改变现有网络的拓扑和软硬件配置，并且适用于任意调制格式的相干光通信系统。
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是双偏振的相干光通信系统100的示意图；
图2是本发明实施例1的残余直流分量的测量方法的流程图；
图3是本发明实施例1的步骤203的一个实施方式的流程图；
图4是本发明实施例1的步骤203的另一个实施方式的流程图；
图5是本发明实施例2的残余直流分量的测量方法的流程图；
图6是本发明实施例2的残余直流分量的功率和的测量方法的流程图；
图7是对本发明实施例2的残余直流分量方法的测量结果进行验证的示意图；
图8是本发明实施例3的残余直流分量的测量装置800的组成示意图；
图9是本发明实施例3的确定单元803的一个实施方式的组成示意图；
图10是本发明实施例3的确定单元803的另一个实施方式的组成示意图；
图11是本发明实施例4的残余直流分量的测量装置1100的组成示意图；
图12是本实施例5的接收机的一个实施方式的示意图；
图13是本实施例5的接收机的另一个实施方式的示意图；以及
图14是本发明实施例6的光通信系统的组成示意图。
具体实施方式
参照附图，通过下面的说明书，本发明的前述以及其它特征将变得明显。在说明书和附图中，具体公开了本发明的特定实施方式，其表明了其中可以采用本发明的原则的部分实施方式，应了解的是，本发明不限于所描述的实施方式，相反，本发明包括落入所附权利要求的范围内的全部修改、变型以及等同物。
本发明实施例提供了一种光发射机的残余直流分量的测量方法、装置和系统，该方法通过对光接收机接收到的信号进行分析，来测量光发射机中的残余直流分量。由于该方法在接收端对残余直流分量进行测量，不会改变现有网络的拓扑和软硬件配置，也就不会对现有通信系统造成额外的影响，并且该方法适用于任意调制格式的相干光通信系统，如相移键控(PSK，Phase Shift Keying)、正交幅度调制(QAM，Quadrature AmplitudeModulation)等。
下面结合附图对本发明实施例的各种实施方式进行说明。这些实施方式只是示例性的，不是对本发明实施例的限制。
实施例1
本实施例提供了一种残余直流分量的测量方法，该测量方法应用于双偏振的相干光通信系统。
图1是双偏振的相干光通信系统100的示意图，如图1所示，该相干光通信系统100包括光发射机101、光接收机101以及传输链路102。其中，该光发射机101包括输出双偏振光信号的激光器104、IQ调制器105、PM耦合器106等器件。由于光发射机101的硬件或配置不理想，经过IQ调制器105调制后的信号包含在水平偏振态和垂直偏振态上的残余直流分量，并且包含该残余直流分量的光信号经过传输链路102被光接收机101接收。通过本实施例的方法在接收端对光接收机103接收到的信号进行处理，可以测量出该残余直流分量进而用于进行误码特性等的分析，提高了系统性能。
图2是本实施例的残余直流分量的测量方法的流程图，如图2所示，该方法包括：
步骤201：从两个偏振态的接收信号中分别截取一段第一预定长度的数据；
步骤202：对所述截取的两段数据进行坐标变换，得到斯托克斯(stokes)空间的一组矢量；
步骤203：根据所述stokes空间的一组矢量确定所述残余直流分量的功率差。
本实施例利用stokes空间的一组矢量测量残余直流分量的功率差。由于是在接收端进行测量，不用改变网络的拓扑和软硬件配置，不会对现有光通信系统造成额外的影响，通过本实施例的方法测量出残余直流分量的功率差，即可应用于误码特性等的分析，提高了系统性能。
在步骤201中，可以从两个偏振态的接收信号中分别截取一段第一预定长度的数据，这里的两个偏振态是指水平偏振态和垂直偏振态，这里两个偏振态的接收信号是从光接收机上接收下来的，这里的第一预定长度N2的选取与测量精度有关，当该第一预定长度较大时，则在后续步骤203的确定过程中，测量误差较小，但计算量较大；当该第一预定长度较小时，则在后续步骤203的确定过程中，测量误差较大，但计算量较小，具体将在下面进行详细说明。也即，该第一预定长度N2可以根据实际情况来进行选取。
在步骤202中，对截取的两段数据进行坐标变换，得到stokes空间的一组矢量{s(n)}，可以表示为：
Figure BDA0001113724490000051
其中，EX(n)和EY(n)是从上述两个偏振态的接收信号中分别截取的两段数据，n为1到N2(第一预定长度)之间的数，其是数据序号，Re(·)为取实部的运算，Im(·)为取虚部的运算。上述表示方法(变换公式)只是举例，本实施例并不以此作为限制，其他可实施的变换公式也包含于本申请的保护范围。
在步骤203中，可以根据得到的上述stokes空间的一组矢量来确定该残余直流分量的功率差。
在一个实施方式中，步骤203可以通过图3所示的方法来实现，如图3所示，步骤203包括：
步骤301：计算所述矢量对应的空间点所构成的空间图形的单位法线矢量；
步骤302：计算所述矢量在所述单位法线矢量的法线方向上的投影的平均值；以及
步骤303：将所述平均值作为所述残余直流分量的功率差。
在步骤301中，对于变换后的stokes空间的矢量{s(n)}，可以计算这些矢量对应的空间点所构成的空间图形的单位法线矢量，记为Normal。本实施例对根据空间点集计算对应图形的单位法线矢量的方法不作限制，例如可以采用参考文献2(Sung Joon Ahn etc,“Geometric Fitting of Line,Plane,Circle,Sphere,and Ellips”,ABW-Workshop 6,TAEsslingen 25.-26.01.1999)的方法。
在步骤302中，对于变换后的stokes空间的矢量{s(n)}，可以计算这些矢量在上述法线方向Normal上的投影的平均值，记为Pb，即：
Figure BDA0001113724490000061
在步骤303中，可以将上述平均值Pb作为水平偏振态上的残余直流分量的功率mdH和垂直偏振态上的残余直流分量的功率mdV的功率差，也即，Pa＝mdH-mdV。
在另一个实施方式中，步骤203还可以通过图4所示的方法来实现，如图4所示，步骤203包括：
步骤401：计算所述矢量对应的空间点所构成的空间图形的对称中心向量；
步骤402：计算所述对称中心向量的模值；以及
步骤403：将所述模值作为所述残余直流分量的功率差。
在步骤401中，对计算上述对称中心向量的方法不做限制，例如，可以采用现有技术中复杂度高但准确性高的计算方法来计算上述对称中心向量，也可以采用如下公式所示的较为简单但准确度适中的计算方法来计算上述对称中心向量Center：
Figure BDA0001113724490000062
在步骤402中，在计算出上述对称中心向量之后，可以采用如下公式来计算上述对称中心向量的模值Pb’：
Figure BDA0001113724490000063
其中，Center1、Center2、Center3为上述对称中心向量Center的坐标值。
在步骤403中，可以将上述模值Pb’作为水平偏振态上的残余直流分量的功率mdH和垂直偏振态上的残余直流分量的功率mdV的功率差，也即，Pb’＝mdH-mdV。
在本实施例中，如图2所示，为了提高测量的精度和噪声容忍，该残余直流分量的测量方法还可以包括：
步骤204：对截取的两段数据分别进行下采样变换，得到各数据的1倍符号率采样的信号，以便对该两个偏振态的各数据的1倍符号率采样的信号进行坐标变换。
该步骤204在上述步骤202之前执行，其中，下采样变换的具体方式可以参考现有技术，本实施例并不限于此。
在本实施例中，得到了光发射机在两个偏振态上的残余直流分量的功率差，即可通过现有手段得到该光发射机中两个偏振态上的残余直流分量的功率，本实施例对具体的手段不作限制。例如，可以通过现有手段得到该光发射机中两个偏振态上的残余直流分量的功率和，再结合该功率差，最终得到该光发射机中两个偏振态上的残余直流分量的功率。
通过本发明实施例的测量方法，可以在相干光通信系统的接收端测量光发射机的两个偏振态上的残余直流分量的功率差，从而通过评估该发射机的残余直流分量的功率对传输误码性能的影响来对通信网络的性能变化进行诊断和调整，可以避免通信网络的诊断错误，提高通信系统的性能。并且利用该测量方法测量残余直流分量，不仅不会改变现有网络的拓扑和软硬件配置，还适用于任意调制格式的相干光通信系统。
实施例2
本实施例提供了一种残余直流分量的测量方法，该测量方法应用于如附图1所示的双偏振的相干光通信系统100。通过本实施例的方法在接收端对光接收机103接收到的信号进行处理，可以测量出该残余直流分量进而用于进行误码特性等的分析，提高了系统性能。
图5是本实施例的残余直流分量的测量方法的示意图，如图5所示，该方法包括：
步骤501：测量两个偏振态上的残余直流分量的功率和；
步骤502：测量两个偏振态上的残余直流分量的功率差；以及
步骤503：根据所述功率和和所述功率差，计算光发射机的各偏振态上的残余直流分量的功率。
在本实施例中，步骤501可以通过频域找最大峰的方法来实现，如图6所示，该方法包括：
步骤601：从所述两个偏振态的接收信号中分别截取一段第二预定长度的数据；
步骤602：对所述截取的两段数据进行快速傅立叶变换，得到各数据的频域信号；
步骤603：计算变换后的各数据的频域信号的功率谱，并将计算出的两个功率谱相加；以及
步骤604：在频偏范围内找出相加后的功率谱的最大峰值，将所述最大峰值的功率作为所述残余直流分量的功率和。
在步骤601中，可以从两个偏振态的接收信号中分别截取一段第二预定长度的数据，这里的两个偏振态是指水平偏振态和垂直偏振态，这里两个偏振态的接收信号是从光接收机上接收下来的，这里的第二预定长度的选取与相位噪声的大小和后续频域处理的分辨率有关，要求其大小合适。例如，该第二预定长度不能太大，需要小于光通信系统的相位噪声的变化周期，但该第二预定长度也不能太小，需要保证足够的频谱分辨率，也即，该第二预定长度的选取需要保证频域分辨率在一定的范围内。例如对于符号速率为30G的光通信系统，该第二预定长度的选取需要保证频谱分辨率可以为1MHz和100MHz之间的值。
在步骤602中，可以对截取的两段数据分别进行快速傅立叶变换，以得到各数据的频域信号。具体的变换方法可以参照现有技术，此处不再赘述。
在步骤603-604中，可以计算各数据的频域信号的功率谱，并将计算出的两个功率谱相加，得到相加后的功率谱，然后，在频偏范围内找到该相加后的功率谱的最大峰值，将其功率作为该残余直流分量的功率和。
在本实施例中，对计算上述频域信号的功率谱的方法不做限制，可以参考现有技术。
在本实施例中，频偏范围是指相干光通信系统中本振激光和载波激光的频率差的范围，其经验值为，例如0Hz至1GHz。
在本实施例中，在频偏范围内找到功率谱的最大峰值的方法可以参考现有技术，此处不再赘述。
在本实施例中，上述最大峰值的功率Pa可以表示为：
Pa＝PXY,N1(f0)
其中，X、Y为上述两个偏振态的接收信号，N1为上述第二预定长度，f0为上述最大峰值处的频率。
在本实施例中，可以将上述最大峰值的功率Pa作为水平偏振态上的残余直流分量的功率mdH和垂直偏振态上的残余直流分量的功率mdV的功率和，也即，Pa＝mdH+mdV。
在本实施例中，以频域找最大峰的方法来测量残余直流分量的功率和为例进行了说明，然而，本实施例并不以此作为限制，步骤501也可以采用其他可实施的方法来测量残余直流分量的功率和。
在本实施例中，步骤502可以通过实施例1的方法来实现，其内容被合并于此，此处不再赘述。
在步骤503中，得到了两个偏振态上的残余直流分量的功率和Pa和两个偏振态上的残余直流分量的功率差Pb，即可得到光发射机的水平偏振态上的残余直流分量的功率mdH和垂直偏振态上的残余直流分量的功率mdV，表示为：
Figure BDA0001113724490000091
Figure BDA0001113724490000092
图7是对本实施例的残余直流分量方法的测量结果进行验证的示意图。如图7所示，以该光通信系统的调制方式为双偏振正交相移键控(DP-QPSK,Dual-Polarization-Quadrature Phase Shift Keying)为例，从图7可以看出：利用本实施例的方法测量的水平偏振态上的残余直流(DC)分量的值接近于预设的水平偏振态上的残余直流分量值；利用本实施例的方法测量的垂直偏振态上的残余直流(DC)分量的值接近于预设的垂直偏振态上的残余直流分量的值。也即，验证结果表明本实施例中所述残余直流分量的测量方法是准确可行的。
通过本发明实施例的测量方法，根据在相干光通信系统的接收端测量光发射机的两个偏振态上的残余直流分量的功率和和功率差，可以测量光发射机的残余直流分量的功率，从而通过评估该发射机的残余直流分量的功率对传输误码性能的影响来对通信网络的性能变化进行诊断和调整，可以避免通信网络的诊断错误，提高通信系统的性能。并且利用该测量方法测量残余直流分量，不仅不会改变现有网络的拓扑和软硬件配置，还适用于任意调制格式的相干光通信系统。
以上通过实施例1和实施例2对测量发射机的残余直流分量的方法做了说明，得到了发射机的残余直流分量的功率，还可以据此计算信号与残余直流分量的功率的比值，由于该比值与传输特性相关，由此可以应用于误码特性的测量和分析等，提高系统性能。
以双偏振光通信系统为例，在本实施例中，还可以测量两个偏振态上的信号功率PsH和PsV，并基于上述两个偏振态上的残余直流分量的功率，得到信号与残余直流分量的功率的比值。
在本实施例中，上述信号与残余直流分量的功率的比值RH、RV可以表示为：
RH＝PsH/mdH
RV＝PsV/mdV
其中，PsH为水平偏振态上的信号的功率，PsV为垂直偏振态上的信号的功率，mdH为水平偏振态上的残余直流分量的功率，以及mdV为垂直偏振态上的残余直流分量的功率。
在本实施例中，上述两个光偏振态上的总信号与总残余直流分量的功率比值R可以表示为：
R＝(PsH+PsV)/(mdH+mdV)
本实施例对测量两个偏振态上的信号功率PsH和PsV的方法不作限制，可以采用现有手段，此处不再赘述。
实施例3
本实施例提供了一种残余直流分量的测量装置，应用于如附图1所示的双偏振的相干光通信系统100。由于该装置解决问题的原理与实施例1的方法类似，因此其具体的实施可以参考实施例1的方法的实施，内容相同之处不再重复说明。
图8是本实施例的残余直流分量的测量装置的示意图，如图8所示，该装置800包括：
截取单元801，其从两个偏振态上的接收信号中分别截取一段第一预定长度的数据；
变换单元802，其对所述截取单元801截取的两段数据进行坐标变换，得到stokes空间的一组矢量；
确定单元803，其根据所述stokes空间的一组矢量确定所述残余直流分量的功率差。
在本实施例中，变换单元802进行坐标变换后得到stokes空间的一组矢量{s(n)}，可以表示为：
Figure BDA0001113724490000101
其中，EX(n)和EY(n)是从上述两个偏振态的接收信号中分别截取的两段数据，n为1到N2(第一预定长度)之间的数，其是数据序号，Re(·)为取实部的运算，Im(·)为取虚部的运算。
在一个实施方式中，如图9所示，确定单元803可以包括：
第一计算单元901，其计算所述矢量对应的空间点所构成的空间图形的单位法线矢量；
第二计算单元902，其计算所述矢量在所述单位法线矢量的法线方向上的投影的平均值；以及
第一确定单元903，其将所述平均值作为所述残余直流分量的功率差。
在该实施方式中，上述平均值Pb可以表示为：
Figure BDA0001113724490000111
其中，N2为所述第一预定长度，Normal为所述单位法线矢量，s(n)为所述stokes空间的一组矢量。
在该实施方式中，第一确定单元903可以将上述平均值Pb作为水平偏振态上的残余直流分量的功率mdH和垂直偏振态上的残余直流分量的功率mdV的功率差，也即，Pb＝mdH-mdV。
在另一个实施方式中，如图10所示，确定单元803可以包括：
第三计算单元1001，其计算所述矢量对应的空间点所构成的空间图形的对称中心向量；
第四计算单元1002，其计算所述对称中心向量的模值；以及
第二确定单元1003，其将所述模值作为所述残余直流分量的功率差。
在该实施方式中，上述对称中心向量Center可以表示为：
Figure BDA0001113724490000112
其中，N2为所述第一预定长度，s(n)为所述stokes空间的一组矢量。
在该实施方式中，上述对称中心向量的模值Pb’可以表示为：
Figure BDA0001113724490000113
其中，Center1、Center2、Center3为上述对称中心向量Center的坐标值。
在该实施方式中，第二确定单元1003可以将上述模值Pb’作为水平偏振态上的残余直流分量的功率mdH和垂直偏振态上的残余直流分量的功率mdV的功率差，也即，Pb’＝mdH-mdV。
在本实施例中，如图8所示，为了提高测量的精度和噪声容忍，该残余直流分量的测量装置800还可以包括下采样变换单元804，其对截取单元801截取的两段数据分别进行下采样变换，得到各数据的1倍符号率采样的信号，提供给变换单元802，以便变换单元802对该两个偏振态上的各数据的1倍符号率采样的信号进行坐标变换。
在本实施例中，如前所述，得到了该光发射机中两个偏振态上的残余直流分量的功率差，即可通过现有手段得到该光发射机中两个偏振态上的残余直流分量的功率，从而通过评估该发射机的残余直流分量的功率对传输误码性能的影响来对通信网络的性能变化进行诊断和调整，可以避免通信网络的诊断错误，提高通信系统的性能。并且利用该装置测量残余直流分量，不仅不会改变现有网络的拓扑和软硬件配置，还适用于任意调制格式的相干光通信系统。
实施例4
本实施例提供了一种残余直流分量的测量装置，应用于如附图1所示的双偏振的相干光通信系统100。由于该装置解决问题的原理与实施例2的方法类似，因此其具体的实施可以参考实施例2的方法的实施，内容相同之处不再重复说明。
图11是本实施例的残余直流分量的测量装置的示意图，如图11所示，该装置1100包括：
第一测量单元1101，其测量两个偏振态上的残余直流分量的功率和；
第二测量单元1102，其测量两个偏振态上的残余直流分量的功率差；以及
计算单元1103，其根据所述第一测量单元1101测量的功率和和所述第二测量单元1102测量的功率差，计算光发射机的各偏振态上的残余直流分量的功率。
在本实施例中，该第一测量单元1101的具体实施方式与实施例2中的步骤501相同，其内容被合并于此，此处不再赘述。
在本实施例中，该第二测量单元1102可以通过实施例3的残余直流分量的测量装置800来实现，其内容被合并于此，此处不再赘述。
在本实施例中，该计算单元1103的具体实施方式与实施例2中的步骤503相同，此处不再赘述。
在本实施例中，得到了光发射机的两个偏振态上的残余直流分量的功率，还可以计算信号与残余直流分量的功率的比值。由于该比值与传输特性相关，由此可以应用于误码特性的测量和分析等，提高了系统性能。其中，信号与残余直流分量的功率的比值是通过计算两个偏振态上的信号功率PsH和PsV与上述两个偏振态上的残余直流分量的功率的比值得到的，本实施例对该两个偏振态上的信号功率PsH和PsV的计算方法不作限制。
通过本发明实施例的测量装置，根据在相干光通信系统的接收端测量光发射机的两个偏振态上的残余直流分量的功率和和功率差，可以准确地测量光发射机的两个偏振态上的残余直流分量的功率，从而通过评估该发射机的残余直流分量的功率对传输误码性能的影响来对通信网络的性能变化进行诊断和调整，可以避免通信网络的诊断错误，提高通信系统的性能。并且利用该装置测量残余直流分量，不仅不会改变现有网络的拓扑和软硬件配置，还适用于任意调制格式的相干光通信系统。
实施例5
本实施例提供了一种接收机，如图12所示，该接收机1200可以包括实施例3、4中任一项所述的残余直流分量的测量装置。由于在实施例3至实施例4中，已经对残余直流分量的测量装置800和残余直流分量的测量装置1100做了详细说明，其内容被合并于此，此处不再赘述。
图13是本发明实施例的接收机的系统构成的示意框图，如图13所示，接收机1300包括：
前端，其作用是将输入的光信号转换为者两个偏振态上的基带信号，在本发明实施例中，该两个偏振态可以包括H偏振态和V偏振态。
如图13所示，该前端包括：本振激光器1310、光混频器(Optical 90deg hybrid)1301、光电检测器(O/E)1302、1304、1306和1308、数模转换器(ADC)1303、1305、1307和1309、色散补偿器1312、均衡器1313以及残余直流分量的测量装置1311，其中，残余直流分量的测量装置1311的结构与功能与实施例3或者实施例4中的记载相同，此处不再赘述；本振激光器1310用于提供本地光源，光信号经光混频器(Optical 90deg hybrid)1301、光电检测器(O/E)1302和1304、数模转换器(ADC)1303和1305转换为一个偏振态上的基带信号；该光信号经光混频器(Optical 90deg hybrid)1301、光电检测器(O/E)1306和1308、数模转换器(ADC)1307和1309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，如果频差和相位噪声对OSNR的估计有影响，接收机1300中也可以包括频差补偿器和相位噪声补偿器(图中未示出)。并且，图13的接收机1300组成只是示意，在具体实施过程中，根据需要还可以增加某些部件或者减少某些部件。
通过本发明实施例提供的光接收机，可以在相干光通信系统的接收端准确地测量光发射机的残余直流分量，从而避免通信网络的诊断错误，提高通信系统的性能。并且利用该光接收机测量残余直流分量，不仅不会改变现有网络的拓扑和软硬件配置，还适用于任意调制格式的相干光通信系统。
实施例6
本实施例还提供了一种光通信系统，图14是本实施例的光通信系统的结构示意图，如图14所示，光通信系统1400包括发射机1401、传输链路1402、接收机1403、以及残余直流分量的测量装置1404。
在本实施例中，残余直流分量的测量装置1404的结构与功能与实施例3、4中任一项的记载相同，此处不再赘述。
在本实施例中，残余直流分量的测量装置1404也可以集成到光接收机1403中，作为光接收机1403的一个模块。
在本实施例中，发射机1401和传输链路1402可具有现有的传输链路的结构与功能，本发明实施例不对发射机和传输链路的结构和功能进行限制。
通过本发明实施例的光通信系统，可以在光通信系统的接收端测量光发射机的残余直流分量，从而避免通信网络的诊断错误，提高通信系统的性能。并且利用该相干光通信系统测量残余直流分量，不仅不会改变现有网络的拓扑和软硬件配置，还适用于任意调制格式的相干光通信系统。
本发明实施例还提供一种计算机可读程序，其中当在接收机中执行所述程序时，所述程序使得所述光接收机执行实施例1至实施例2中任一项所述的方法。
本发明实施例还提供一种存储有计算机可读程序的存储介质，其中所述计算机可读程序使得光接收机执行实施例1至实施例2中任一项所述的方法。
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的实施方式，还公开下述的附记：
附记1、一种残余直流分量的测量装置，应用于双偏振的光通信系统，其中，所述装置包括：
截取单元，其从两个偏振态上的接收信号中分别截取一段第一预定长度的数据；
变换单元，其对所述截取单元截取的两段数据进行坐标变换，得到stokes空间的一组矢量；
确定单元，其根据所述stokes空间的一组矢量确定所述残余直流分量的功率差。
附记2、根据附记1所述的装置，其中，所述装置还包括：
下采样变换单元，其对所述截取单元截取的两段数据分别进行下采样变换，得到各数据的1倍符号率采样的信号，提供给所述变换单元，以便所述变换单元对该两个偏振态上的各数据的1倍符号率采样的信号进行坐标变换。
附记3、根据附记1所述的装置，其中，所述stokes空间的一组矢量{s(n)}表示为：
Figure BDA0001113724490000151
其中，EX(n)和EY(n)是从所述两个偏振态的接收信号中分别截取的两段数据，n为1到第一预定长度之间的数，其是数据序号，Re(·)为取实部的运算，Im(·)为取虚部的运算。
附记4、根据附记1所述的装置，其中，所述确定单元包括：
第一计算单元，其计算所述矢量对应的空间点所构成的空间图形的单位法线矢量；
第二计算单元，其计算所述矢量在所述单位法线矢量的法线方向上的投影的平均值；以及
第一确定单元，其将所述平均值作为所述残余直流分量的功率差。
附记5、根据附记4所述的装置，其中，所述平均值表示为：
Figure BDA0001113724490000161
其中，N2为所述第一预定长度，Normal为所述单位法线矢量，s(n)为所述stokes空间的一组矢量。
附记6、根据附记1所述的装置，其中，所述确定单元包括：
第三计算单元，其计算所述矢量对应的空间点所构成的空间图形的对称中心向量；
第四计算单元，其计算所述对称中心向量的模值；以及
第二确定单元，其将所述模值作为所述残余直流分量的功率差。
附记7、根据附记6所述的装置，其中，所述对称中心向量表示为：
Figure BDA0001113724490000162
其中，N2为所述第一预定长度，s(n)为所述stokes空间的一组矢量。
附记8、一种残余直流分量的测量装置，应用于双偏振的光通信系统，其中，所述装置包括：
第一测量单元，其测量两个偏振态上的残余直流分量的功率和；
第二测量单元，其测量两个偏振态上的残余直流分量的功率差；以及
计算单元，其根据所述第一测量单元测量的功率和和所述第二测量单元测量的功率差，计算光发射机的各偏振态上的残余直流分量的功率。
附记9、根据附记8所述的装置，其中，所述第一测量单元被配置为：
从所述两个偏振态的接收信号中分别截取一段第二预定长度的数据；
对所述截取的两段数据进行快速傅立叶变换，得到各数据的频域信号；
计算变换后的各数据的频域信号的功率谱，并将计算出的两个功率谱相加；以及
在频偏范围内找出相加后的功率谱的最大峰值，将所述最大峰值的功率作为所述残余直流分量的功率和。
附记10、根据附记9所述的装置，其中，所述第二预定长度的选取原则为：所述第二预定长度小于所述光通信系统的相位噪声的变化周期，并且所述第二预定长度的选取保证频谱分辨率在一定范围内。
附记11、根据附记9所述的装置，其中，所述最大峰值的功率Pa表示为：
Pa＝PXY,N1(f0)
其中，X、Y为所述两个偏振态的接收信号，N1为所述第二预定长度，f0为所述最大峰值处的频率。
附记12、根据附记8所述的装置，其中，所述第二测量单元被配置为：
从所述两个偏振态上的接收信号中分别截取一段第一预定长度的数据；
对所述截取的两段数据进行坐标变换，得到stokes空间的一组矢量；
根据所述stokes空间的一组矢量确定所述残余直流分量的功率差。
附记13、根据附记12所述的装置，其中，所述第二测量单元还被配置为：
对截取的两段数据分别进行下采样变换，得到各数据的1倍符号率采样的信号，以便对该两个偏振态上的各数据的1倍符号率采样的信号进行坐标变换。
附记14、根据附记12所述的装置，其中，所述stokes空间的一组矢量{s(n)}表示为：
Figure BDA0001113724490000171
其中，EX(n)和EY(n)是从所述两个偏振态的接收信号中分别截取的两段数据，n为1到第一预定长度之间的数，其是数据序号，Re(·)为取实部的运算，Im(·)为取虚部的运算。
附记15、根据附记12所述的装置，其中，所述第二测量单元还被配置为：
计算所述矢量对应的空间点所构成的空间图形的单位法线矢量；
计算所述矢量在所述单位法线矢量的法线方向上的投影的平均值；以及
将所述平均值作为所述残余直流分量的功率差。
附记16、根据附记15所述的装置，其中，所述平均值表示为：
Figure BDA0001113724490000181
其中，N2为所述第一预定长度，Normal为所述单位法线矢量，s(n)为所述stokes空间的一组矢量。
附记17、根据附记12所述的装置，其中，所述第二测量单元还被配置为：
计算所述矢量对应的空间点所构成的空间图形的对称中心向量；
计算所述对称中心向量的模值；以及
将所述模值作为所述残余直流分量的功率差。
附记18、根据附记17所述的装置，其中，所述对称中心向量表示为：
Figure BDA0001113724490000182
其中，N2为所述第一预定长度，s(n)为所述stokes空间的一组矢量。
附记19、一种接收机，应用于双偏振的光通信系统，其中，所述接收机包括：附记1-18中任一项所述的残余直流分量的测量装置。

Claims (10)

1.一种残余直流分量的测量装置，应用于双偏振的光通信系统，其中，所述测量装置包括：
截取单元，其从两个偏振态上的接收信号中分别截取一段第一预定长度的数据；
变换单元，其对所述截取单元截取的两段数据进行坐标变换，得到斯托克斯空间的一组矢量；
确定单元，其根据所述斯托克斯空间的一组矢量确定所述残余直流分量的功率差，
其中，所述确定单元包括：
第一计算单元，其计算所述矢量对应的空间点所构成的空间图形的单位法线矢量；
第二计算单元，其计算所述矢量在所述单位法线矢量的法线方向上的投影的平均值；以及
第一确定单元，其将所述平均值作为所述残余直流分量的功率差。
2.根据权利要求1所述的测量装置，其中，所述测量装置还包括：
下采样变换单元，其对所述截取单元截取的两段数据分别进行下采样变换，得到各数据的1倍符号率采样的信号，提供给所述变换单元，以便所述变换单元对该两个偏振态上的各数据的1倍符号率采样的信号进行坐标变换。
3.根据权利要求1所述的测量装置，其中，所述斯托克斯空间的一组矢量{s(n)}表示为：
Figure FDA0002218029910000011
其中，EX(n)和EY(n)是从所述两个偏振态的接收信号中分别截取的两段数据，n为1到第一预定长度之间的数，其是数据序号，Re(·)为取实部的运算，Im(·)为取虚部的运算。
4.根据权利要求1所述的测量装置，其中，所述平均值表示为：
Figure FDA0002218029910000012
其中，N2为所述第一预定长度，Normal为所述单位法线矢量，s(n)为所述斯托克斯空间的一组矢量，<·>为向量内积的运算，即取投影的运算。
5.一种残余直流分量的测量装置，应用于双偏振的光通信系统，其中，所述测量装置包括：
截取单元，其从两个偏振态上的接收信号中分别截取一段第一预定长度的数据；
变换单元，其对所述截取单元截取的两段数据进行坐标变换，得到斯托克斯空间的一组矢量；
确定单元，其根据所述斯托克斯空间的一组矢量确定所述残余直流分量的功率差，
其中，所述确定单元包括：
第三计算单元，其计算所述矢量对应的空间点所构成的空间图形的对称中心向量；
第四计算单元，其计算所述对称中心向量的模值；以及
第二确定单元，其将所述模值作为所述残余直流分量的功率差。
6.根据权利要求5所述的测量装置，其中，所述对称中心向量表示为：
Figure FDA0002218029910000021
其中，N2为所述第一预定长度，s(n)为所述斯托克斯空间的一组矢量。
7.一种残余直流分量的测量装置，应用于双偏振的光通信系统，其中，所述测量装置包括：
第一测量单元，其测量两个偏振态上的残余直流分量的功率和；
第二测量单元，其测量两个偏振态上的残余直流分量的功率差；以及
计算单元，其根据所述第一测量单元测量的功率和和所述第二测量单元测量的功率差，计算光发射机的各偏振态上的残余直流分量的功率，
其中，所述第二测量单元包括：
截取单元，其从所述两个偏振态上的接收信号中分别截取一段第一预定长度的数据；
变换单元，其对所述截取单元截取的两段数据进行坐标变换，得到斯托克斯空间的一组矢量；
确定单元，其根据所述斯托克斯空间的一组矢量确定所述残余直流分量的功率差，
其中，所述确定单元包括：
第一计算单元，其计算所述矢量对应的空间点所构成的空间图形的单位法线矢量；
第二计算单元，其计算所述矢量在所述单位法线矢量的法线方向上的投影的平均值；以及
第一确定单元，其将所述平均值作为所述残余直流分量的功率差。
8.一种残余直流分量的测量装置，应用于双偏振的光通信系统，其中，所述测量装置包括：
第一测量单元，其测量两个偏振态上的残余直流分量的功率和；
第二测量单元，其测量两个偏振态上的残余直流分量的功率差；以及
计算单元，其根据所述第一测量单元测量的功率和和所述第二测量单元测量的功率差，计算光发射机的各偏振态上的残余直流分量的功率，
其中，所述第二测量单元包括：
截取单元，其从所述两个偏振态上的接收信号中分别截取一段第一预定长度的数据；
变换单元，其对所述截取单元截取的两段数据进行坐标变换，得到斯托克斯空间的一组矢量；
确定单元，其根据所述斯托克斯空间的一组矢量确定所述残余直流分量的功率差，
其中，所述确定单元包括：
第三计算单元，其计算所述矢量对应的空间点所构成的空间图形的对称中心向量；
第四计算单元，其计算所述对称中心向量的模值；以及
第二确定单元，其将所述模值作为所述残余直流分量的功率差。
9.根据权利要求7或8所述的测量装置，其中，所述第一测量单元被配置为：
从所述两个偏振态的接收信号中分别截取一段第二预定长度的数据；
对所述截取的两段数据进行快速傅立叶变换，得到各数据的频域信号；
计算变换后的各数据的频域信号的功率谱，并将计算出的两个功率谱相加；以及
在频偏范围内找出相加后的功率谱的最大峰值，将所述最大峰值的功率作为所述残余直流分量的功率和。
10.根据权利要求7或8所述的测量装置，其中，所述第二测量单元还包括：
下采样变换单元，其对所述截取单元截取的两段数据分别进行下采样变换，得到各数据的1倍符号率采样的信号，提供给所述变换单元，以便所述变换单元对该两个偏振态上的各数据的1倍符号率采样的信号进行坐标变换。
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