CN1186610C - 用于测定光传输系统中失真的眼图掩模的方法 - Google Patents

Abstract

公开了一种用于光传输系统的性能评价分析技术。为一发射器和一基准光学传输链路限定了一基准眼图掩模。通过将基准眼图掩模应用到电信号的眼图上可确定实际光路的传输质量，所述电信号则是用一失真测定装置在一测定点处记录下来的。所述测定点可形成在接收器的光连接平面上，以便测定所述光传输链路和传输器损失，或者，所述测定点可位于发射器的光连接平面上，以便测定该发射器的性能。所述光路可包括光放大器、色散补偿模块、有源和无源组件。

Description

用于测定光传输系统中失真的眼图掩模的方法

技术领域

本发明涉及到对于光传输系统的性能评价和分析，具体地说，本发明涉及到用于测定失真的眼图掩模的方法和设备。

背景技术

失真是指设置在传输链路中各个位置的系统单元所产生信号的各类不精确再现。通过确定原始信号与经过传输之后信号的波形之间的差异，可以测定出所说的失真。由于噪声、符号间干扰、光纤色散等因素的影响，在发射器与接收器之间传输的光信号质量会下降。

色散是诸如由于以不同速度传播的脉冲中不同的光波长所引起的失真等参数与色彩或波长的相关性。光脉冲中某些比其它部分经过更长光路(模式)的部分也会导致光纤系统中的脉冲失真。

最近十年中，数据信号的传输速率业已逐渐提高，这就需要有更快和更灵敏的传输系统。就诸如10或40Gb/s的高速传输而言，光链路的色散是一关键参数。对于构成给定链路的不同类型的色散偏移光纤、色散补偿光纤和色散补偿滤光器，测定链路的色散不再是这样的简单操作，即：将光纤长度(以千米为单位)乘以标准单模式光纤的色散指数17ps/nm/km。

而且，在带有串联光放大器的光传输系统中，由噪声和光路失真所导致的系统性能下降通常是不可分离的，从而使性能评价复杂化。

在没有光放大器或色散补偿的情况下，STM-64光学参数的规范是用现有构架的G.957的直接延伸。但是，光放大器和色散补偿的效果不直接包括在G.957构架内。具体地说，必须对在存在有色散补偿和光非线性变化情况下的来自放大器的光噪声和来自光路的失真进行控制以便为横向兼容性创造条件。

信号降质的程度可以用闭合眼图表示，所述眼图是在基带信号输入示波器的垂直输入端且符号速率触发了仪器的时基时在示波器中生成的图形。对二进制信号来说，这种眼图有一只眼睛，其开、闭取决于信号质量下降程度。张开的图形是所希望的。根据所测定的信号的不同，眼睛大小的变化表示符号间的干扰、振幅不规则性或时序问题，如抖动。

有多种可测定失真的测试仪器。例如，美国专利第4823360号(1989年4月18日授予Trembtay等人并转让给NorthernTelecom有限公司)中公开了一种用于根据基带相位比较法测定光纤色散的设备。上述美国专利中的设备用三个阈值电平评价传输链路性能，以便恢复数据。就一预定的误差率而言，通过分别测定“长0”和“长1”的电平可获得上述阈值中的两个，第三个阈值则是按与前述两个阈值的预定关系给出的。

美国专利第4799790号(1989年1月24日授予Tsukmoto等人，并转让给Anritsu公司)公开了一种设备，这种设备包括：一发射器，它用于将各种波长的信号发射进一参照系或一试验光纤；以及，一接收器。在接收器处，针对参照系和试验光路测定出两个相邻波长之间的相位差，以便确定各波长的延迟。

但是，上述美国专利均未涉及在不考虑噪声特性的情况下的较差路径失真系数，以便将失真影响与噪声影响分离开。

Prasannan等人发表于Australian Electronics Engineering(澳大利亚电子工程)1994年7月号第29-32页的题为“On fast trackto commstesting”(论快速跟踪通信测试)的文章公开了一种典型的SDH/SONET眼图测试，这种测试使用了恢复后的时钟以进行外部触发。

Lum发表于Communication International(UK)(国际通讯)1995年6月22卷第6期的题为“Making‘Mid-fibremeet’areality”(使光纤中的会合成为现实)的文章公开了用于根据STM-1至STM-16使用模拟随机业务数据帧发生器、基准接收器和信号分析器来测试SDH发射器接口的设备。所述文章还根据ITU推荐标准提供了STM-n的眼图掩模。

但是，上述文章中公开的试验未提供用于单独测定失真并且还能独立测定由发射器和光路所产生的失真的实用方法。此外，上述文章的试验性设备未告知如何在不考虑线路噪声特性的情况下确定较坏情况的光路失真。

本发明的内容

本发明的一个目的是提供一种用于测定沿传输系统的光路的失真的改进型方法与设备。

本发明的另一个目的是提供一种失真测定方法和设备，它们给出一段基准长度的单模式光纤的失真系数，以便限定可接受的发射器和线路性能。通过将失真影响与噪声影响分离开来，最坏情况失真系数表征不考虑线路噪声特性情况下传输性能。

依照本发明，提供了一种用于测定光传输系统中失真的方法，该方法包括下列步骤：从发射器将输出光信号发射至一测定点，该测定点限定在上述发射器的下游处；在与上述测定点相连的失真测定装置处接收一输入光信号，该信号是上述输出光信号的质量下降的变化形式；将所述输入光信号转换成电信号，从该电信号中恢复时钟信号；生成上述电信号的眼图；以及，测定眼图中的失真参数。

依照另一个方面，提供了一种用于测定光传输系统中失真的方法，该方法包括下列步骤：限定一基准光路，该光路模拟要测试的实际光路；从测试用发射机中将一输出光信号发射到基准光路上并在一失真测定装置处接收一输入光信号，该信号是上述输出光信号的质量下降的变化形式；将所述输入光信号转换成电信号并从该电信号中恢复时钟信号；选定取样间隔(T_s)，该间隔与所述电信号的两个连续符号间的间隔(T)相比相对较大，并在取样间隔期间用时钟信号重复处理所说的电信号；建立该波形的基准眼图并在该眼图上确定第一功率电平(P1)和第二功率电平，所述第一功率电平表示用于长“1”的电平，所述第二功率电平表示用于长“0”的电平；在所述眼图上确定最低的内部上限功率电平(P_iu)和最高的内部下限功率电平(P_il)，这些功率水平可用于用绝对时间单位来表示的可容许的相位窗(W)；以及，确定分别表示(P_iu)和(P_il)相对于第一和第二功率电平的归一化值的一上限值(A)和一下限值(B)。准备一矩形基准眼图掩模，该矩形的第一条边表示相位窗口(W)，第二条边表示上限值(A)与下限值(B)之差；和，将所说的基准眼图掩模设置于实际光路输出端的测量点。

依照又一个方面，本发明提供了一种失真测定装置，它用于测定光传输线路的性能参数，所述装置包括：一转换器，它用于将输入光信号转换成数字电信号；一时钟恢复装置，它用于从上述数字电信号中恢复时钟信号；一信号分析器，它用于接收上述数字电信号和时钟信号并形成一宽带模拟波形；一性能处理器，它用于接收上述宽带模拟波形、重构该波形、并确定一预定相位窗(W)的失真参数；一控制装置，它用于监控上述转换器、时钟恢复装置、信号分析器以及性能处理器。

依照再一个方面，本发明提供了一种用于测定光链路的失真的设备，该设备包括：一测试用发射器，它用于生成一个7阶或更高阶的伪随机比特序列；一基准光路，它位于前述测试用发射器与一测定点之间；以及，一失真测定装置，它用于接收输入的光信号，该信号是上述伪随机比特序列的质量下降的变化形式，并且所述失真测定装置将第二光信号转化成模拟宽带波形、生成所述模拟宽带波形的眼图并在该眼图上形成一基准眼图掩模。

本发明方法的显著优点是，该方法可用于确定比先有技术更为复杂的光学系统中的传输质量，所分析的光路可包括光放大器、色散补偿模块、有源和无源光学组件。

本发明的另一个优点是，它消除或减少了对诸如有效值信号源线宽、啾声信号(chirp)和发射器消光比类的高分辨率光谱特性的要求。上述所有参数连同光路损失和其它失真均可以由眼图掩模参数控制。

对附图的简要说明

从以下对附图所示的最佳实施例的更具体的说明中可以看出本发明的前述和其它目的、特征以及优点，在附图中：

图1是用于一传输系统的光层的特性模型，它说明了所说的光路；

图2示出了本发明用于测定失真的光学眼图掩模的参数；

图3是映射在所测定的眼图上的光学眼图掩模的示意图；

图4是本发明失真测量装置的框图；

图5为适于所有可能的眼图的最差情况的降质因数Yo的示意图；

图6是Q失真系数与眼图参数A和B的关系曲线图；

图7表示2变化空间(2-Span)系统中与信号无关噪声(A-B)，与信号有关噪声(A^1/2+B^1/2)和所说与信号有关噪声与所说与信号无关噪声之比(x)的降质参数(D_wc)的变化形式；

图8表示OC-192光放大系统中(x)和接收器Q值作为前置放大器光学增益的函数，以及作为光纤变化空间数函数的变化形式；

图9表示0C-48 APD接收器中(x)和接收器(Q)值作为光信号输入功率函数的变化形式；

图10表示PIN和ADP接收器技术中D_wc与灵敏度损失之间的关系；

图11A是说明测定基准信号的失真的方法的流程图；以及，

图11B是说明测定被测试信号的失真的方法的流程图。

实现本发明的方式

图1是所述光传输链路的物理层的框图，该框图自左至右包括一发射器源1、一发射接口3、一待评价的光路(被测试光路)5、一接收器接口7以及一接收器9。接口3和7分别位于发射器和接收器光学连接平面处。这里，将光路限定为光学放大器、光纤、色散补偿模块(DCM)以及诸如光连接器、转接线、成缆光纤等可在发射器接口3与接收器接口7之间加以配置的其它有源和无源光学组件的集合。

在发射器接口3处实施本发明的测定，以便测定由发射器1引起的失真，并且/或者，在接收器接口7处实施本发明的测定，以便测定由发射器1和光路5所引起的失真。

在设计光链路时，一基准光路可配备有所有的装置，这些装置设置在接口3与7之间的成缆链路光纤5上。测定基准光路的最差情况基准失真参数并将该参数提供给具有所述系统的客户。只要在接口7处的测定结果指示出失真程度能令人接受，就可以在以后将其它的光学组件插进链路5中。

图2表示本发明用于测定失真的眼图掩模参数，图3表示映射在所测定的眼图上的眼图掩模。图2所示的眼图掩模的垂直座标表示光的功率，水平座标表示时间。P₁、P₀、P_iu、P_il和P＝0是与长1、长0、最低的内部上限电平、最高的内部下限电平及零功率电平有关的功率。假定有最佳的取样相位和限幅电平。对给定的传输系统来说，相位窗W是可接受的相位跃变的一种量度，该值取决于传输设备的技术要求。对给定的W来说，在眼图中确定P_iu和P_il电平，它们表示信号功率的相应的最低和最高电平。

用图2中的定义，平均信号功率是 $P_{\mathrm{av}}=\frac{P_1+P_0}{2}.$ 然后，可将眼图掩模参数P_iu和P_il归一化为 $A=\frac{P_{\mathrm{iu}}}{2P_{\mathrm{av}}}$ 和 $B=\frac{P_{\mathrm{il}}}{2P_{\mathrm{av}}}.$

图3表示映射在眼图上的眼图掩模。可以看出，对给定的相位窗口W来说，可以设置内部电平。

图4表示本发明的测量系统。该测量系统在总体上包括：一发射器100，它用于成生输出光信号；一基准光路200，它位于输入接头12与输出接头18之间；以及，一失真测定装置300。通过指定接口12与18之间的失真眼图掩模参数，可以限制光路失真所导致的功率损失。

可对发射器100进行直接调制(DM)或在外部对其进行调制(EM)。

图4表示了一外部信号源10，该信号源可以是模式发生器，从而能生成一7阶或更高阶的伪随机比特序列。由于最终的信号源具有较低的线宽，因此在耗散型链路如1550nm的标准光纤链路中EM是最佳的。

EM发射器100的输出功率通常小于0分贝大于1毫瓦(dBm)，而DM信号源的输出功率则一般小于3dBm。这些小的光学功率限制了传输的距离。所以，最好在发射器1中使用一后置放大器。通过后置放大，发射进光纤的信号功率电平会变得非常大，对高速传输来说，这种高发射功率所引起的非线性变化会导致显著的波形失真。

如前所述，用与在测试光路5中所使用的相同组件(或性能相似器件)在测试环境中组装出基准光路200。此外，将光放大器14与滤光器16串联起来，以便将输出接头18处的平均电平信号提高至在输出接头12处评估的初始水平。最佳的是，滤光器16是1nm的具有100级精细度的FWHMFabryPerot滤光器。

失真测定装置300检测基准光路200输出端的信号。装置300是以PIN或ADP检测器为基础的。就10^-12位误差率来说，这些检测器一般能使OC-192中的接收器在使用寿命范围内的灵敏度分别达到-14dBm与-19dBm。装置300处的过载功率应至少比所保证的寿命范围的功率高10dB。

转换器框22一般用现有技术将在输出接头18接收到的光输入信号加以放大并转换成模拟电信号。例如，可在图4的实施例中使用具有大于15GHz带宽的DC耦合高速PIN二极管进行信号转换。

在时钟恢复框24中恢复时钟，并将该时钟用于失真测定装置300的各框的同步。用恢复后的时钟借助分析器26重复地处理转换器22的信号输出。将取样间隔选定为足够长以便能消除振幅和相位噪声。然后，由性能测定处理器28来处理所得的波形，以便获得失真参数A、B和P_av。为此，首先将信号27去卷积，以便除去转换器和分析器的传送功能影响。然后，使去卷积后的波形经过一诸如适当标定的第四或第五阶贝塞尔滤波器之类的SONET滤波器，并且，对于给定的W，确定功率P₀、P₁、P_iu和P_il。然后，处理器28确定平均功率P_av和归一化值A与B。

再有，在显示器30上显示出所得的经过滤波的波形29，在信号的眼图上测出眼图掩模参数。在眼图上的这种直接测量是足够精确的，并且，在显示器30上测得的眼图掩模参数P_av、A与B可交替地用作基准值。

计算装置框32接收参数P_av、A与B并计算出接收器灵敏度Q以及较差的光路失真D_wc。这些基准值作为与相应光传输链路和光发射器有关的预定值由制造商存储在接收器9内。与此相似，可在接口3处测定用于发射器1的参照值并将其存储起来，因此，可在不考虑发射器性能的情况下确定出光路的性能。

在沿光路5配置了所述光学设备之后，将失真测定装置300连接于接收器接口7，以便测定由测试光路5所引起的待测失真。对给定的相位窗W来说，按相似的方式确定P_av、A和B的当前值，并将这些值与可在接收器9处获得的基准参数相比较。可通过将基准眼图掩模应用于在显示器30上获得的当前信号的眼图或者通过将参数A和B与相应基准参数作比较而在装置300的控制单元34中进行前述比较。可在本地使用比较的结果或将其传给一远程中心控制台。

如前所述，接口3与7之间的失真眼图掩模特性限制了发射器的与操作有关的失真并且控制着对接灵敏度。该特性还控制着光路损失并限制瞬时相位与光场强度之间的关系。

在接收器处存在有与信号有关和与信号无关的噪声的情况下，就光学失真而言，接口7处的接收器系数Q可表示为：

$Q=\frac{(A-B)2P_{\mathrm{av}}}{\sqrt{{\mathrm{\σ}}_{\mathrm{ind}}+\mathrm{\ηA}2P_{\mathrm{av}}}+\sqrt{{\mathrm{\σ}}_{\mathrm{ind}}+\mathrm{\ηB}2P_{\mathrm{av}}}}---\left(\mathrm{EQ}1\right)$

其中，σ_ind是与信号无关的噪声，η是一乘数，它对应于与信号有关的噪声。在无失真的理想情况下，B＝0，A＝1，在这种情况下，用于接收器的理想的Q因子用Q₀来表示并取下述数值：

$Q_0=\frac{{2P}_{\mathrm{av}}}{\sqrt{{\mathrm{\σ}}_{\mathrm{ind}}+\mathrm{\η}2P_{\mathrm{av}}}+\sqrt{{\mathrm{\σ}}_{\mathrm{ind}}}}---\left(\mathrm{EQ}2\right)$

由失真所导致的降质限定如下：

$D(A,B,x)=\frac{Q}{Q_0}=\frac{A-B}{Y_e}---\left(\mathrm{EQ}3\right)$

其中：

$Y_e(A,B,x)=\frac{\sqrt{1+\mathrm{xA}}+\sqrt{1-\mathrm{xB}}}{1+\sqrt{1+x}}---\left(\mathrm{EQ}4\right)$

并且

$x=\frac{2\mathrm{\η}{P}_{\mathrm{av}}}{{\mathrm{\σ}}_{\mathrm{ind}}}---\left(\mathrm{EQ}5\right)$

x是和信号有关的噪声与和信号无关的噪声之比。

这里，D＜1是失真因子；Q₀是一无失真接收器的噪声受限Q值，它包含与Q有关的功率。如前所述，等式3可用于限制系统Q的恶化。

Y_e是一重要的参数，它表示失真与噪声之间相互作用的结果。因此，当与信号无关的噪声σ_ind处于主导地位时，x＝0，Y_e＝1，所以，失真导致的信号降质变为：

D＝A-B                        (EQ6)

另一方面，当与信号有关的噪声η占主导地位时，

$x=\∞,Y_e=\sqrt{A}+\sqrt{B},$ 所以

$D=\frac{A-B}{\sqrt{A}+\sqrt{B}}---\left(\mathrm{EQ}7\right)$

一般地说，由于EQ4中的Y_e是A、B和x的复杂函数，故对所有可能的x值来说，它有助于找出Y_e的最大值：

Y₀(A，B)＝Max[Y_e(A，B，x)]|_{x∈(0，∞)}          (EQ8)

所以，对所有A与B的组合来说，总是满足Y₀≥Y_e。如果在EQ3中用Y₀来代替Y_e，则会获得：

$D_{\mathrm{wc}}(A,B)=\frac{A-B}{Y_0}---\left(\mathrm{EQ}9\right)$

这里，D_wc是最坏情况的失真参数，它与噪声特征无关。在图4实施例的计算装置框32中计算出这一参数。图5示出了Y₀与眼图质量参数A和B的关系曲线图。

为了确定Y₀(A，B，x)的最大值，通过确定Y_e(A，B，x)的导数而计算出等式4中变量x的解。这就会在 $x_0=\frac{1-A-B}{\mathrm{AB}}$ 中给出一个解，并且：

$Y_e(A,B,x_0)=\frac{\sqrt{A}\sqrt{1-A}+\sqrt{B}\sqrt{1-B}}{\sqrt{\mathrm{AB}}+\sqrt{1-A}\sqrt{1-B}}$

业已证明，无论在何时总能满足 $\sqrt{A}+\sqrt{B}\≥1,$ $\mathrm{Ye}(A,B,x_0)\≤\sqrt{A}+\sqrt{B},$ 因此，Y_e(A，B，x₀)必须是一局域最小值。所以，当 $\sqrt{A}+\sqrt{B}\≥1$ 时， $Y_e(A,B)=\sqrt{A}+\sqrt{B}$ 是全局最大值。另一方面，可以很容易地证明，当 $\sqrt{A}+\sqrt{B}\≤1$ 时，总有Y_e(A，B，x₀)≤1。在已知最大的Y_e值不可能小于1(在x＝0时)时，对Y₀来说，可获得以下的简化公式：

事实上，这一等式符合等式8。图6说明了在等式9中所限定的Q降质因子D_wc与眼图参数A和B关系曲线的变化形式。

然后，作为x的函数计算出接收器降质参数D_wc，该参数如图7中实线所示。虚线是10lg(A1/2+B1/2)，它在x趋于无穷时等于D_wc。事实上，当x＝∝时，D_wc(x)会相当慢地趋近极限值。图7中的点划线是10lg(A-B)，它表示与信号无关的噪声占主导地位的情况即x＝0时的情况。

为了评估可能的最坏情况的x值，图8示出了系统Q值(虚线)和x(实线)，它们是用于具有所述变化空间数的多变化空间OC-192光学系统的EDFA前置放大器增益系数的函数。就接收器光纤和F＝6dB的EDFA噪声图而言，假设有1.5nm的带宽。EDFA前置放大器的输出光学功率固定为1mW，接收器热噪声为15ps/sqrt(Hz)。最大值x约为125，如图8所示，并且，这个值主要取决于接收器热噪声水平。但是，在实践中，所述Q值的范围包括Q小于30，最大x值在与变化空间数无关的情况下均约为22.5。

图9示出了用于APD光接收器的最大x值。这种低值的原因是因为和在EDFA前置放大光接收器中一样不存在信号自然脉动噪声。在这种OC-48光接收器中，最大的x小于10。用于PIN光接收器的x值甚至低于用于APD接收器的值，因为，接收器的热噪声通常远高于散射噪声。

从上述分析中可以看出，对多数实用光学系统来说，x＝30的值是安全极限值，因此，等式8变为：

Y₀(A，B)＝Max[Y_e(A，B，x)]|_x∈(0，30)(EQ11)

尽管等式10较为简单并且能确保合理地评估系统性能，但是，该等式会在实际的所有情况中一般都过高估计质降度0.35dB。另一方面，等式11不如等式10精确，但计算起来更复杂。应使用哪一个公式取决于实际应用。

为了能快速得到参考，表1和2分别提供了用等式10和11计算出来的Y₀的值。表3和4中分别给出了用等式9连同等式10和11计算出来的由眼图失真所导致的相应的Q降质值D_wc。从这些表中可以看出使用不同等式的结果中的差异。

表1用EQ10计算出的Y₀

A/B	0	0.1	0.2	0.3	0.4	0.5	0.6	0.7	0.8	0.9	1.0
												0
0.1	1.00
												0.2	1.00	1.00
0.3	1.00	1.00	1.00
												0.4	1.00	1.00	1.08	1.18
0.5	1.00	1.02	1.15	1.25	1.34
												0.6	1.00	1.09	1.22	1.32	1.41	1.48
0.7	1.00	1.15	1.28	1.38	1.47	1.54	1.61
												0.8	1.00	1.21	1.34	1.44	1.53	1.60	1.67	1.73
0.9	1.00	1.26	1.40	1.50	1.58	1.66	1.72	1.79	1.84
												1	1.00	1.32	1.45	1.55	1.63	1.71	1.77	1.84	1.89	1.95

表2在最大值x＝30的情况下用EQ11计算出的Y₀

A/B	0	0.1	0.2	0.3	0.4	0.5	0.6	0.7	0.8	0.9	1.0
												0
0.1	1.00
												0.2	1.00	1.00
0.3	1.00	1.00	1.00
												0.4	1.00	1.00	1.00	1.03
0.5	1.00	1.00	1.01	1.09	1.16
												0.6	1.00	1.00	1.07	1.15	1.21	1.27
0.7	1.00	1.02	1.12	1.20	1.26	1.32	1.38
												0.8	1.00	1.07	1.16	1.24	1.31	1.37	1.42	1.48
0.9	1.00	1.11	1.21	1.29	1.35	1.41	1.47	1.52	1.57
												1	1.00	1.15	1.25	1.33	1.40	1.46	1.51	1.56	1.61	1.65

表3用EQ10和EQ9计算出的D_wc(dB)

A/B	0	0.1.	0.2	0.3	0.4	0.5	0.6	0.7	0.8	0.9	1.0
												0
0.1	-10.0
												0.2	-6.99	-10.0
0.3	-5.23	-6.99	-10.0
												0.4	-3.98	-5.23	-7.32	-10.7
0.5	-3.01	-4.08	-5.85	-7.98	-11.3
												0.6	-2.22	-3.39	-4.85	-6.44	-8.47	-11.7
0.7	-1.55	-2.84	-4.10	-5.39	-6.90	-8.88	-12.1
												0.8	-0.97	-2.38	-3.49	-4.60	-5.82	-7.27	-9.21	-12.4
0.9	-0.46	-1.99	-3.00	-3.97	-5.00	-6.17	-7.59	-9.51	-12.7
												1.0	0	-1.65	-2.57	-3.45	-4.35	-5.33	-6.47	-7.87	-9.76	-12.9

表4在最大值x＝30的情况下用EQ11和EQ9计算出的D_wc(dB)

A/B	0	0.1.	0.2	0.3	0.4	0.5	0.6	0.7	0.8	0.9	1.0
												0
0.1	-10.0
												0.2	-6.99	-10.0
0.3	-5.23	-6.99	-10.0
												0.4	-3.98	-5.23	-6.99	-10.1
0.5	-3.01	-3.98	-5.28	-7.37	-10.6
												0.6	-2.22	-3.01	-4.26	-5.82	-7.83	-11.1
0.7	-1.55	-2.30	-3.49	-4.76	-6.24	-8.21	-11.4
												0.8	-0.97	-1.83	-2.88	-3.95	-5.15	-6.60	-8.53	-11.7
0.9	-0.46	-1.42	-2.37	-3.31	-4.33	-5.49	-6.90	-8.81	-12.0
												1.0	0	-1.07	-1.94	-2.79	-3.67	-4.64	-5.77	-7.17	-9.06	-12.2

还可以将Q中的相对变化(以dBQ为单位)与接收器功率损失(以dB为单位)之间的等价方法用作确定可接收水平的失真的手段。具体地说：

R_X·Penalty(dB)＝-10log(D_wc)(EQ12)

其中，系数R_X的值在1至0.5之间，这取决于接收器的光电特性。例如，就其中与信号无关的噪声是重要的PIN二极管而言，R_X约为1，而就其中与信号无关的噪声是重要的APD而言，R_X约为0.6。表5提供了更详细的范围。这些系数可用于形成复杂系统的光学噪声和失真预计。

                表5

参数	最大	最小
			PIN的RX系数	1	0.9
APD的RX系数	0.7	0.55

图10显示了眼图掩模失真、D_wc与灵敏度损失之间的关系，该关系随接收器的类型而变。所述曲线是以用于PIN和ADP接收器的无失真接收器(Q₀)为基础的。所述曲线图的原点对应于灵敏度，就10^-12的位误差率(BER)而言，在所述原点处，无失真的接收器具有值为7.03的Q值。

图11A和11B示出了本发明测定光链路的失真的方法的流程图。图11A示出了用于测定基准信号失真的方法，图11B示出了用于测定受测信号失真的方法，所以，对这两个流程图来说，步骤400至450是类似的。图11A在步骤400处说明了发射器100沿基准光路200将光信号发射至失真测定装置300。在步骤410接收所述信号并将其转换成电信号，在步骤420处恢复时钟。然后，在步骤440和450靠眼图测定基准眼图掩模参数或者在步骤460以电学方式测定基准眼图掩模参数。在步骤470中确定基准最坏情况失真系数，并在步骤480处将该系数连同参数A、B、P₁、P₀和W存储在接收器内。也可在用于相应传输线路的基准眼图掩模中配备所说的系统。

在配置了传输链路之后，在接口7处进行类似测定。在步骤450处，将基准眼图掩模应用于接收到信号的眼图。如在步骤500中所确定的那样，如果所述眼图掩模符合眼图，则信号的失真在可接受的范围内。在步骤470中以电学的方式或者用所测出的参数A、B计算出失真系数D，然后在步骤490中将上述失真系数与预定D_wc作比较。如上所述，随测定点的不同，所述比较的结果表示受测光路的状态和/或发射器的状态。

尽管参照特定的示例性实施例说明了本发明，但是，从广义上说在不脱离本发明范围的前提下，可在后附权利要求的范围内形成本领域技术人员所能想到的其它变化形式和改进形式。

Claims (18)

1.一种用于测定光传输系统中失真的方法，该方法包括下列步骤：

限定一基准光路，该光路模拟要测试的实际光路；

从测试用发射器将输出光信号在一基准传输光路上发射至一测定点，该测定点限定在上述测试用发射器的下游处；

在与上述测定点相连的失真测定装置处接收一输入光信号，该信号是上述输出光信号的质量下降的变化形式；

将所述输入光信号转换成电信号并从该电信号中恢复时钟信号；

选定取样间隔(T_s)，该间隔与所述电信号的两个连续符号间的间隔(T)相比相对较大；

在取样间隔(T_s)期间用所恢复的时钟信号重复处理所说的电信号，从而形成一基准眼图，以及

测定所述基准眼图中的基准失真参数。

2.如权利要求1的方法，其特征在于，所述测定点限定在前述发射器的光连接平面上，以便测定该发射器的失真。

3.如权利要求1的方法，其特征在于，所述测定点限定在一接收器的光连接平面上，以便测定所述发射器的失真以及所述发射器与接收器之间的基准光路的失真。

4.如权利要求1的方法，其特征在于，所述测定基准失真参数的步骤包括：

在前述基准眼图上确定第一功率电平(P1)和第二功率电平，所述第一功率电平表示用于长系列符号“1”的电平，所述第二功率电平表示用于长系列符号“0”的电平；

在所述基准眼图上确定用绝对时间单位来表示的可容许的相位窗(W)的最低内部上限功率电平(P_iu)和最高内部下限功率电平(P_il)；和

确定一上限值(A)和一下限值(B)，它们分别代表相对于前述第一和第二功率电平的所说(P_iu)和(P_il)的标准值。

5.如权利要求4的方法，其特征在于，所述方法还包括形成一基准眼图掩模，它以上述相位窗(W)为水平侧边并以前述上限值(A)与下限值(B)之差为垂直侧边。

6.如权利要求1的方法，其特征在于，该方法还包括下列步骤：

用一发射器代替所说的测试用发射器并用所说的实际光路代替所说的基准光路；

在取样间隔(T_s)期间用所恢复的时钟信号重复处理所说的电信号，从而形成一眼图；以及

在所述眼图上测定前述发射器和实际光路的失真参数特性。

7.如权利要求4的方法，其特征在于，该方法还包括下列步骤：确定根据前述上限和下限值导出的最坏情况失真系数，该系数与噪声无关。

8.如权利要求6的方法，其特征在于，所述测定失真参数的步骤包括：

将前述基准眼图掩模映射进前述眼图；

如果所述基准眼图掩模符合所说的眼图，则确定所述输出光信号的失真是否是能令人接受的。

9.一种用于测定光传输系统中失真的方法，该方法包括下列步骤：

限定一基准光路，该光路模拟要测试的实际光路；

从测试用发射器中将一输出光信号发射到前述基准光路上并在一失真测定装置处接收一输入光信号，该输入光信号是上述输出光信号的质量下降的变化形式；

将所述输入光信号转换成电信号并从该电信号中恢复时钟信号；

选定取样间隔(T_s)，该间隔与所述电信号的两个连续符号间的间隔(T)相比相对较大，并在上述取样间隔期间用所述时钟信号重复处理所说的电信号；

建立所述电信号的基准眼图并在该眼图上确定第一功率电平(P1)以及第二功率电平，所述第一功率电平表示用于长“1”的电平，所述第二功率电平表示用于长“0”的电平；

在所述眼图上确定用绝对时间单位来表示的可容许的相位窗(W)的最低内部上限功率电平(P_iu)和最高内部下限功率电平(P_il)；

确定分别表示(P_iu)和(P_il)相对于前述第一和第二功率电平的标准值的一上限值(A)和一下限值(B)；

准备一矩形基准眼图掩模，此矩形第一边表示相位窗(W)，第二边表示上限值(A)与下限值(B)之差；以及

将所说的基准眼图掩模设置于实际光路输出端的测定点。

10.如权利要求9的方法，其特征在于，该方法还包括下列步骤：

确定一失真系数，该系数与噪声无关；

将上述失真系数与设定在前述测定点处的最坏情况失真系数相比较；以及

在所述失真系数大于上述最坏情况失真系数时确认所述失真是不可接受的。

11.如权利要求10的方法，其特征在于，按下述关系确定所述失真系数：

$D_{\mathrm{wc}}(A,B)=\frac{A-B}{Y_0}$ 其中：

$Y_0(A,B)=\mathrm{Max}\left[Y_e(A,B,x)\right]{|}_{x\∈(0,x_{\mathrm{MAX}})},$

$Y_e(A,B,x)=\frac{\sqrt{1+\mathrm{xA}}+\sqrt{1+\mathrm{xB}}}{1+\sqrt{1+x}},$ x_MAX是用户选定的值，

Y₀是降质因数，x是和信号有关的噪声与和信号无关的噪声之比，以及Y_e是一个表示失真与噪声之间相互作用的结果的参数。

12.一种用于测定光传输链路的性能参数的失真测定装置，该装置包括：

一转换器，它用于将输入的光信号转换成数字电信号；

一时钟恢复装置，它用于从上述数字电信号中恢复时钟信号；

一信号分析器，它用于接收上述数字电信号和时钟信号并形成一宽带模拟波形；

一性能处理器，它用于接收上述宽带模拟波形、重构该波形并确定一预定相位窗(W)的失真参数；

一控制装置，它用于监控上述转换器、时钟恢复装置、信号分析器以及性能处理器；和

一显示器，它用于接收上述时钟信号和波形并显示出一眼图。

13.如权利要求12的装置，其特征在于，该装置还包括一计算装置，它用于接收来自前述性能处理器的一上限值(A)、一下限值(B)以及一平均功率电平P_av并确定一最坏情况失真参数，该参数与噪声无关。

14.如权利要求12的装置，其特征在于，所述性能处理器包括用于补偿失真的装置，该失真是由上述转换器和信号分析器引进所述输入电信号的。

15.如权利要求13的装置，其特征在于，所述性能处理器包括一第四级贝塞尔滤波器。

16.一种用于测定光学链路失真的装置，该装置包括：

一测试用发射器，它用于生成一7阶或更高阶的伪随机比特序列；

一基准光路，它位于前述测试用发射器与一测定点之间；以及

一失真测定装置，它用于接收输入的光信号，该信号是上述伪随机比特序列的质量下降的变化形式，所述失真测定装置将上述第二光信号转化成模拟宽带波形、生成所述模拟宽带波形的眼图并在该眼图上形成一基准眼图掩模。

17.如权利要求16的装置，其特征在于，该装置还包括一光放大器，它在所述基准光路内设置在上述测定点的上游处并用于按等于所述输出光信号电平的电平放大所述输入光信号。

18.如权利要求17的装置，其特征在于，该装置还包括一滤光器，它设置在上述光放大器与所述测定点之间以便提高所述输入信号的平均电平。

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