JP2020518146A - スペクトル相関を使用した変調信号のスペクトル形状の無雑音測定 - Google Patents
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Abstract
Description
データ伝送信号帯域幅内のスペクトル範囲にわたる光信号の光パワースペクトルを測定するステップであって、測定された光パワースペクトルが、光信号のデータ伝送信号寄与と関連付けられたデータ伝送信号パワースペクトル寄与と、光信号の雑音寄与と関連付けられた雑音パワースペクトル寄与とを含む、ステップと、
測定から、光信号の複数対のスペクトル成分のセットに対するスペクトル相関関数を決定するステップであって、各対のスペクトル成分が、シンボル周波数によって互いにスペクトル的に分離され、複数対のセットが、スペクトル範囲内の中心周波数範囲にわたる中心周波数の対応するセットのそれぞれを中心とし、測定されたスペクトル相関関数が、各対のスペクトル成分間の相関強度を中心周波数範囲にわたるその対の中心周波数に関連させる、ステップと、
プロセッサを使用して、データ伝送信号パワースペクトル寄与を表す解においてシンボル周波数によってスペクトル的に分離された複数対のスペクトル成分に対して計算されたスペクトル相関関数が測定されたスペクトル相関関数と整合するように、光信号の測定された光パワースペクトルに基づいてデータ伝送信号パワースペクトル寄与を表す解を得るステップと
を含む。
雑音パワースペクトル寄与を表す解を決定するステップと、
雑音パワースペクトル寄与を表す解および測定された光パワースペクトルからデータ伝送信号パワースペクトル寄与を表す解を導出するステップと
を含む。
測定された光パワースペクトルおよび測定されたスペクトル相関関数を関連させる非線形回帰モデルを提供するステップと、
非線形回帰モデルを使用して、データ伝送信号パワースペクトル寄与を表す解を決定するステップと
を含む。
雑音パワースペクトル寄与の正規化モデルを表すモデル関数、
データ伝送信号パワースペクトル寄与に対する雑音パワースペクトル寄与の相対振幅を表す雑音対信号パラメータ、ならびに、
光信号の色分散および偏光モード分散の少なくとも1つを示す情報を伝達する分散パラメータ
の少なくとも1つを含む。
光信号から、第1の画像信号および第2の画像信号を含む両側波帯信号を生成するステップであって、第1および第2の画像信号が、光信号の側波帯画像を表し、第1および第2の画像信号が、シンボル周波数にビートノート周波数を加えたものまたはシンボル周波数からビートノート周波数を減じたものに等しいスペクトルシフトによって互いにスペクトル的に分離される、ステップと、
スペクトル範囲内の両側波帯信号を検出し、スペクトル的に分解するステップと、
検出された両側波帯信号から、複数対のビート成分のセットに対するビートノート振幅関数を決定するステップであって、各対の一方のビート成分が、第1の画像信号と関連付けられ、他方のビート成分が、第2の画像信号と関連付けられる、ステップと
を含む。
可変LO周波数を有する局部発振器(LO)信号を生成するステップと、
LO信号と両側波帯信号とを組み合わせて結合信号にするステップと、
スペクトル範囲内の可変LO周波数を掃引しながら、結合信号を検出するステップと
をさらに含む。
スペクトル範囲内の可変LO周波数を有する局部発振器(LO)信号を生成するステップと、
LO信号から、第1のLO画像信号および第2のLO画像信号を含む両側波帯LO信号を生成するステップであって、第1および第2のLO画像信号が、LO信号の側波帯画像を表し、第1および第2のLO画像信号が、シンボル周波数にビートノート周波数を加えたものまたはシンボル周波数からビートノート周波数を減じたものに等しいスペクトルシフトによって互いにスペクトル的に分離され、ビートノート周波数が、シンボル周波数より低い、ステップと、
両側波帯LO信号と光信号とを組み合わせて結合信号にするステップと、
可変LO周波数を掃引しながら、スペクトル範囲内の結合信号を検出し、スペクトル的に分解するステップと、
検出された結合信号から、複数対のビート成分のセットに対するビートノート振幅関数を決定するステップであって、各対の一方のビート成分が、第1のLO画像信号と関連付けられ、他方のビート成分が、第2のLO画像信号と関連付けられる、ステップと
を含む。
データ伝送信号帯域幅内のスペクトル範囲にわたる光信号の測定された光パワースペクトルを受信するステップであって、測定された光パワースペクトルが、光信号のデータ伝送信号寄与と関連付けられたデータ伝送信号パワースペクトル寄与と、光信号の雑音寄与と関連付けられた雑音パワースペクトル寄与とを含む、ステップと、
光信号の複数対のスペクトル成分のセットに対する測定されたスペクトル相関関数を受信するステップであって、各対のスペクトル成分が、シンボル周波数によって互いにスペクトル的に分離され、複数対のセットが、スペクトル範囲内の中心周波数範囲にわたる中心周波数の対応するセットのそれぞれを中心とし、測定されたスペクトル相関関数が、各対のスペクトル成分間の相関強度を中心周波数範囲にわたるその対の中心周波数に関連させる、ステップと、
データ伝送信号パワースペクトル寄与を表す解においてシンボル周波数によってスペクトル的に分離された複数対のスペクトル成分に対して計算されたスペクトル相関関数が測定されたスペクトル相関関数と整合するように、光信号の測定された光パワースペクトルに基づいてデータ伝送信号パワースペクトル寄与を表す解を得るステップと
を含む。
雑音パワースペクトル寄与を表す解を決定するステップと、
雑音パワースペクトル寄与を表す解および測定された光パワースペクトルからデータ伝送信号パワースペクトル寄与を表す解を導出するステップと
を含む。
測定された光パワースペクトルおよび測定されたスペクトル相関関数を関連させる非線形回帰モデルを提供するステップと、
非線形回帰モデルを使用して、データ伝送信号パワースペクトル寄与を表す解を決定するステップと
を含む。
雑音パワースペクトル寄与の正規化モデルを表すモデル関数、
データ伝送信号パワースペクトル寄与に対する雑音パワースペクトル寄与の相対振幅を表す雑音対信号比パラメータ、ならびに、
光信号の色分散および偏光モード分散の少なくとも1つを示す情報を伝達する分散パラメータ
の少なくとも1つを含む。
第1の取得モードで、光信号から両側波帯信号を生成するように構成されたスペクトルシフタであって、両側波帯信号が、シンボル周波数にビートノート周波数を加えたものまたはシンボル周波数からビートノート周波数を減じたものに等しいスペクトルシフトによって互いにスペクトル的に分離された第1の画像信号および第2の画像信号を含み、ビートノート周波数が、シンボル周波数より低い、スペクトルシフタと、
データ伝送信号帯域幅のスペクトル範囲内で動作可能なスペクトル分解検出器ユニットであって、第1の取得モードで両側波帯信号を検出し、第1の検出信号を出力するように、かつ、第2の取得モードで光信号を検出し、第2の検出信号を出力するように構成されたスペクトル分解検出器ユニットと、
スペクトル分解検出器ユニットに結合されたプロセッサであって、
第2の検出信号に基づいて光信号の測定された光パワースペクトルを決定または識別するステップであって、測定された光パワースペクトルが、光信号のデータ伝送信号寄与と関連付けられたデータ伝送信号パワースペクトル寄与と、光信号の雑音寄与と関連付けられた雑音パワースペクトル寄与とを含む、ステップと、
光信号の複数対のスペクトル成分内のスペクトル相関関数を決定するステップであって、各対のスペクトル成分が、シンボル周波数によって互いにスペクトル的に分離され、スペクトル相関関数が、第1の検出信号に基づいて、複数対のスペクトル成分のそれぞれと関連付けられた複数対のビート成分内のビートノート振幅関数を決定することによって決定され、各対のビート成分が、ビートノート周波数によって互いにスペクトル的に分離され、一方が、第1の画像信号と関連付けられ、他方が、第2の画像信号と関連付けられる、ステップと、
データ伝送信号パワースペクトル寄与を表す解においてシンボル周波数によってスペクトル的に分離された複数対のスペクトル成分に対して計算されたスペクトル相関関数が測定されたスペクトル相関関数と整合するように、光信号の測定された光パワースペクトルに基づいてデータ伝送信号パワースペクトル寄与を表す解を得るステップと
を行うように構成されたプロセッサと
を含む。
可変LO周波数を有するLO信号を生成する局部発振器(LO)源と、
第1の取得モードで、LO信号と両側波帯信号とを組み合わせて第1の結合信号にし、第2の取得モードで、LO信号と光信号とを組み合わせて第2の結合信号にするための光カプラと、
第1の取得モードで、第1の結合信号を受信し、そこから第1の検出信号を生成し、第2の取得モードで、第2の結合信号を受信し、そこから第2の検出信号を生成するためのヘテロダイン受信機と、
LO源に結合された掃引コントローラであって、第1および第2の取得モードでスペクトル範囲内の可変LO周波数を掃引するための掃引コントローラと
をさらに含む。
いくつかの実装形態では、システムは、スペクトル分解検出器ユニットの上流に配置された偏光アナライザをさらに含み、偏光アナライザは、
時間の関数として光信号または両側波帯信号の偏光状態を変化させるように構成された偏光スクランブラと、
変化させた偏光状態の光信号または両側波帯信号の固定偏光成分を通過させるように構成された偏光子と
を含む。
データ伝送信号帯域幅のスペクトル範囲内で動作可能なスペクトル分解検出器ユニットであって、
可変LO周波数を有するLO信号を生成する局部発振器(LO)源と、
第1の取得モードで、LO信号から両側波帯LO信号を生成するように構成されたLOスペクトルシフタであって、両側波帯LO信号が、シンボル周波数にビートノート周波数を加えたものまたはシンボル周波数からビートノート周波数を減じたものに等しいスペクトルシフトによって互いにスペクトル的に分離された第1のLO画像信号および第2のLO画像信号を含み、ビートノート周波数が、シンボル周波数より低い、LOスペクトルシフタと、
第1の取得モードで、両側波帯LO信号と光信号とを組み合わせて第1の結合信号にし、第2の取得モードで、LO信号と光信号とを組み合わせて第2の結合信号にするための光カプラと、
第1の取得モードで、第1の結合信号を受信し、そこから第1の検出信号を生成し、第2の取得モードで、第2の結合信号を受信し、そこから第2の検出信号を生成するためのヘテロダイン受信機と、
LO源に結合された掃引コントローラであって、第1および第2の取得モードでスペクトル範囲内の可変LO周波数を掃引するための掃引コントローラと
を含む、スペクトル分解検出器ユニットと、
スペクトル分解検出器ユニットに結合されたプロセッサであって、
第2の検出信号に基づいて光信号の測定された光パワースペクトルを決定または識別するステップであって、測定された光パワースペクトルが、光信号のデータ伝送信号寄与と関連付けられたデータ伝送信号パワースペクトル寄与と、光信号の雑音寄与と関連付けられた雑音パワースペクトル寄与とを含む、ステップと、
光信号の複数対のスペクトル成分内のスペクトル相関関数を決定するステップであって、各対のスペクトル成分が、シンボル周波数によって互いにスペクトル的に分離され、スペクトル相関関数が、第1の検出信号に基づいて、複数対のスペクトル成分のそれぞれと関連付けられた複数対のビート成分内のビートノート振幅関数を決定することによって決定され、各対のビート成分が、ビートノート周波数によって互いにスペクトル的に分離され、一方が、第1のLO画像信号と関連付けられ、他方が、第2のLO画像信号と関連付けられる、ステップと、
データ伝送信号パワースペクトル寄与を表す解においてシンボル周波数によってスペクトル的に分離された複数対のスペクトル成分に対して計算されたスペクトル相関関数が測定されたスペクトル相関関数と整合するように、光信号の測定された光パワースペクトルに基づいてデータ伝送信号パワースペクトル寄与を表す解を得るステップと
を行うように構成されたプロセッサと
を含む。
いくつかの実装形態では、システムは、スペクトル分解検出器ユニットの上流に配置された偏光アナライザをさらに含み、偏光アナライザは、
時間の関数として光信号の偏光状態を変化させるように構成された偏光スクランブラと、
変化させた偏光状態を有する光信号の固定偏光成分を通過させるように構成された偏光子と
を含む。
ここでは、光通信リンクに沿って伝播する光信号をスペクトル的に特徴付けるための方法の様々な態様について説明する。光信号は、一般に、2つの寄与、すなわち、データ伝送信号帯域幅内のシンボル周波数で変調されたデータ伝送信号寄与と、ASE雑音を典型的に含む雑音寄与とを含むものとして説明することができる。
固有のスペクトル相関プロパティ
変調信号は、個々のシンボルが相互に独立したランダム変数である場合でさえ、「隠れ」周期性を有する。これは、正確にfsbによって分離されたスペクトル成分間の理論的な100%の相関関係として周波数領域(フーリエ変換、スペクトル)において反映され、fsbは、シンボル周波数(ボーレート)である。より正確には、シンボルの任意のランダムシーケンスに対し、そのようなすべての対の2つのスペクトル成分は、同じ位相差を有する。離散信号(サンプリングされた)を考慮すると、これは、送信機側で、
定義: C(f・)≡|〈Ε(f+)・Ε*(f−)〉sb| (1)
値: C(f・)≡〈[P(f+)・P(f−)]1/2〉sbδ(f+−f−)=fsb、式中f・=1/2(f++f−)およびP(f±)=|Ε(f±)|2、 (2)
として表現することができ、式中、Ε(f)は、時間変動光場Ε(t)(2成分複素フェーザ)の離散フーリエ変換(DFT)を表すジョーンズベクトルであり、すなわち、偏光状態(SOP)を有する変調光搬送波であり、〈...〉sbは、すべての可能なシンボルシーケンス(sb)にわたる平均を表し、C(f・)は、2つのスペクトル成分f±=(f・±1/2fsb)間の相関関係であり、f・は、中心周波数である。言い換えれば、方程式(1)は、これらの成分間の相関関係が、それらのパワーの積の平方根に等しく、(f+−f−)≠fsbの場合はゼロであることを示す。この信号プロパティは、本明細書で説明される実施形態において利用される。実際に、ASE雑音および他の雑音寄与は一般にこのプロパティ(C=0)を有さないため、C(f・)の知識により、方程式(2)に従って、周波数f+およびf−における信号のパワーまたはより正確には2つのパワーの積の平方根が得られ、それは、実際には、小さな周波数範囲上で積分される[有限分解能、窓w(f)、例えば、図2A、2Bおよび以下の方程式(4a)を参照]。
図2Aおよび2Bを参照すると、本明細書で説明されるいくつかの実施形態に対する測定データおよび他の関連数量の定義が提供されている。図2Aおよび2Bのグラフは、次の仕様、すなわち、変調フォーマットがfsb=25GHzのシンボルレートで100Gb/s PM−NRZ−QPSKであること、送信機側の信号スペクトル密度がβ=0.3のロールオフでルートレイズドコサインであること、リンクに沿って光増幅器によって生成されたASE雑音がフラットスペクトルを有することを伴う簡単な例を通じて、これらの数量の重要性を示す。測定場所では、信号とASE雑音は両方とも、共通の光フィルタを通過した後であり、その形状はFWMH=35GHzで四次スーパーガウスであり、色分散(CD)および偏光モード分散(PMD)による伝播効果を有さない。窓w(f)は、Bw=100MHzの等価雑音帯域幅を有するガウスである。f=0(伝統的な定義)におけるOSNRは、10dBである(そのような低いOSNR値は、グラフ上で物事をより明らかにするために使用される)。図2Aおよび2Bのグラフは、シミュレーション結果である。
いくつかの実装形態では、測定データを構成する数量は、それらのデータを測定するために使用される装置にかかわらず、以下の通りである。これらの数量は、図2Aおよび2Bにおいて太い実線として示されている。
Psη(f)=Ps(f)+Pη(f) (3)
f+およびf−におけるPsη(f)の値は、図2Aでは、黒丸で示されている。
w(f)=δ(f)(ディラックのデルタ関数)のように近似するようにw(f)を十分に狭くした際は、方程式(4a)は、
他の定義
P(f) 一般に、例えば、光スペクトルアナライザ(OSA)によって測定されるような、スペクトル密度とw2(f)との畳み込みに相当するパワースペクトル。
P±(f・)=Ps(f±) (5)
となるようなf=f±における信号パワー。f+およびf−におけるPs(f)の値は、図2Aでは、黒四角として示されている。
P:(f・)=1/2[Psη(f+)+Psη(f−)] (6)
となるようなf・における平均「信号+ASE」パワー。この数量は、本明細書では、「DC項」とも呼ばれ、いくつかの実装形態では、
図3を参照すると、光通信リンクに沿って伝播する光信号をスペクトル的に特徴付けるための方法300の例示的な実施形態のフローチャートが提供されている。特徴付ける予定の光信号は、データ伝送信号帯域幅内のシンボル周波数fsbで変調されたデータ伝送信号寄与と、雑音寄与とを含む。以下では、この例示的な実施形態の段階的説明を提供する。
図3の方法300を実装するために使用される装置にかかわらず、方程式(3)、(4a)および(4b)によって定義される光パワースペクトルPsη(f)およびスペクトル相関関数
モジュラス(絶対値)の二乗:方程式(4a)ではモジュラス演算子|...|が平均演算子〈...〉sbの中にあるという点で、
ステップ1:Psη(f)の正規化
方法300は、測定された光パワースペクトルPsη(f)に対する正規化値
ステップ2:
上記で言及されるように、いくつかの実装形態では、図3の方法300は、スペクトル相関関数
適用に応じて、ステップ2を省略することができるが、非線形回帰によって見出されたパラメータαの定量的物理的解釈を提供するために役立てることができることに留意されたい(例えば、以下のステップ4を参照)。また、実際には、
依然として図3を参照すると、方法300は、
V=(ρ α Vη) (9)
と記載することができる。
ステップ4:非線形最小二乗回帰
本実施形態では、測定データは、光パワースペクトルPsη(f)、スペクトル相関関数
Ps(f)=Psη(f)−Pη(f) (11)
として記載することができる。
非線形回帰分析を実行するために、方程式(15)の
本技法を使用して得られた正規化されたデータ伝送信号パワースペクトル寄与
ステップ5:OSNRの演算
依然として図3の実施形態を参照すると、方法300は、データ伝送信号パワースペクトル寄与に対する正規化解
方程式(18)では、Ss(f)およびSη(f)はそれぞれ、データ伝送信号およびASE雑音のスペクトル密度であり、Bchは、チャネルスロットの幅であり、fr=1/2Bνであり、Bνは、標準参照帯域幅である。いくつかの適用では、標準参照帯域幅は、波長間隔Bλ=0.1nmとして指定される。そのような事例では、Bνは、Bν=Bλ・(c/λ2 i)によってBλの関数として得られ、式中、λiは、i番目のチャネルの中心波長であり、cは、光の速度である。この定義によれば、ASE雑音比率およびOSNRは、測定された正規化スペクトルから以下の通り演算することができる。
式中、
別の態様によれば、光通信リンクに沿って伝播する光信号をスペクトル的に特徴付けるためのシステムまたは装置が提供され、システムまたは装置は、本明細書で説明される方法の実装が可能である。以下でさらに詳細に説明されるように、本明細書で説明されるいくつかのシステムおよび装置の実装形態は、本明細書で「低周波数ビートノート」(LFB)手法と呼ばれるものを使用することができる。LFB手法では、テスト中の光信号のシンボル周波数によってスペクトル的に分離された複数対のスペクトル成分内のスペクトル相関関数は、LFB振幅関数から決定され、LFB振幅関数の測定は、各対のスペクトル成分を共にスペクトル的により近付け、それらのスペクトル成分間の低周波数ビートノートを測定することを伴い得る。
対照的に、図5の実施形態において描写されるLFB手法では、そのようなすべての対の2つの相関スペクトル成分(f+ f−)は、最初に、2つの画像信号510a、510bの重ね合わせから生じる両側波帯信号508を形成するために、2−νシフタ506の動作によって、周波数領域において互いにかなり近付けられる。ポイント[2]におけるスペクトルでは、そのような対の各々の相関スペクトル成分は、今や、fsbの代わりにfbによってスペクトル的に離間されている。fbがBwよりはるかに小さく設定される場合は、OSA 512の出力は、ビートノート周波数が今やfsbの代わりにfbであることを除いて、以前の段落で説明されるようなビートノートと同等であり、従って、「低周波数」という用語を用いてこのビートノートを指定する。また、このビートノートの振幅は、本明細書で説明される実施形態では、方程式(4a)および(4b)によって定義されるスペクトル相関関数
現在の光ファイバシステムでは、シンボル周波数fsbは、最大で25GHzおよびそれ以上であり得る。他方では、Bwは、数十〜数百MHzの範囲に位置すると予期することができ、従ってまさに、Bw≪fsbが一般的に満たされる。それに従って、数百kHz〜約2MHzの値は、一般に、ビート周波数fbに対して十分に大きく且つ賢明な設定であるはずであり、その結果、不等式fb≪Bw≪fsbが満たされる。従って、fsb=25GHzおよびfb=1MHzにおける典型的な事例は何かを考慮すると、fsbと比べてfbはまさに非常に低い周波数であるということである。
S(f)=|DFT[P(t)]|2 (21)
として演算することができる。
Δφ=asin(ΔA)およびωm=2πfmで、vm(t)=(Δφ/π)・vπcos(ωmt) (24)
として記載することができる。式中、ΔAは、振幅の変調深度である。この構成では、位相変動Δφ=π/2に相当する100%の変調深度(ΔA=1)を達成することができるが、出力光波808のフーリエ変換において、±fmにおける2つの所望の画像810a、810bのみの代わりに、±3fmにおける無視できない奇数次高調波が生成される。次いで、fmにおける基本波の振幅c1に対する第三高調波の振幅c3は、r3=c3/c1=0.122である。いくつかの事例では、説明されない場合は、スプリアス画像の相対振幅r3のそのような値は、無視できない測定誤差をもたらし得る。いくつかの実施形態では、第三高調波の影響を克服するかまたは少なくとも軽減するために、2つの解決法、すなわち、a)変調深度ΔAを低減し、ひいては、r3を相応に低減すること(マイナス面は、まるで入力光波のパワーがより小さいかのような等価総合パワー損失である)、および、b)上記で説明される非線形回帰分析において無視できない第三高調波(および必要な場合は他の高調波)を考慮することを組み合わせることができる。
図9A〜9Cでは、図8のものなどのDDMZ電気光学変調器によって印加された変調電圧によって誘発された位相変動Δφの関数としてプロットされた、q=1(太い実線)、q=3(破線)およびq=5(細い実線)に対する振幅cq(図9A)および相対振幅rq(図9B、9C)のグラフが提供されている。
Claims (26)
- 光通信リンクに沿って伝播する光信号をスペクトル的に特徴付けるための方法であって、前記光信号が、データ伝送信号帯域幅内のシンボル周波数で変調されたデータ伝送信号寄与と、雑音寄与とを含み、前記方法が、
前記データ伝送信号帯域幅内のスペクトル範囲にわたる前記光信号の光パワースペクトルを測定するステップであって、前記測定された光パワースペクトルが、前記光信号の前記データ伝送信号寄与と関連付けられたデータ伝送信号パワースペクトル寄与と、前記光信号の前記雑音寄与と関連付けられた雑音パワースペクトル寄与とを含む、ステップと、
測定から、前記光信号の複数対のスペクトル成分のセットに対するスペクトル相関関数を決定するステップであって、各対の前記スペクトル成分が、前記シンボル周波数によって互いにスペクトル的に分離され、前記複数対のセットが、前記スペクトル範囲内の中心周波数範囲にわたる中心周波数の対応するセットのそれぞれを中心とし、前記測定されたスペクトル相関関数が、各対の前記スペクトル成分間の相関強度を前記中心周波数範囲にわたる前記対の前記中心周波数に関連させる、ステップと、
プロセッサを使用して、前記データ伝送信号パワースペクトル寄与を表す前記解において前記シンボル周波数によってスペクトル的に分離された複数対のスペクトル成分に対して計算されたスペクトル相関関数が前記測定されたスペクトル相関関数と整合するように、前記光信号の前記測定された光パワースペクトルに基づいて前記データ伝送信号パワースペクトル寄与を表す解を得るステップと
を含む、方法。 - 前記データ伝送信号パワースペクトル寄与を表す前記解を得るステップが、
前記雑音パワースペクトル寄与を表す解を決定するステップと、
前記雑音パワースペクトル寄与を表す前記解および前記測定された光パワースペクトルから前記データ伝送信号パワースペクトル寄与を表す前記解を導出するステップと
を含む、請求項1に記載の方法。 - 前記データ伝送信号パワースペクトル寄与を表す前記解を得るステップが、
前記測定された光パワースペクトルおよび前記測定されたスペクトル相関関数を関連させる非線形回帰モデルを提供するステップと、
前記非線形回帰モデルを使用して、前記データ伝送信号パワースペクトル寄与を表す前記解を決定するステップと
を含む、請求項1に記載の方法。 - 前記非線形回帰モデルが、調整可能パラメータのセットを含み、前記調整可能パラメータが、
前記雑音パワースペクトル寄与の正規化モデルを表すモデル関数、
前記データ伝送信号パワースペクトル寄与に対する前記雑音パワースペクトル寄与の相対振幅を表す雑音対信号パラメータ、ならびに、
前記光信号の色分散および偏光モード分散の少なくとも1つを示す情報を伝達する分散パラメータ
の少なくとも1つを含む、請求項3に記載の方法。 - 前記測定された光パワースペクトルおよび前記データ伝送信号パワースペクトル寄与を表す前記解に基づいて光信号対雑音比(OSNR)を決定するステップをさらに含む、請求項1〜4のいずれか一項に記載の方法。
- 前記光信号の多数の偏光状態にわたって、前記測定された光パワースペクトルおよび前記測定されたスペクトル相関関数を平均するステップをさらに含む、請求項1〜4のいずれか一項に記載の方法。
- 測定から、前記測定されたスペクトル相関関数を決定するステップは、前記光信号の前記シンボル周波数によってスペクトル的に分離された前記複数対のスペクトル成分のセットのそれぞれと関連付けられた複数対のビート成分のセットに対するビートノート振幅関数を測定するステップを含み、各対の前記ビート成分が、前記シンボル周波数より低いビートノート周波数によって互いにスペクトル的に分離され、前記ビートノート振幅関数が、前記測定されたスペクトル相関関数を表す、請求項1〜4のいずれか一項に記載の方法。
- 前記ビートノート周波数に対する前記シンボル周波数の比率が、103〜106の範囲である、請求項7に記載の方法。
- 前記ビートノート振幅関数を測定するステップが、
前記光信号から、第1の画像信号および第2の画像信号を含む両側波帯信号を生成するステップであって、前記第1および第2の画像信号が、前記光信号の側波帯画像を表し、前記第1および第2の画像信号が、前記シンボル周波数に前記ビートノート周波数を加えたものまたは前記シンボル周波数から前記ビートノート周波数を減じたものに等しいスペクトルシフトによって互いにスペクトル的に分離される、ステップと、
前記スペクトル範囲内の前記両側波帯信号を検出し、スペクトル的に分解するステップと、
前記検出された両側波帯信号から、前記複数対のビート成分のセットに対する前記ビートノート振幅関数を決定するステップであって、各対の一方のビート成分が、前記第1の画像信号と関連付けられ、他方のビート成分が、前記第2の画像信号と関連付けられる、ステップと
を含む、請求項7に記載の方法。 - 前記両側波帯信号を検出し、スペクトル的に分解するステップが、
可変LO周波数を有する局部発振器(LO)信号を生成するステップと、
前記LO信号と前記両側波帯信号とを組み合わせて結合信号にするステップと、
前記スペクトル範囲内の前記可変LO周波数を掃引しながら、前記結合信号を検出するステップと
をさらに含む、請求項9に記載の方法。 - 前記ビートノート振幅関数を測定するステップが、
前記スペクトル範囲内の可変LO周波数を有する局部発振器(LO)信号を生成するステップと、
前記LO信号から、第1のLO画像信号および第2のLO画像信号を含む両側波帯LO信号を生成するステップであって、前記第1および第2のLO画像信号が、前記LO信号の側波帯画像を表し、前記第1および第2のLO画像信号が、前記シンボル周波数にビートノート周波数を加えたものまたは前記シンボル周波数からビートノート周波数を減じたものに等しいスペクトルシフトによって互いにスペクトル的に分離され、前記ビートノート周波数が、前記シンボル周波数より低い、ステップと、
前記両側波帯LO信号と前記光信号とを組み合わせて結合信号にするステップと、
前記可変LO周波数を掃引しながら、前記スペクトル範囲内の前記結合信号を検出し、スペクトル的に分解するステップと、
前記検出された結合信号から、前記複数対のビート成分のセットに対する前記ビートノート振幅関数を決定するステップであって、各対の一方のビート成分が、前記第1のLO画像信号と関連付けられ、他方のビート成分が、前記第2のLO画像信号と関連付けられる、ステップと
を含む、請求項7に記載の方法。 - 前記両側LO信号の高調波を低減するステップをさらに含む、請求項11に記載の方法。
- 前記測定された光パワースペクトルおよび前記測定されたスペクトル相関関数が、ヘテロダイン光スペクトルアナライザを使用して得られる、請求項1〜12のいずれか一項に記載の方法。
- コンピュータ可読命令が格納された非一時的なコンピュータ可読記憶媒体であって、前記コンピュータ可読命令が、プロセッサによって実行されると、光通信リンクに沿って伝播する光信号をスペクトル的に特徴付けるための方法であって、前記光信号が、データ伝送信号帯域幅内のシンボル周波数で変調されたデータ伝送信号寄与と、雑音寄与とを含み、前記方法が、
前記データ伝送信号帯域幅内のスペクトル範囲にわたる前記光信号の測定された光パワースペクトルを受信するステップであって、前記測定された光パワースペクトルが、前記光信号の前記データ伝送信号寄与と関連付けられたデータ伝送信号パワースペクトル寄与と、前記光信号の前記雑音寄与と関連付けられた雑音パワースペクトル寄与とを含む、ステップと、
前記光信号の複数対のスペクトル成分のセットに対する測定されたスペクトル相関関数を受信するステップであって、各対の前記スペクトル成分が、前記シンボル周波数によって互いにスペクトル的に分離され、前記複数対のセットが、前記スペクトル範囲内の中心周波数範囲にわたる中心周波数の対応するセットのそれぞれを中心とし、前記測定されたスペクトル相関関数が、各対の前記スペクトル成分間の相関強度を前記中心周波数範囲にわたる前記対の前記中心周波数に関連させる、ステップと、
前記データ伝送信号パワースペクトル寄与を表す前記解において前記シンボル周波数によってスペクトル的に分離された複数対のスペクトル成分に対して計算されたスペクトル相関関数が前記測定されたスペクトル相関関数と整合するように、前記光信号の前記測定された光パワースペクトルに基づいて前記データ伝送信号パワースペクトル寄与を表す解を得るステップと
を含む、方法を前記プロセッサに実行させる、非一時的なコンピュータ可読記憶媒体。 - 前記データ伝送信号パワースペクトル寄与を表す前記解を得るステップが、
前記雑音パワースペクトル寄与を表す解を決定するステップと、
前記雑音パワースペクトル寄与を表す前記解および前記測定された光パワースペクトルから前記データ伝送信号パワースペクトル寄与を表す前記解を導出するステップと
を含む、請求項14に記載の非一時的なコンピュータ可読記憶媒体。 - 前記データ伝送信号パワースペクトル寄与を表す前記解を得るステップが、
前記測定された光パワースペクトルおよび前記測定されたスペクトル相関関数を関連させる非線形回帰モデルを提供するステップと、
前記非線形回帰モデルを使用して、前記データ伝送信号パワースペクトル寄与を表す前記解を決定するステップと
を含む、請求項14に記載の非一時的なコンピュータ可読記憶媒体。 - 前記非線形回帰モデルが、調整可能パラメータのセットを含み、前記調整可能パラメータが、
前記雑音パワースペクトル寄与の正規化モデルを表すモデル関数、
前記データ伝送信号パワースペクトル寄与に対する前記雑音パワースペクトル寄与の相対振幅を表す雑音対信号比パラメータ、ならびに、
前記光信号の色分散および偏光モード分散の少なくとも1つを示す情報を伝達する分散パラメータ
の少なくとも1つを含む、請求項14に記載の非一時的なコンピュータ可読記憶媒体。 - 前記方法が、前記測定された光パワースペクトルおよび前記データ伝送信号パワースペクトル寄与を表す前記解に基づいて光信号対雑音比(OSNR)を決定するステップをさらに含む、請求項14〜17のいずれか一項に記載の非一時的なコンピュータ可読記憶媒体。
- 光通信リンクに沿って伝播する光信号をスペクトル的に特徴付けるためのシステムであって、前記光信号が、データ伝送信号帯域幅内のシンボル周波数で変調されたデータ伝送信号寄与と、雑音寄与とを含み、前記システムが、
第1の取得モードで、前記光信号から両側波帯信号を生成するように構成されたスペクトルシフタであって、前記両側波帯信号が、前記シンボル周波数にビートノート周波数を加えたものまたは前記シンボル周波数からビートノート周波数を減じたものに等しいスペクトルシフトによって互いにスペクトル的に分離された第1の画像信号および第2の画像信号を含み、前記ビートノート周波数が、前記シンボル周波数より低い、スペクトルシフタと、
前記データ伝送信号帯域幅のスペクトル範囲内で動作可能なスペクトル分解検出器ユニットであって、前記第1の取得モードで前記両側波帯信号を検出し、第1の検出信号を出力するように、かつ、第2の取得モードで前記光信号を検出し、第2の検出信号を出力するように構成されたスペクトル分解検出器ユニットと、
前記スペクトル分解検出器ユニットに結合されたプロセッサであって、
前記第2の検出信号に基づいて前記光信号の測定された光パワースペクトルを決定または識別するステップであって、前記測定された光パワースペクトルが、前記光信号の前記データ伝送信号寄与と関連付けられたデータ伝送信号パワースペクトル寄与と、前記光信号の前記雑音寄与と関連付けられた雑音パワースペクトル寄与とを含む、ステップと、
前記光信号の複数対のスペクトル成分内のスペクトル相関関数を決定するステップであって、各対の前記スペクトル成分が、前記シンボル周波数によって互いにスペクトル的に分離され、前記スペクトル相関関数が、前記第1の検出信号に基づいて、前記複数対のスペクトル成分のそれぞれと関連付けられた複数対のビート成分内のビートノート振幅関数を決定することによって決定され、各対の前記ビート成分が、前記ビートノート周波数によって互いにスペクトル的に分離され、一方が、前記第1の画像信号と関連付けられ、他方が、前記第2の画像信号と関連付けられる、ステップと、
前記データ伝送信号パワースペクトル寄与を表す前記解において前記シンボル周波数によってスペクトル的に分離された複数対のスペクトル成分に対して計算されたスペクトル相関関数が前記測定されたスペクトル相関関数と整合するように、前記光信号の前記測定された光パワースペクトルに基づいて前記データ伝送信号パワースペクトル寄与を表す解を得るステップと
を行うように構成されたプロセッサと
を含む、システム。 - 前記スペクトル分解検出器ユニットが、
可変LO周波数を有するLO信号を生成する局部発振器(LO)源と、
前記第1の取得モードで、前記LO信号と前記両側波帯信号とを組み合わせて第1の結合信号にし、前記第2の取得モードで、前記LO信号と前記光信号とを組み合わせて第2の結合信号にするための光カプラと、
前記第1の取得モードで、前記第1の結合信号を受信し、そこから前記第1の検出信号を生成し、前記第2の取得モードで、前記第2の結合信号を受信し、そこから前記第2の検出信号を生成するためのヘテロダイン受信機と、
前記LO源に結合された掃引コントローラであって、前記第1および第2の取得モードで前記スペクトル範囲内の前記可変LO周波数を掃引するための掃引コントローラと
をさらに含む、請求項19に記載のシステム。 - 前記スペクトルシフタが、電気光学変調器である、請求項19または20に記載のシステム。
- 前記スペクトル分解検出器ユニットの上流に配置された偏光アナライザであって、
時間の関数として前記光信号または前記両側波帯信号の偏光状態を変化させるように構成された偏光スクランブラと、
前記変化させた偏光状態の前記光信号または前記両側波帯信号の固定偏光成分を通過させるように構成された偏光子と
を含む、偏光アナライザをさらに含む、請求項19または20に記載のシステム。 - 多数の離間した光チャネルのうちの選択されたものから前記光信号を選択するように構成された光チャネルセレクタをさらに含む、請求項19または20に記載のシステム。
- 光通信リンクに沿って伝播する光信号をスペクトル的に特徴付けるためのシステムであって、前記光信号が、データ伝送信号帯域幅内のシンボル周波数で変調されたデータ伝送信号寄与と、雑音寄与とを含み、前記システムが、
前記データ伝送信号帯域幅のスペクトル範囲内で動作可能なスペクトル分解検出器ユニットであって、
可変LO周波数を有するLO信号を生成する局部発振器(LO)源と、
第1の取得モードで、前記LO信号から両側波帯LO信号を生成するように構成されたLOスペクトルシフタであって、前記両側波帯LO信号が、前記シンボル周波数にビートノート周波数を加えたものまたは前記シンボル周波数からビートノート周波数を減じたものに等しいスペクトルシフトによって互いにスペクトル的に分離された第1のLO画像信号および第2のLO画像信号を含み、前記ビートノート周波数が、前記シンボル周波数より低い、LOスペクトルシフタと、
前記第1の取得モードで、前記両側波帯LO信号と前記光信号とを組み合わせて第1の結合信号にし、前記第2の取得モードで、前記LO信号と前記光信号とを組み合わせて第2の結合信号にするための光カプラと、
前記第1の取得モードで、前記第1の結合信号を受信し、そこから第1の検出信号を生成し、前記第2の取得モードで、前記第2の結合信号を受信し、そこから第2の検出信号を生成するためのヘテロダイン受信機と、
前記LO源に結合された掃引コントローラであって、前記第1および第2の取得モードで前記スペクトル範囲内の前記可変LO周波数を掃引するための掃引コントローラと
を含む、スペクトル分解検出器ユニットと、
前記スペクトル分解検出器ユニットに結合されたプロセッサであって、
前記第2の検出信号に基づいて前記光信号の測定された光パワースペクトルを決定または識別するステップであって、前記測定された光パワースペクトルが、前記光信号の前記データ伝送信号寄与と関連付けられたデータ伝送信号パワースペクトル寄与と、前記光信号の前記雑音寄与と関連付けられた雑音パワースペクトル寄与とを含む、ステップと、
前記光信号の複数対のスペクトル成分内のスペクトル相関関数を決定するステップであって、各対の前記スペクトル成分が、前記シンボル周波数によって互いにスペクトル的に分離され、前記スペクトル相関関数が、前記第1の検出信号に基づいて、前記複数対のスペクトル成分のそれぞれと関連付けられた複数対のビート成分内のビートノート振幅関数を決定することによって決定され、各対の前記ビート成分が、前記ビートノート周波数によって互いにスペクトル的に分離され、一方が、前記第1のLO画像信号と関連付けられ、他方が、前記第2のLO画像信号と関連付けられる、ステップと、
前記データ伝送信号パワースペクトル寄与を表す前記解において前記シンボル周波数によってスペクトル的に分離された複数対のスペクトル成分に対して計算されたスペクトル相関関数が前記測定されたスペクトル相関関数と整合するように、前記光信号の前記測定された光パワースペクトルに基づいて前記データ伝送信号パワースペクトル寄与を表す解を得るステップと
を行うように構成されたプロセッサと
を含む、システム。 - 前記LOスペクトルシフタが、電気光学変調器である、請求項24に記載のシステム。
- 前記スペクトル分解検出器ユニットの上流に配置された偏光アナライザであって、
時間の関数として前記光信号の偏光状態を変化させるように構成された偏光スクランブラと、
前記変化させた偏光状態の前記光信号の固定偏光成分を通過させるように構成された偏光子と
を含む、偏光アナライザをさらに含む、請求項24または25に記載のシステム。
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