CN112217563B - 一种光信号的处理方法、系统、电子设备及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本申请的技术方案提供了一种光信号的处理方法，包括：获取待测光信号在本振光信号的波长范围内的第一偏振光的功率和第二偏振光的功率；其中，所述第二偏振光的偏振方向与所述第一偏振光的偏振方向正交；根据所述第一偏振光的功率及所述第二偏振光的功率，确定所述待测光信号中信号分量的偏振分光比例系数；基于所述偏振分光比例系数、所述第一偏振光的功率及所述第二偏振光的功率，确定出所述待测光信号中信号功率和噪声功率；所述信号功率为所述待测光信号中信号分量的功率；所述噪声功率为所述待测光信号中噪声分量的功率；根据所述信号功率及所述噪声功率，确定出所述待测光信号中的信噪比。
Description
技术领域
本发明实施例涉及信号处理领域，尤其涉及一种光信号的处理方法、系统、电子设备及存储介质。
背景技术
光通信(Optical Communication)技术，简而言之，就是以光波为载波，向对方传输信息，实现通信的技术。光通信技术广泛应用于各个应用技术领域，具有传出距离长、传输信息量大以及传输速度快等特点。光通信中包括多种性能指标，这些性能指标影响着光通信的通信质量等，例如光信噪比等。
光信噪比(Optical Signal–to-Noise Ratio，OSNR)是光通信系统的一个关键性能指标，该指标直接影响光信号传输的误码率，是光通信系统传输性能受限的主要因素之一，对光通信系统传输性能起着至关重要的作用。
发明内容
本发明实施例提供一种光信号的处理方法、系统、电子设备及存储介质。
本公开实施例第一方面提供一种光信号的处理方法，包括：获取待测光信号在本振光信号的波长范围内的第一偏振光的功率和第二偏振光的功率；其中，所述第二偏振光的偏振方向与所述第一偏振光的偏振方向正交；根据所述第一偏振光的功率及所述第二偏振光的功率，确定所述待测光信号中信号分量的偏振分光比例系数；基于所述偏振分光比例系数、所述第一偏振光的功率及所述第二偏振光的功率，确定出所述待测光信号中信号功率和噪声功率；所述信号功率为所述待测光信号中信号分量的功率；所述噪声功率为所述待测光信号中噪声分量的功率；根据所述信号功率及所述噪声功率，确定出所述待测光信号中的信噪比。
在一个实施例中，所述根据所述第一偏振光的功率及所述第二偏振光的功率，确定所述待测光信号中信号分量的偏振分光比例系数，包括：根据所述第一偏振光的功率、所述第二偏振光的功率、所述待测光信号中信号分量和噪声分量经过偏振分光后满足的功率函数关系，确定所述信号分量的偏振分光比例系数的估计值；修正所述偏振分光比例系数的估计值，得到所述偏振分光比例系数。
在一个实施例中，所述修正所述偏振分光比例系数的估计值，得到所述偏振分光比例系数，包括：根据获取的所述第一偏振光中第一波长光信号的功率、所述第二偏振光中第一波长光信号的功率、所述功率函数关系和所述偏振分光比例系数的估计值，确定所述信号功率的第一估计值和所述噪声功率的第一估计值；根据所述信号功率的第一估计值和所述噪声功率的第一估计值，确定所述噪声功率的第二估计值；根据所述噪声功率的第二估计值、所述第一偏振光中第二波长光信号的功率和所述第二偏振光中第二波长光信号的功率，修正所述偏振分光比例系数的估计值。
在一个实施例中，所述第二波长光信号为：所述待测光信号在本振光信号的波长范围内功率最大的光信号；或者，所述待测光信号在所述本振光信号的波长范围内中心位置的光信号。
在一个实施例中，所述第一波长光信号为：与所述第二波长光信号相差预设波长的光信号。
在一个实施例中，所述修正所述偏振分光比例系数的估计值，得到所述偏振分光比例系数，还包括：在相邻两次修正后的所述偏振分光比例系数的估计值之差小于预设参数值时，将后一次修正的所述偏振分光比例系数的估计值，确定为所述偏振分光比例系数。
在一个实施例中，所述获取待测光信号在本振光信号的波长范围内的第一偏振光的功率和第二偏振光的功率，包括：将所述待测光信号和所述本振光信号分别进行偏振分光，得到所述待测光信号在两个正交偏振方向的偏振光，及所述本振光信号在两个正交偏振方向的偏振光；所述两个正交偏振方向，包括：第一方向和第二方向；将第一方向上的所述待测光信号的偏振光和所述本振光信号的偏振光进行相干检测，得到所述待测光信号在本振光信号的波长范围内的所述第一偏振光的功率；将第二方向上的所述待测光信号的偏振光和所述本帧光信号的偏振光进行相干检测，得到所述待测光信号在本振光信号的波长范围内的所述第二偏振光的功率。
本公开实施例第二方面提供一种光信号的处理系统，包括：
功率获取模块，用于获取待测光信号在本振光信号的波长范围内的第一偏振光的功率和第二偏振光的功率；其中，所述第二偏振光的偏振方向与所述第一偏振光的偏振方向正交；
偏振分光比确定模块，用于根据所述第一偏振光的功率及所述第二偏振光的功率，确定所述待测光信号中信号分量的偏振分光比例系数；
功率确定模块，用于基于所述偏振分光比例系数、所述第一偏振光的功率及所述第二偏振光的功率，确定出所述待测光信号中信号功率和噪声功率；所述信号功率为所述信号分量的功率；所述噪声功率为所述待测光信号中噪声分量的功率；
信噪比确定模块，用于根据所述信号功率及所述噪声功率，确定出所述待测光信号中的信噪比。
本公开实施例第三方面提供一种电子设备，包括：
处理器；
存储器，其存储有程序指令，当所述程序指令被所述处理器执行时，使得所述电子设备执行上述任一项所述的方法。
本公开实施例第四方面提供一种存储介质，其存储有程序，当所述程序由处理器运行时，执行上述任一项所述的方法。
本公开实施例的技术方案，根据待测光信号中噪声和信号的不同偏光特性，将待测光信号进行偏振分光处理后，得到第一偏振光的功率和第二偏振光的功率，确定所述待测光信号中信号分量的偏振分光比例系数，根据该偏振分光比例系数可以简单、准确地确定出待测光信号中信号功率和噪声功率，进而简便迅速地确定出待测光信号中的信噪比，且采用这种方式得到的信噪比的精确度高。
附图说明
图1为本公开实施例提供的一种光信号的处理方法的流程示意图；
图2为本公开实施例提供的一种获取第一偏振光的功率和第二偏振光的功率的流程示意图；
图3为本公开实施例提供的一种获取第一偏振光的功率和第二偏振光的功率的装置或者设备的结构示意图；
图4为本公开实施例提供的一种确定待测光信号中信号分量的偏振分光比例系数的流程示意图；
图5为本公开实施例提供的一种修正偏振分光比例系数的估计值，得到偏振分光比例系数的流程示意图；
图6为本公开实施例提供的一种第一偏振光的功率和第二偏振光的功率的示意图；
图7为本公开实施例提供的一种光信号的处理系统的结构示意图；
图8为本公开实施例提供的另一种光信号的处理方法的流程示意图。
具体实施方式
以下结合说明书附图及具体实施例对本发明的技术方案做进一步的详细阐述。
光通信中包括多种性能指标，电信运营商和系统商通过使用光性能监测模块实时监测光网络中关键节点的光通道功率、波长、光信噪比等关键指标。通常情况下，通过带外噪声差值估计信道内噪声的方法来得到光信号的指标，但是，由于可重构光分插复用器(Reconfigurable Optical Add-Drop Multiplexer，ROADM)的广泛使用，可重构光分插复用器的滤波效应使得信道间的噪声与信号带内的噪声差别较大，得到的指标信息不准确，所以该方法不再适用。
另外，该方法通过关断信道内的光信号，测量该信道内的噪声，可以获得真实的带内光信噪比。由于在实际应用中需要随时测量光信噪比，并且不能将信号关断，所以实际应用中，这种方法不适用于对光信号的性能指标进行在线测量。
还有一种方法，通过使用参考信号的参考光谱图形比较计算的方法对光信号进行测量，得到光信噪比，该方法不适用于任意调制格式信号的测量。
还有一种方法，基于传输信号光谱中光谱成分相关性计算出光信噪比，该方法需要高频的相干时域检测及复杂的数据处理，过程复杂。
参考图1，为本技术方案提供的一种光信号的处理方法，该方法包括以下步骤：
步骤S100，获取待测光信号在本振光信号的波长范围内的第一偏振光的功率和第二偏振光的功率。其中，第二偏振光的偏振方向与第一偏振光的偏振方向正交。
步骤S200，根据第一偏振光的功率及第二偏振光的功率，确定待测光信号中信号分量的偏振分光比例系数。
步骤S300，基于所述偏振分光比例系数、所述第一偏振光的功率及所述第二偏振光的功率，确定出所述待测光信号中信号功率和噪声功率；所述信号功率为所述待测光信号中信号分量的功率；所述噪声功率为所述待测光信号中噪声分量的功率。
步骤S400，根据所述信号功率及所述噪声功率，确定出所述待测光信号中的信噪比。
在步骤S100中，获取的是待测光信号在本振光信号的波长范围内，偏振方向正交的两种偏振光的功率，即第一偏振光的功率和第二偏振光的功率，第二偏振光的偏振方向与第一偏振光的偏振方向正交。本振光信号的波长可以调节，可以获取待测光信号在本振光的波长范围内偏振分光得到的第一偏振光的功率和第二偏振光的功率。待测光信号的功率可以通过功率获取装置获取，具体的获取方法或者装置并不进行限定。其中，第一偏振光和第二偏振光可以通过对待测光信号进行偏振分光得到。
在步骤S200中，根据获取的第一偏振光的功率和第二偏振光的功率，确定待测光信号中信号分量的偏振分光比例系数。
由于将待测光信号进行偏振分光，分为第一偏振光和第二偏振光，所以待测光信号的功率也分为第一偏振光的功率和第二偏振光的功率。待测光信号中包括信号分量和噪声分量，待测光信号的功率同样包含信号功率和噪声功率，在待测光信号分成第一偏振光和第二偏振光之后，第一偏振光的功率和第二偏振光的功率中也都包括信号功率和噪声功率。第一偏振光的功率和第二偏振光的功率将待测光信号中的信号功率按照信号分量的偏振分光比例系数分配。
由于待测光信号中包括的噪声一般为白噪声，白噪声为相对均衡，因此在对白噪声进行偏振分光处理之后，在两个相互垂直的两个方向上得到的噪声的偏振光的功率大致是相当的。白噪声的这种偏振特性，在本公开实施例中可以称之为与偏振无关的特性，功率服从均匀分布。所以待测光信号在分为第一偏振光和第二偏振光后，第一偏振光的功率中包括的噪声功率和第二偏振光的功率中包括的噪声功率是相等的。第一偏振光的功率中包括的噪声功率和第二偏振光的功率中包括的噪声功率将待测光信号的噪声功率平分，均为待测光信号的噪声功率的二分之一。
另外，在同一个信道中，待测光信号中的噪声是平坦的，即在同一信道中，在本振光的波长范围内，不同本振光的波长对应的待测光信号中包括的噪声是平坦的，噪声功率近似相等。
由于待测光信号中的噪声功率被平分，相当于待测光信号中的噪声分量的偏振分光比例系数是固定的。待测光信号中的信号的偏振特性并不是均匀偏振的，所以在噪声分量的偏振分光比例系数固定后，需要确定待测光信号中的信号分量的偏振分光比例系数。
第一偏振光信号的功率、第二偏振光信号的功率以及待测光信号中包括的噪声的偏振分光比例系数均为已知的，所以根据这三种信息可以确定待测光信号中信号分量的偏振分光比例系数。
在步骤S300中，在确定待测光信号中信号分量的偏振分光比例系数之后，根据待测光信号中信号分量的偏振分光比例系数、第一偏振光的功率及第二偏振光的功率，可以确定出待测光信号中信号功率和噪声功率。其中，信号功率为待测光信号中信号分量的功率，噪声功率为待测光信号中噪声分量的功率。
由于可以获取多个不同的待测光信号在本振光信号的不同波长所对应的功率，包括第一偏振光的功率和第二偏振光的功率，同时待测光信号中噪声分量的偏振分光比例系数也是已知的，所以可以根据信号分量的偏振分光比例系数、噪声分量的偏振分光比例系数、以及获取的这些第一偏振光的功率和第二偏振光的功率，确定出待测光信号中的信号分量的功率和噪声分量的功率，即可以确定出信号功率和噪声功率。
在步骤S400中，由于已经确定了待测光信号中的信号功率和噪声功率，所以可以根据确定的待测光信号中的信号功率和噪声功率，确定出待测光信号中的信噪比。具体可以根据光信噪比的计算公式进行计算，从而确定出光信噪比。
值得说明的是，上述方法针对的是待测光信号中的某一种光信道，待测光信号中包含多个波长信道，不同波长信道中的待测光信号的信号分量的偏振分光比例系数不同，均可以通过上述方法进行确定。
本方案提供了一种新的确定光信噪比的方法，该方法过程简单、准确度较高，可以适用于任意调制格式的光信号的测量。在实际的应用中，可以通过该方在线对光信号进行测量，根据第一偏振光的功率和第二偏振光的功率可确定的信号功率的偏振分光比例系数，然后根据信号功率的偏振分光比例系数可以方便、准确地确定信号功率和噪声功率，从而确定光信噪比。
参考图2，为另一实施例提供的一种获取第一偏振光的功率和第二偏振的功率的流程示意图。步骤S100，获取待测光信号在本振光信号的波长范围内的第一偏振光的功率和第二偏振光的功率，包括：
步骤S101，将待测光信号和本振光信号分别进行偏振分光，得到待测光信号在两个正交偏振方向的偏振光，及本振光信号在两个正交偏振方向的偏振光；所述两个正交偏振方向，包括：第一方向和第二方向。
具体可以通过偏振分束器等偏振设备将待测光信号进行偏振分光，得到待测光信号在偏振方向正交的两个偏振光。同样可以通过相同的偏振分束器等偏振设备将本振光信号进行偏振分光，得到本振光信号在两个偏振方向正交的偏振光。
这里的两个正交偏振方向可以是第一方向和第二方向，即可得到在第一方向上的待测光信号的偏振光、在第二方向上的待测光信号的偏振光、在第一方向上的本振光信号的偏振光和在第二方向上的本振光信号的偏振光。
步骤S102，将第一方向上的待测光信号的偏振光和本振光信号的偏振光进行相干检测，得到待测光信号在本振光信号的波长范围内的第一偏振光的功率。
将在同一方向上的偏振光信号进行相干检测，得到待测光信号的偏振光的功率。具体可以包括：将在第一方向上的待测光信号的偏振光和在第一方向上的本振光信号的偏振光进行相干检测，得到待测光信号在本振光信号的波长范围内的第一偏振光的功率。其中，第一方向上的待测光信号的偏振光可以是第一偏振光，相干检测的具体原理这里不再详细说明。
步骤S103，将第二方向上的待测光信号的偏振光和本帧光信号的偏振光进行相干检测，得到待测光信号在本振光信号的波长范围内的第二偏振光的功率。
根据在第一方向上的偏振光得到第一偏振光的功率后，还需要根据第二方向上的偏振光得到第二偏振光的功率。具体可以将第二方向上的待测光信号的偏振光和第二方向上的本振光信号的偏振光进行相干检测，得到待检测光信号在本振光信号的波长范围内的第二偏振光的功率。其中，第二方向上的待测光信号的偏振光可以是第二偏振光。
参考图3，提供了一种获取第一偏振光的功率和第二偏振光的功率的装置或者设备的结构示意图。
该结构包括偏振控制器、第一偏振分束器、第一混频器、第一光电平衡探测器、第一带通滤波器、第一模数转换器、第二偏振分束器、第二混频器、第二光电平衡探测器、第二带通滤波器、第二模数转换器和数字信号处理器。其中，两个偏振分束器是结构和配置相同的偏振分束器，混频器、光电平衡探测器和带通滤波器同理。通过下面对待测光信号和本振光信号的处理，描述该结构中各个组成部分之间的连接关系。
通过第一偏振分束器(PBS)对待测光信号进行偏振分光，得到在第一方向上的待测光信号的偏振光，和在第二方向上的待测光信号的偏振光。这里的第一方向用x方向表示，第二方向用y方向表示，x方向和y方向是两个偏振方向垂直的方向，第一方向上的待测光信号的偏振光用Sigx表示，在第二方向上的待测光信号的偏振光用Sigy表示。还可以先通过偏振控制器对待测光信号进行偏振控制，然后通过第一偏振分束器(PBS)对偏振控制后的待测光信号进行偏振分光，得到在第一方向上的待测光信号的偏振光，和在第二方向上的待测光信号的偏振光。
通过第二偏振分束器(PBS)对本振光信号进行偏振分光，得到在第一方向上的本振光信号的偏振光，和在第二方向上的本振光信号的偏振光。这里的第一方向用x方向表示，第二方向用y方向表示，x方向和y方向是两个偏振方向垂直的方向，第一方向上的本振光信号的偏振光用Lox表示，在第二方向上的本振光信号的偏振光用Loy表示。这里将波长可调谐激光器(TLS)作为本振光信号的光源。
即本振光信号经过第一偏振分束器得到两路偏振方向正交的线偏振光，待测光信号通过第二偏振分束器得到两路偏振方向正交的线偏振光。
在得到上述四路偏振光之后，对相应的偏振光进行相干检测，得到偏振光的功率。如下：
将第一方向上的待测光信号的偏振光和本振光信号的偏振光进行相干检测，得到待测光信号在本振光信号的波长范围内的第一偏振光的功率，包括：
在得到x方向上的待测光信号的偏振光和x方向上的本振光信号的偏振光之后，通过第一混频器将x方向上的待测光信号的偏振光和x方向上的本振光信号的偏振光进行混频，得到第一混频器输出的两路干涉光信号。然后通过第一光电平衡探测器对第一混频器输出的两路干涉光信号进行处理，得到x偏振方向上去掉本底信号的干涉信号，将该干涉信号转换为电流Ix。然后依次经过第一带通滤波器、第一模数转换器和数字信号处理器，得到待测光信号在在本振光信号的波长范围内的第一偏振光的功率。
将第二方向上的待测光信号的偏振光和本振光信号的偏振光进行相干检测，得到待测光信号在本振光信号的波长范围内的第二偏振光的功率，包括：
在得到y方向上的待测光信号的偏振光和y方向上的本振光信号的偏振光之后，通过第二混频器将y方向上的待测光信号的偏振光和y方向上的本振光信号的偏振光进行混频，得到第二混频器输出的两路干涉光信号。然后通过第二光电平衡探测器对第二混频器输出的两路干涉光信号进行处理，得到y偏振方向上去掉本底信号的干涉信号，将该干涉信号转换为电流Iy。然后依次经过第二带通滤波器、第二模数转换器和数字信号处理器，得到待测光信号在在本振光信号的波长范围内的第二偏振光的功率。
其中，干涉信号的强度与待测光信号以及本振光信号的功率相关，干涉信号的变化与待测光信号和本振光信号的波长差以及两者的相位差相关。由于不同波长的本振光信号对应的功率不变，波长已知且可调，通过电域的滤波和解调，可以得到待测光信号在本振光信号的波长范围内的功率。通过调节本振光信号的波长，即可获得待测光信号在本振光信号的不同波长处对应的第一偏振光的功率和第二偏振光的功率。
参考图4，为另一实施例提供的一种确定待测光信号中信号分量的偏振分光比例系数的流程示意图。在该实施例为对步骤S200，根据第一偏振光的功率及第二偏振光的功率，确定待测光信号中信号分量的偏振分光比例系数的进一步限定。该步骤包括：
步骤S201，根据第一偏振光的功率、第二偏振光的功率、待测光信号中信号分量和噪声分量经过偏振分光后满足的功率函数关系，确定信号分量的偏振分光比例系数的估计值。
在获取第一偏振光的功率、第二偏振光的功率后，根据第一偏振光的功率、第二偏振光的功率、待测光信号中信号分量经过偏振分光和噪声分量经过偏振分光后四者满足的功率函数关系，确定信号分量的偏振分光比例系数。
由于第一偏振光的功率、第二偏振光的功率可以直接获取，噪声分量经过偏振分光的偏振分光比例系数是已知的，所以可以将信号分量的偏振分光比例系数作为未知数。可以根据第一偏振光的功率、第二偏振光的功率、待测光信号中信号分量、待测光信号中噪声分量、噪声分量经过偏振分光的偏振分光比例系数和信号分量的偏振分光比例系数，得到功率函数关系。
根据该功率函数关系，估计信号分量的偏振分光比例系数，一般情况下，噪声功率远远小于信号功率，所以该实施例中，将噪声忽略，获取待测光信号在本振光信号预设波长的第一偏振光的功率和第二偏振光的功率，可以得到信号分量的偏振分光比例系数的估计值。
例如，第一偏振光的功率为
第二偏振光的功率为
待测光信号中信号分量的偏振分光比例系数为k，待测光信号中噪声分量的偏振分光比例系数为1/2，待测光信号中信号功率为
待测光信号中噪声功率为
则功率函数关系如下：
其中，
表示待测光信号在本振光的波长为i处的第一偏振光的功率，
表示待测光信号在本振光信号的波长为i处的信号功率，
表示待测光信号在本振光的波长为i处的噪声功率，k表示待测光信号中信号分量的偏振分光比例系数，i表示本振光的波长。
根据公式(1)和(2)构成的功率函数关系，将公式(1)和(2)进行变换，可以得到待测光信号在本振光的波长为i处的信号功率
表达式如下：
根据公式(1)和(2)，估计信号分量的偏振分光比例系数k，将噪声分量忽略不计，可以得到信号分量的偏振分光比例系数的估计值k0，该实施例中根据获取的待测光信号在本振光信号的波长范围内的最大功率，估计信号分量的偏振分光比例系数，得到估计值k0。还可以根据待测光信号在本振光信号的波长范围内中心位置的功率，估计信号分量的偏振分光比例系数，得到估计值k0。k0的表达式如下：
其中，
表示待测光信号在本振光信号的波长范围内的第一偏振光的最大功率，
表示待测光信号在本振光信号的波长范围内的第二偏振光的最大功率。
步骤S202，修正偏振分光比例系数的估计值，得到偏振分光比例系数。
在得到偏振分光比例系数的估计值k0后，对偏振分光比例系数的估计值k0进行进一步处理，得到偏振分光比例系数。由于k0是估计值，所以存在较大的误差，为了得到更准确的k0，所以需要对k0进行修正，使得偏振分光比例系数的估计值k0更接近于准确值，进而可以得到更准确的光信噪比。
进一步地，参考图5，步骤S202，修正偏振分光比例系数的估计值，得到偏振分光比例系数，包括：
步骤S2021，根据获取的第一偏振光中第一波长光信号的功率、第二偏振光中第一波长光信号的功率、功率函数关系和偏振分光比例系数的估计值，确定信号功率的第一估计值和噪声功率的第一估计值。
第一波长光信号可以根据实际需要进行选取，由于已经得到功率函数关系和偏振分光比例系数的估计值，所以可以将获取的第一偏振光中第一波长光信号的功率和第二偏振光中第一波长光信号的功率带入功率函数关系中，得到待测光信号中信号功率的第一估计值和噪声功率的第一估计值。信号功率的第一估计值和噪声功率的第一估计值都为与第一波长光信号对应的功率。
具体地，可以先根据公式(3)确定信号功率的第一估计值，在确定信号功率的第一估计值后，由于第一偏振光的功率和第二偏振光的功率之和等于信号功率和噪声功率之和，所以可以确定噪声功率的第一估计值。
步骤S2022，根据信号功率的第一估计值和噪声功率的第一估计值，确定噪声功率的第二估计值。
由于在确定信号功率的第一估计值之后，可以根据信号功率的第一估计值，确定噪声功率的第一估计值。所以，在得到噪声功率的第一估计值后，可以根据噪声功率的第一估计值，确定噪声功率的第二估计值。
步骤S2023，根据噪声功率的第二估计值、第一偏振光中第二波长光信号的功率和第二偏振光中第二波长光信号的功率，修正偏振分光比例系数的估计值。
在得到噪声功率的第二估计值后，结合获取的第一偏振光中第二波长光信号的功率和第二偏振光中第二波长光信号的功率，修正信号分量的偏振分光比例系数的估计值k0，得到k0经过一次修正后的信号分量的偏振分光比例系数的估计值。将经过修正后的信号分量的偏振分光比例系数的估计值，替换该次修正之前的信号分量的偏振分光比例系数的估计值，循环执行上述步骤，修正偏振分光比例系数的估计值。
参考图6，为第一偏振光的功率和第二偏振光的功率的示意图。横轴表示本振光信号的波长，纵轴表示待测光信号的功率。第二波长光信号可以为：待测光信号在本振光信号的波长范围内功率最大的光信号。参考图6中的
和
表示第一偏振光中第二波长光信号的功率，即第一偏振光在本振光信号的波长范围内的最大功率。
表示第二偏振光中第二波长光信号的功率，即第二偏振光在本振光信号的波长范围内的最大功率。
当然，第二波长光信号还可以是待测光信号在本振光信号的波长范围内中心位置的光信号。即第一偏振光中第二波长光信号为第一偏振光在本振光信号的波长范围内中心位置的功率，第二偏振光中第二波长光信号为第二偏振光在本振光信号的波长范围内中心位置的功率。
第一波长光信号和第二波长光信号还可以是图6中其他不同的本振光信号波长对应的光信号。
同样参考图6，在另一实施例中，第一波长光信号为：与第二波长光信号相差预设波长的光信号。如图6中，预设波长为a，第一波长光信号为与第二波长光信号相差a的光信号，由于第一偏振光中第二波长光信号的功率为在本振光信号的波长范围内功率最大的光信号或者在本振光信号的波长范围内中心位置的光信号，以及光信号的光谱分布特性，所以第一波长光信号可以存在于第二波长光信号的两侧。所以，第一偏振光中第一波长光信号的功率包括
和
第二偏振光中第一波长光信号的功率包括
和
例如，将第一偏振光中第二波长光信号的功率记为
将第二偏振光中第二波长光信号的功率记为
根据公式(3)可得信号功率的第二估计值，如公式(5)所示：
将第一偏振光中第一波长光信号的功率记为
和
将第二偏振光中第一波长光信号的功率记为
和
根据公式(3)可得信号功率的第一估计值，表达式如公式(6)和(7)，
在得到信号功率的第一估计值后，可以进一步得到噪声信号的第一估计值，噪声信号的第一估计值如公式(8)和(9)：
在同一个信道中，待测光信号中的噪声是平坦的，在得到噪声信号的第一估计值后，可以确定噪声信号的第二估计值，表达式如下：
根据噪声功率的第二估计值、第一偏振光中第二波长光信号的功率和第二偏振光中第二波长光信号的功率，即第一偏振光中第二波长光信号的功率和第二偏振光中第二波长光信号的功率，结合公式(10)和公式(11)，得到经过第一次修正后的偏振分光比例系数的估计值k1，公式(11)如下：
将经过第一次修正后的偏振分光比例系数的估计值k1，经过第一次修正后的偏振分光比例系数的估计值k1的表达式如下：
将k1带入公式(5)、公式(6)、公式(7)、公式(8)、公式(9)、公式(10)和公式(11)，即可得到经过第二次修正的偏振分光比例系数的估计值k2，如此循环，经过j次修正后，即可得到修正j次后的偏振分光比例系数的估计值kj+1。
其中，j表示偏振分光比例系数的估计值的修正次数，
表示第j次修正偏振分光比例系数的估计值时，噪声功率的第二估计值。
通过公式(12)，即可得到修正j次后的偏振分光比例系数的估计值。将修正j次后的偏振分光比例系数的估计值带入公式(5)、公式(6)、公式(7)、公式(8)、公式(9)、公式(10)和公式(11)，得到修正j次后的偏振分光比例系数的估计值。
在另一实施例中，在相邻两次修正后的偏振分光比例系数的估计值之差小于预设参数值时，将后一次修正的偏振分光比例系数的估计值，确定为偏振分光比例系数。
若相邻两次修正后的偏振分光比例系数的估计值之差小于某一个预设值时，说明偏振分光比例系数的估计值的变化已经很小，接近准确值，已经符合业务要求。将后一次修正的偏振分光比例系数的估计值确定为待测光信号中信号分量的偏振分光比例系数。
例如，相邻两次修正j次后的偏振分光比例系数的估计值分别为kj和kj+1，kj和kj+1两者之差小于预设参数值，则将kj+1确定为信号分量的偏振分光比例系数。
在得到信号分量的偏振分光比例系数kj+1后，根据公式(3)可以得到信号功率，表达式如下：
根据公式(8)或公式(9)即可得到噪声功率。
在另一实施例中，可以根据信号功率及噪声功率，确定出待测光信号中的光信噪比。具体可以通过如下公式确定：
其中，OSNR表示光信噪比，BWn为噪声带宽，可以选取12.5GHz；BWs为信号带宽，与信号类型相关。
参考图7，为一种光信号的处理系统的结构示意图，该处理系统包括：
功率获取模块，用于获取待测光信号在本振光信号的波长范围内的第一偏振光的功率和第二偏振光的功率；其中，所述第二偏振光的偏振方向与所述第一偏振光的偏振方向正交。
偏振分光比确定模块，用于根据所述第一偏振光的功率及所述第二偏振光的功率，确定所述待测光信号中信号分量的偏振分光比例系数。
功率确定模块，用于基于所述偏振分光比例系数、所述第一偏振光的功率及所述第二偏振光的功率，确定出所述待测光信号中信号功率和噪声功率；所述信号功率为所述信号分量的功率；所述噪声功率为所述待测光信号中噪声分量的功率。
信噪比确定模块，用于根据所述信号功率及所述噪声功率，确定出所述待测光信号中的信噪比。图7中只是示出了上述模块，其余模块未示出。
其中，偏振分光比确定模块包括：
估计子模块，根据所述第一偏振光的功率、所述第二偏振光的功率、所述待测光信号中信号分量和噪声分量经过偏振分光后满足的功率函数关系，确定所述信号分量的偏振分光比例系数的估计值。
修正子模块，修正所述偏振分光比例系数的估计值，得到所述偏振分光比例系数。
修正子模块包括：
第一估计单元，根据获取的所述第一偏振光中第一波长光信号的功率、所述第二偏振光中第一波长光信号的功率、所述功率函数关系和所述偏振分光比例系数的估计值，确定所述信号功率的第一估计值和所述噪声功率的第一估计值。
第二估计单元，根据所述信号功率的第一估计值和所述噪声功率的第一估计值，确定所述噪声功率的第二估计值。
第一修正单元，根据所述噪声功率的第二估计值、所述第一偏振光中第二波长光信号的功率和所述第二偏振光中第二波长光信号的功率，修正所述偏振分光比例系数的估计值。
其中，所述第二波长光信号为：所述待测光信号在本振光信号的波长范围内功率最大的光信号；或者，所述待测光信号在所述本振光信号的波长范围内中心位置的光信号。
所述第一波长光信号为：与所述第二波长光信号相差预设波长的光信号。
修正模块还包括：
第二修正单元，在相邻两次修正后的所述偏振分光比例系数的估计值之差小于预设参数值时，将后一次修正的所述偏振分光比例系数的估计值，确定为所述偏振分光比例系数。
功率获取模块，包括：
偏振光获取子模块，将所述待测光信号和所述本振光信号分别进行偏振分光，得到所述待测光信号在两个正交偏振方向的偏振光，及所述本振光信号在两个正交偏振方向的偏振光；所述两个正交偏振方向，包括：第一方向和第二方向。
第一功率获取子模块，将第一方向上的所述待测光信号的偏振光和所述本振光信号的偏振光进行相干检测，得到所述待测光信号在本振光信号的波长范围内的所述第一偏振光的功率。
第二功率获取子模块，将第二方向上的所述待测光信号的偏振光和所述本帧光信号的偏振光进行相干检测，得到所述待测光信号在本振光信号的波长范围内的所述第二偏振光的功率。
本申请的技术方案还提供了一种电子设备，包括：
处理器；
存储器，其存储有程序指令，当程序指令被处理器执行时，使得电子设备执行上述任一项实施例中的方法。
本申请的技术方案还提供了一种存储介质，其存储有程序，当程序由处理器运行时，执行上述任一项实施例中的方法。该存储介质包括非瞬间存储介质。
在另一实施例中，还提供了另一种光信号的处理方法，具体为一种基于相干光谱检测的带内光信噪比的确定方法，参考图8。
步骤A，获取待测光信号在本振光信号的波长范围内的第一偏振光的功率和第二偏振光的功率。包括：
待测信号光通过偏振分束器分为两路正交线偏振光，每一路信号光与具有同样偏振态的本振光经过混频器混频，通过相干检测可以得到待测光信号在本振光频率处的强度，通过调节本振光频率，即可获得待测光信号两路正交偏振态的光谱
待测光信号部分为偏振相关，噪声部分偏振无关，给出待测光波长信道内峰值处的偏振分光比初始估计值k，获取信号峰值位置前后频率间隔a处光谱点功率，进行迭代计算获得准确的k值，根据k值可计算得出待测光信号部分和噪声部分功率，即带内光信噪比。
波长可调谐激光器作为本振光源，其输出经过第一偏振分束器分为两路正交线偏振光，待测信号光通过偏振控制器调整其偏振态，再通过第二偏振分束器分为两路正交线偏振光，每一路信号光与具有同样偏振态的本振光经过混频器混频，得到四路干涉光信号，第一平衡探测器组得到X偏振方向去掉信号本底的干涉信号，第二平衡探测器组得到Y偏振方向去掉信号本底的干涉信号，干涉信号的强度与被测信号以及本振光信号的强度相关，干涉信号的变化与待测信号和本振信号的频率差以及两者的相位差相关，由于本振信号强度不变频率或波长已知、可调，通过电域的滤波和解调，可以得到待测光信号在本振光频率处的强度功率，通过调节本振光频率波长，即可获得待测光信号两路正交偏振态的光谱
步骤B，获取第一偏振光中第二波长光信号的功率和所述第二偏振光中第二波长光信号的功率。
步骤C，确定所述信号分量的偏振分光比例系数的估计值。包括：
由于待测信号光中信号部分为偏振相关，噪声部分为偏振无关，获得的两路正交偏振态的光谱：
其中
表示待测光信号部分，
表示待测光噪声部分，k为待定系数，与信号光偏振态相关，上标i表示光谱不同频率或波长位置点，由公式(15)、(16)可得
待测信号光中不同信道的信号可能具有不同的偏振态，而:
其中max表示
中信号峰值点或中心点对应的频率或波长位置点。
步骤D，获取第一偏振光中第一波长光信号的功率、所述第二偏振光中第一波长光信号的功率获取，包括：
信道内峰值点前后频率或波长间隔a的两个频率或波长位置点光谱功率
步骤E，修正偏振分光比例系数的估计值，得到所述偏振分光比例系数，包括：
由k的初始估计值可以计算出max点及其前后频率或波长间隔a的两个频率或波长位置点待测光信号部分初始估计值：
从初始估计值开始进行如下迭代计算，其中下标j为迭代次数：
计算峰值点前后间隔a的两个频率或波长位置点噪声功率估计值
差值获取峰值位置点噪声功率估计值
峰值点功率减去j次迭代噪声估计值后计算得j+1次迭代的kj+1估计值
由kj+1的估计值重新计算光谱各频率点信号部分j+1次迭代估计值
迭代计算上述公式(22)～(16)，直到获取稳定的k值。
步骤F，根据信号功率及所述噪声功率，确定出待测光信号中的信噪比，包括：
计算出信道内信号光谱
以及峰值点对应噪声功率
由此可计算得信道内OSNR为：
其中BWn为噪声带宽取12.5GHz，BWs为信号带宽与信号类型相关。
一种特殊场景是，当待测信号光通过偏振分束器获得的两路正交偏振态光谱相等，即k等于0.5时，通过在待测光信号输入端(即在偏振分束器对待测光信号进行分光之前)增加偏振控制器调整待测光信号的偏振态，对k进行调整，从而获取不同的k值。
待测信号光中包含多个波长信道时，不同信道内信号偏振态差异可能具有不同的k值，每个波长信道需要单独计算。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的设备和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，如：多个单元或组件可以结合，或可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另外，所显示或讨论的各组成部分相互之间的耦合、或直接耦合、或通信连接可以是通过一些接口，设备或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性的、机械的或其它形式的。
上述作为分离部件说明的单元可以是、或也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是、或也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，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全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各实施例中的各功能单元可以全部集成在一个处理模块中，也可以是各单元分别单独作为一个单元，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中；上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。
在一些情况下，上述任一两个技术特征不冲突的情况下，可以组合成新的方法技术方案。
本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：移动存储设备、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明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发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种光信号的处理方法，其特征在于，包括：
获取待测光信号在本振光信号的波长范围内的第一偏振光的功率和第二偏振光的功率；其中，所述第二偏振光的偏振方向与所述第一偏振光的偏振方向正交；
根据所述第一偏振光的功率、所述第二偏振光的功率、所述待测光信号中信号分量和噪声分量经过偏振分光后满足的功率函数关系，确定所述信号分量的偏振分光比例系数的估计值；其中，所述噪声分量在所述功率函数关系中为0；
根据获取的所述第一偏振光中第一波长光信号的功率、所述第二偏振光中第一波长光信号的功率、所述功率函数关系和所述偏振分光比例系数的估计值，确定不同所述第一波长光信号中信号功率的第一估计值和噪声功率的第一估计值；不同所述第一波长光信号为：与第二波长光信号相差预设波长的光信号；
将不同所述第一波长光信号中噪声功率的第一估计值的算术平均值，确定为所述噪声功率的第二估计值；
根据所述噪声功率的第二估计值、所述第一偏振光中第二波长光信号的功率和所述第二偏振光中第二波长光信号的功率，修正所述信号分量的偏振分光比例系数的估计值，得到所述信号分量的偏振分光比例系数；
基于所述信号分量的偏振分光比例系数、所述第一偏振光的功率及所述第二偏振光的功率，确定出所述待测光信号中信号功率和噪声功率；所述信号功率为所述信号分量的功率；所述噪声功率为所述待测光信号中噪声分量的功率；
根据所述信号功率及所述噪声功率，确定出所述待测光信号中的信噪比。
2.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，所述第二波长光信号为：所述待测光信号在本振光信号的波长范围内功率最大的光信号；或者，所述待测光信号在所述本振光信号的波长范围内中心位置的光信号。
3.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，所述修正所述偏振分光比例系数的估计值，得到所述偏振分光比例系数，还包括：
在相邻两次修正后的所述偏振分光比例系数的估计值之差小于预设参数值时，将后一次修正的所述偏振分光比例系数的估计值，确定为所述偏振分光比例系数。
4.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，所述获取待测光信号在本振光信号的波长范围内的第一偏振光的功率和第二偏振光的功率，包括：
将所述待测光信号和所述本振光信号分别进行偏振分光，得到所述待测光信号在两个正交偏振方向的偏振光，及所述本振光信号在两个正交偏振方向的偏振光；所述两个正交偏振方向，包括：第一方向和第二方向；
将第一方向上的所述待测光信号的偏振光和所述本振光信号的偏振光进行相干检测，得到所述待测光信号在本振光信号的波长范围内的所述第一偏振光的功率；
将第二方向上的所述待测光信号的偏振光和所述本振 光信号的偏振光进行相干检测，得到所述待测光信号在本振光信号的波长范围内的所述第二偏振光的功率。
5.一种光信号的处理系统，其特征在于，包括：
功率获取模块，用于获取待测光信号在本振光信号的波长范围内的第一偏振光的功率和第二偏振光的功率；其中，所述第二偏振光的偏振方向与所述第一偏振光的偏振方向正交；
偏振分光比确定模块，用于根据所述第一偏振光的功率、所述第二偏振光的功率、所述待测光信号中信号分量和噪声分量经过偏振分光后满足的功率函数关系，确定所述信号分量的偏振分光比例系数的估计值；其中，所述噪声分量在所述功率函数关系中为0；
偏振分光比确定模块，还用于根据获取的所述第一偏振光中第一波长光信号的功率、所述第二偏振光中第一波长光信号的功率、所述功率函数关系和所述偏振分光比例系数的估计值，确定不同所述第一波长光信号中信号功率的第一估计值和噪声功率的第一估计值；不同所述第一波长光信号为：与第二波长光信号相差预设波长的光信号；将不同所述第一波长光信号中噪声功率的第一估计值的算术平均值，确定为所述噪声功率的第二估计值；根据所述噪声功率的第二估计值、所述第一偏振光中第二波长光信号的功率和所述第二偏振光中第二波长光信号的功率，修正所述信号分量的偏振分光比例系数的估计值，得到所述信号分量的偏振分光比例系数；
功率确定模块，用于基于所述信号分量的偏振分光比例系数、所述第一偏振光的功率及所述第二偏振光的功率，确定出所述待测光信号中信号功率和噪声功率；所述信号功率为所述信号分量的功率；所述噪声功率为所述待测光信号中噪声分量的功率；
信噪比确定模块，用于根据所述信号功率及所述噪声功率，确定出所述待测光信号中的信噪比。
6.根据权利要求5所述的处理系统，其特征在于，所述第二波长光信号为：所述待测光信号在本振光信号的波长范围内功率最大的光信号；或者，所述待测光信号在所述本振光信号的波长范围内中心位置的光信号。
7.根据权利要求5所述的处理系统，其特征在于，所述偏振分光比确定模块还用于：
在相邻两次修正后的所述偏振分光比例系数的估计值之差小于预设参数值时，将后一次修正的所述偏振分光比例系数的估计值，确定为所述偏振分光比例系数。
8.根据权利要求5所述的处理系统，其特征在于，所述功率获取模块包括：
偏振光获取子模块，用于将所述待测光信号和所述本振光信号分别进行偏振分光，得到所述待测光信号在两个正交偏振方向的偏振光，及所述本振光信号在两个正交偏振方向的偏振光；所述两个正交偏振方向，包括：第一方向和第二方向；
第一功率获取子模块，用于将第一方向上的所述待测光信号的偏振光和所述本振光信号的偏振光进行相干检测，得到所述待测光信号在本振光信号的波长范围内的所述第一偏振光的功率；
第二功率获取子模块，用于将第二方向上的所述待测光信号的偏振光和所述本振 光信号的偏振光进行相干检测，得到所述待测光信号在本振光信号的波长范围内的所述第二偏振光的功率。
9.一种电子设备，包括：
处理器；
存储器，其存储有程序指令，当所述程序指令被所述处理器执行时，使得所述电子设备执行如权利要求1～4任一项所述的方法。
10.一种存储介质，其存储有程序，当所述程序由处理器运行时，执行如权利要求1～4任一项所述的方法。
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