CN111865453B - 偏振复用的相位损伤评估方法及装置 - Google Patents

偏振复用的相位损伤评估方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明实施例提供一种偏振复用的相位损伤评估方法及装置，该方法包括：根据基础相位噪声模型的方差、光纤传输距离和偏振串扰强度，确定偏振串扰相位噪声模型的方差；根据基础相位噪声模型的方差和偏振串扰相位噪声模型的方差，确定综合相位噪声模型的协方差，以得到综合相位噪声模型，用于相位损伤评估；其中，所述基础相位噪声为偏振复用以外的噪声。该方法根据基础相位噪声模型的方差和偏振串扰相位噪声模型的方差，确定综合相位噪声模型的协方差，综合衡量了偏振复用对相位损伤的影响。因此，该相位噪声模型可以极大的提高偏振复用系统的相位损伤评估的准确性，进而对偏振复用通信系统的相位损伤监测和补偿提供精准的理论模型支撑。

Description

偏振复用的相位损伤评估方法及装置
技术领域
本发明涉及光通信技术领域，尤其涉及一种偏振复用的相位损伤评估方法及装置。
背景技术
光通信领域的频谱效率一直是研究人员关注的重点，偏振复用技术可以成倍的提高光通信系统的传输容量，进而提高光通信系统的频谱效率。然而，当利用偏振复用时，由于偏振损伤效应的影响，会由于偏振串扰效应引入另一个偏振模式的相位噪声，造成信号性能的进一步恶化。
目前的方法中，相位噪声模型一般采用普通单偏振的相位噪声模型，仅仅考虑激光器的相位噪声，忽略由于偏振串扰引入的相位噪声的模型机制。该方法每一个模式的相位损伤都基于相同原理得到，没有考虑偏振复用系统传输距离和串扰的影响，仅仅考虑了激光器的相位噪声，因此在模型建立上都是相互一致的，难以对偏振复用系统相位噪声进行精准衡量。
发明内容
本发明实施例提供一种偏振复用的相位损伤评估方法及装置，用以解决现有技术中的缺陷。
本发明实施例提供一种偏振复用的相位损伤评估方法，包括：根据基础相位噪声模型的方差、光纤传输距离和偏振串扰强度，确定偏振串扰相位噪声模型的方差；根据基础相位噪声模型的方差和偏振串扰相位噪声模型的方差，确定综合相位噪声模型的协方差，以得到综合相位噪声模型，用于相位损伤评估；其中，所述基础相位噪声为偏振复用以外的噪声。
根据本发明一个实施例的偏振复用的相位损伤评估方法，所述确定综合相位噪声模型的协方差之前，还包括：根据激光器的线宽和发送信号的采样时间间隔，确定基础相位噪声模型的方差。
根据本发明一个实施例的偏振复用的相位损伤评估方法，所述根据激光器的线宽和发送信号的采样时间间隔，确定基础相位噪声模型的方差，包括：
σL 2＝2πΔvdt；
其中，Δv为激光器的线宽，dt为发送信号的采样时间间隔，σL 2为基础相位噪声模型的方差。
根据本发明一个实施例的偏振复用的相位损伤评估方法，所述根据基础相位噪声模型的方差、光纤传输距离和偏振串扰强度，确定偏振串扰相位噪声模型的方差，包括：
σP 2＝Lr×Xr×σL 2；
其中，Lr和Xr分别为光纤传输距离和偏振串扰强度，σL 2为基础相位噪声模型的方差。
根据本发明一个实施例的偏振复用的相位损伤评估方法，所述根据基础相位噪声模型的方差和偏振串扰相位噪声模型的方差，确定综合相位噪声模型的协方差，包括：
Figure BDA0002582077990000021
其中，
Figure BDA0002582077990000022
σL 2为基础相位噪声模型的方差，σP 2为偏振串扰相位噪声模型的方差，σ2为综合相位噪声模型的协方差。
根据本发明一个实施例的偏振复用的相位损伤评估方法，所述综合相位噪声模型，具体为：
Figure BDA0002582077990000031
N为高斯分布；
其中，σ2为综合相位噪声模型的协方差。
根据本发明一个实施例的偏振复用的相位损伤评估方法，得到综合相位噪声模型之后，包括：根据所述综合相位噪声模型，确定每个偏振模式的相位噪声损伤值。
本发明实施例还提供一种偏振复用的相位损伤评估装置，包括：偏振串扰相位噪声确定模块，用于根据基础相位噪声模型的方差、光纤传输距离和偏振串扰强度，确定偏振串扰相位噪声模型的方差；综合相位噪声模型构建模块，用于根据基础相位噪声模型的方差和偏振串扰相位噪声模型的方差，确定综合相位噪声模型的协方差，以得到综合相位噪声模型，用于相位损伤评估；其中，所述基础相位噪声为偏振复用以外的噪声。
本发明实施例还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述任一种所述偏振复用的相位损伤评估方法的步骤。
本发明实施例还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述偏振复用的相位损伤评估方法的步骤。
本发明实施例提供的偏振复用的相位损伤评估方法及装置，根据基础相位噪声模型的方差和偏振串扰相位噪声模型的方差，确定综合相位噪声模型的协方差，综合衡量了偏振复用对相位损伤的影响。因此，该相位噪声模型可以极大的提高偏振复用系统的相位损伤评估的准确性，进而对偏振复用通信系统的相位损伤监测和补偿提供精准的理论模型支撑。并且根据基础相位噪声模型的方差、光纤传输距离和偏振串扰强度，确定偏振串扰相位噪声模型的方差，实现了偏振串扰相位噪声方差的准确量化，以确保相位损伤评估的准确性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的一种偏振复用的相位损伤评估方法的流程示意图；
图2是本发明实施例提供的一种偏振复用的相位损伤评估模型构建示意图；
图3是本发明实施例提供的偏振复用的相位损伤评估模型与现有模型的对比图；
图4是本发明实施例提供的一种偏振复用的相位损伤评估装置的结构示意图；
图5是本发明实施例提供的一种电子设备的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例提供一种偏振复用的相位损伤模型，其目的在于建立偏振复用系统的精准相位损伤模型，不仅包含激光器的相位噪声，也包含偏振串扰引入的相位噪声，该模型可以实现偏振复用的相位噪声进行模拟仿真的真实性和精准性，为偏振复用系统相位噪声的补偿算法提供高性能估计前提。
图1为本发明实施例提供的偏振复用的相位损伤评估方法流程图，如图1所示，本发明实施例提供一种偏振复用的相位损伤评估方法，包括：
101、根据基础相位噪声模型的方差、光纤传输距离和偏振串扰强度，确定偏振串扰相位噪声模型的方差。
激光器的基础相位噪声模型为LNL，该相位噪声主要来自于激光器的线宽所造成的相位损伤，与偏振参数无关，因此该模型可以采用传统激光器的相位噪声维纳相位噪声模型，其模型为高斯分布。
本发明实施例需要确定偏振复用系统相位噪声模型，由于该相位噪声模型包含两部分，分别是激光器的基础相位噪声，也就是传统方法中的相位噪声，以及偏振串扰引入的相位噪声。因此，需要首先构建这两个相位噪声模型，进而构建适用于偏振复用的二维相位噪声模型。
偏振串扰引入的相位噪声模型为LNP，该模型主要构建因偏振串扰效应引入的相位噪声，该模型也为高斯分布，期望为0，方差为σP 2，该方差与LNL的方差成正比关系。并且和光纤传输距离和偏振串扰强度成正比。因此，可根据上述参数确定。
102、根据基础相位噪声模型的方差和偏振串扰相位噪声模型的方差，确定综合相位噪声模型的协方差，并得到综合相位噪声模型，用于相位损伤评估。
构建多芯光纤相位噪声模型，即综合相位噪声模型，该噪声模型为多维高斯噪声模型LN，LN模型包含激光器引入的相基础位噪声LNL，也包含串扰引入的相位噪声LNP，该模型为多维高斯噪声模型，其方差为σ2。该方差σ2为高斯分布协方差，也就是说σ2为多维，通常为2×2维的方差矩阵。然后基于综合相位噪声模型，用于相位损伤评估。
本发明实施例的偏振复用的相位损伤评估方法，根据基础相位噪声模型的方差和偏振串扰相位噪声模型的方差，确定综合相位噪声模型的协方差，综合衡量了偏振复用对相位损伤的影响。因此，该相位噪声模型可以极大的提高偏振复用系统的相位损伤评估的准确性，进而对偏振复用通信系统的相位损伤监测和补偿提供精准的理论模型支撑。并且根据基础相位噪声模型的方差、光纤传输距离和偏振串扰强度，确定偏振串扰相位噪声模型的方差，实现了偏振串扰相位噪声方差的准确量化，以确保相位损伤评估的准确性。
基于上述实施例的内容，作为一种可选实施例，确定综合相位噪声模型的协方差之前，还包括：根据激光器的线宽和发送信号的采样时间间隔，确定基础相位噪声模型的方差。
激光线宽，为激光光源发射光谱的半高全宽，即达到峰值一半高度(有时也取1/e)，所对应的两个频率中间的宽度。激光器的基础相位噪声模型为LNL，该相位噪声主要来自于激光器的线宽所造成的相位损伤，与偏振参数无关，因此该模型可以采用传统激光器的相位噪声维纳相位噪声模型，其模型为高斯分布。同时，基础相位噪声模型的方差海域采样时间间隔成正比，可依此确定。
本发明实施例的方法，根据激光器的线宽和发送信号的采样时间间隔，确定基础相位噪声模型的方差，有利于获取准确的基础相位噪声模型。
基于上述实施例的内容，作为一种可选实施例，根据激光器的线宽和发送信号的采样时间间隔，确定基础相位噪声模型的方差，包括：
σL 2＝2πΔvdt；
其中，Δv为激光器的线宽，dt为发送信号的采样时间间隔，σL 2为基础相位噪声模型的方差。
基础相位噪声模型期望为0，因此可以得到满足该条件的激光器的基础相位噪声模型为：
Figure BDA0002582077990000071
其中，N为高斯分布。
基于上述实施例的内容，作为一种可选实施例，根据基础相位噪声模型的方差、光纤传输距离和偏振串扰强度，确定偏振串扰相位噪声模型的方差，包括：
σP 2＝Lr×Xr×σL 2；
其中，Lr和Xr分别为多芯光纤传输距离和偏振串扰强度，σL 2为基础相位噪声模型的方差。光纤确定后，偏振串扰强度便可确定。偏振串扰相位噪声模型期望为0。因此，可以得到满足该条件的串扰相位噪声模型为：
Figure BDA0002582077990000072
基于上述实施例的内容，作为一种可选实施例，根据基础相位噪声模型的方差和偏振串扰相位噪声模型的方差，确定综合相位噪声模型的协方差，包括：
Figure BDA0002582077990000073
其中，
Figure BDA0002582077990000074
σL 2为基础相位噪声模型的方差，σP 2为偏振串扰相位噪声方差。
基于上述实施例的内容，作为一种可选实施例，所述综合相位噪声模型，具体为：
Figure BDA0002582077990000075
N为高斯分布；其中，σ2为综合相位噪声模型的协方差。
结合上述实施例，图2是本发明实施例提供的一种偏振复用的相位损伤评估模型构建示意图，图3是本发明实施例提供的偏振复用的相位损伤评估模型与现有模型的对比图，具体可参见图2和图3。
基于上述实施例的内容，作为一种可选实施例，得到综合相位噪声模型之后，包括：根据所述综合相位噪声模型，确定每个偏振模式的相位噪声损伤。
如基于上式
Figure BDA0002582077990000081
可以产生2列的相位噪声损伤值LN＝[LN1 LN2]，每一列对应于一个偏振模式。至此，每一个偏振对应的相位损伤可得。
下面对本发明实施例提供的偏振复用的相位损伤评估装置进行描述，下文描述的偏振复用的相位损伤评估装置与上文描述的偏振复用的相位损伤评估方法可相互对应参照。
图4为本发明实施例提供的偏振复用的相位损伤评估装置结构图，如图4所示，该偏振复用的相位损伤评估装置包括：偏振串扰相位噪声确定模块401和综合相位噪声模型构建模块402。其中，偏振串扰相位噪声确定模块401用于根据基础相位噪声模型的方差、光纤传输距离和偏振串扰强度，确定偏振串扰相位噪声模型的方差；综合相位噪声模型构建模块402用于根据基础相位噪声模型的方差和偏振串扰相位噪声模型的方差，确定综合相位噪声模型的协方差，以得到综合相位噪声模型，用于相位损伤评估；其中，所述基础相位噪声为偏振复用以外的噪声。
本发明实施例提供的装置实施例是为了实现上述各方法实施例的，具体流程和详细内容请参照上述方法实施例，此处不再赘述。
本发明实施例提供的偏振复用的相位损伤评估装置，根据基础相位噪声模型的方差和偏振串扰相位噪声模型的方差，确定综合相位噪声模型的协方差，综合衡量了偏振复用对相位损伤的影响。因此，该相位噪声模型可以极大的提高偏振复用系统的相位损伤评估的准确性，进而对偏振复用通信系统的相位损伤监测和补偿提供精准的理论模型支撑。并且根据基础相位噪声模型的方差、光纤传输距离和偏振串扰强度，确定偏振串扰相位噪声模型的方差，实现了偏振串扰相位噪声方差的准确量化，以确保相位损伤评估的准确性。
图5示例了一种电子设备的实体结构示意图，如图5所示，该电子设备可以包括：处理器(processor)501、通信接口(Communications Interface)502、存储器(memory)503和通信总线504，其中，处理器501，通信接口502，存储器503通过通信总线504完成相互间的通信。处理器501可以调用存储器503中的逻辑指令，以执行偏振复用的相位损伤评估方法，该方法包括：根据基础相位噪声模型的方差、光纤传输距离和偏振串扰强度，确定偏振串扰相位噪声模型的方差；根据基础相位噪声模型的方差和偏振串扰相位噪声模型的方差，确定综合相位噪声模型的协方差，以得到综合相位噪声模型，用于相位损伤评估；其中，所述基础相位噪声为偏振复用以外的噪声。
此外，上述的存储器503中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
另一方面，本发明实施例还提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括存储在非暂态计算机可读存储介质上的计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，当所述程序指令被计算机执行时，计算机能够执行上述各方法实施例所提供的偏振复用的相位损伤评估方法，该方法包括：根据基础相位噪声模型的方差、光纤传输距离和偏振串扰强度，确定偏振串扰相位噪声模型的方差；根据基础相位噪声模型的方差和偏振串扰相位噪声模型的方差，确定综合相位噪声模型的协方差，以得到综合相位噪声模型，用于相位损伤评估；其中，所述基础相位噪声为偏振复用以外的噪声。
又一方面，本发明实施例还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以执行上述各实施例提供的偏振复用的相位损伤评估方法，该方法包括：根据基础相位噪声模型的方差、光纤传输距离和偏振串扰强度，确定偏振串扰相位噪声模型的方差；根据基础相位噪声模型的方差和偏振串扰相位噪声模型的方差，确定综合相位噪声模型的协方差，以得到综合相位噪声模型，用于相位损伤评估；其中，所述基础相位噪声为偏振复用以外的噪声。
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种偏振复用的相位损伤评估方法，其特征在于，包括：
根据基础相位噪声模型的方差、光纤传输距离和偏振串扰强度，确定偏振串扰相位噪声模型的方差；
所述根据基础相位噪声模型的方差、光纤传输距离和偏振串扰强度，确定偏振串扰相位噪声模型的方差，包括：
σP 2＝Lr×Xr×σL 2；
其中，Lr和Xr分别为光纤传输距离和偏振串扰强度，σL 2为基础相位噪声模型的方差，σP 2为偏振串扰相位噪声模型的方差；
根据基础相位噪声模型的方差和偏振串扰相位噪声模型的方差，确定综合相位噪声模型的协方差，以得到综合相位噪声模型，用于相位损伤评估；
所述根据基础相位噪声模型的方差和偏振串扰相位噪声模型的方差，确定综合相位噪声模型的协方差，包括：
Figure FDA0003544977720000011
其中，
Figure FDA0003544977720000012
σL 2为基础相位噪声模型的方差，σP 2为偏振串扰相位噪声模型的方差，σ2为综合相位噪声模型的协方差；
其中，所述基础相位噪声为偏振复用以外的噪声。
2.根据权利要求1所述的偏振复用的相位损伤评估方法，其特征在于，所述确定综合相位噪声模型的协方差之前，还包括：
根据激光器的线宽和发送信号的采样时间间隔，确定基础相位噪声模型的方差。
3.根据权利要求2所述的偏振复用的相位损伤评估方法，其特征在于，所述根据激光器的线宽和发送信号的采样时间间隔，确定基础相位噪声模型的方差，包括：
σL 2＝2πΔvdt；
其中，Δv为激光器的线宽，dt为发送信号的采样时间间隔，σL 2为基础相位噪声模型的方差。
4.根据权利要求1所述的偏振复用的相位损伤评估方法，其特征在于，所述综合相位噪声模型，具体为：
Figure FDA0003544977720000021
N为高斯分布；
其中，σ2为综合相位噪声模型的协方差。
5.根据权利要求1所述的偏振复用的相位损伤评估方法，其特征在于，得到综合相位噪声模型之后，包括：
根据所述综合相位噪声模型，确定每个偏振模式的相位噪声损伤值。
6.一种偏振复用的相位损伤评估装置，其特征在于，包括：
偏振串扰相位噪声确定模块，用于根据基础相位噪声模型的方差、光纤传输距离和偏振串扰强度，确定偏振串扰相位噪声模型的方差；
所述根据基础相位噪声模型的方差、光纤传输距离和偏振串扰强度，确定偏振串扰相位噪声模型的方差，包括：
σP 2＝Lr×Xr×σL 2；
其中，Lr和Xr分别为光纤传输距离和偏振串扰强度，σL 2为基础相位噪声模型的方差，σP 2为偏振串扰相位噪声模型的方差
综合相位噪声模型构建模块，用于根据基础相位噪声模型的方差和偏振串扰相位噪声模型的方差，确定综合相位噪声模型的协方差，以得到综合相位噪声模型，用于相位损伤评估；
所述根据基础相位噪声模型的方差和偏振串扰相位噪声模型的方差，确定综合相位噪声模型的协方差，包括：
Figure FDA0003544977720000022
其中，
Figure FDA0003544977720000023
σL 2为基础相位噪声模型的方差，σP 2为偏振串扰相位噪声模型的方差，σ2为综合相位噪声模型的协方差；
其中，所述基础相位噪声为偏振复用以外的噪声。
7.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1至5任一项所述偏振复用的相位损伤评估方法的步骤。
8.一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至5任一项所述偏振复用的相位损伤评估方法的步骤。
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