對偏振復(fù)用信號的帶內(nèi)噪聲和/或頻譜變形測量的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及基于對信號的功率頻譜密度的分析來確定表征光通信信號的質(zhì)量參 數(shù)。更具體地，本發(fā)明設(shè)及對在光纖中傳播的偏振復(fù)用光信號的表征。
【背景技術(shù)】
[0002] 為了最大化在規(guī)定的頻譜帶寬上所傳輸?shù)男畔?nèi)容，偏振復(fù)用（也稱為"雙偏 振"）正被越來越多地與新的傳輸格式一起使用。基本思想是：可W通過采用共享相同的光 信號帶寬的兩個正交偏振的承載數(shù)據(jù)的信號成分來高效地使頻譜密度（方便地W比特/赫 茲化it/Hz)為單位來進(jìn)行測量）加倍。通常，W大致相同的密度來傳輸運兩個正交偏振的 成分，使得如從具有顯著低于偏振復(fù)用信號的符號速率的電子檢測帶寬的測試和測量儀器 (如光譜分析儀（OSA)通常就是運種情況）中所見的那樣高效地對總合成光進(jìn)行非偏振。
[0003] 光信噪比（OSNR)是由光電信鏈路承載的信號的質(zhì)量的常規(guī)可測量特征。在正常 和適當(dāng)?shù)牟僮鳁l件下，光通信鏈路的OSNR通常較高，經(jīng)常超過15地或20地或甚至更大。光 通信鏈路中的噪聲的主導(dǎo)分量通常是非偏振的放大自發(fā)發(fā)射（AS巧噪聲，運是由鏈路中的 光放大器造成的頻譜寬帶噪聲源。
[0004] 加里皮（Gariepy)等人提出了一種使用信號的所獲取的光譜曲線對偏振復(fù)用信 號上的噪聲水平進(jìn)行測量的方法（參見美國專利申請公開US 2012/0201533 Al,由本申請 人共同擁有并且通過引用結(jié)合于此）。此方法基于由參考信號所提供的承載數(shù)據(jù)的信號 成分的頻譜整形的知識?；诖酥R，W其他方式表現(xiàn)為在光譜曲線上合并到一起的承載 數(shù)據(jù)的信號成分和ASE噪聲成分可W在數(shù)學(xué)上彼此區(qū)別開來?？蒞從例如在沿著相同的 光通信鏈路通常上游的不同的點處的參考信號的獲取中導(dǎo)出信號成分的頻譜整形的知識 (即參考信號源自相同的光發(fā)射器），其中，OSNR是已知的，或其中，可W認(rèn)為信號沒有ASE 噪聲。此方法假設(shè)在光信號帶寬內(nèi)信號的頻譜整形沿著該通信鏈路沒有顯著改變。因此， 運種參考信號的信號成分在頻譜上代表受測信號的信號成分。 陽〇化]然而，主要由非線性效應(yīng)（NLE)引起的頻譜變形在使用偏振復(fù)用的新部署的情況 下已經(jīng)變得更頻繁，因為誤碼率度ER)的最佳性能是通過將在光纖內(nèi)傳播的功率增大到非 線性效應(yīng)不再可W被忽略的程度而獲得的。加里皮等人（在上述引文中）所提出的方法受 到經(jīng)受NLE引起的頻譜變形的信號的影響。因此，在B邸方面的總體系統(tǒng)性能不僅受到ASE 噪聲水平的影響而且還受到運種非線性效應(yīng)的影響（參見瓦肯迪奧（Vacondio)等人，"化 nonlinear distorsions of highly dispersive optical coherent systems"（關(guān)于高度 分散的光學(xué)相干系統(tǒng)的非線性失真），《光學(xué)快報》20卷，第2期，1022-1032頁（2012))因 此，不能僅基于常規(guī)測量的ASE噪聲水平來評估信號質(zhì)量，因為適當(dāng)?shù)男阅苤笜?biāo)也應(yīng)該為 NLE引起的失真負(fù)責(zé)。
[0006] 加里皮等人提出了一種在存在NLE引起的信號變形的情況下測量在偏振復(fù)用信 號上的噪聲水平的方法（參見美國專利申請公開US 2014/0328586A1，由本申請人共同擁 有并且通過引用結(jié)合于此）。該方法基于對受測信號（SUT)的功率頻譜密度的分析并且在 不存在顯著噪聲或頻譜變形的情況下根據(jù)信號的頻譜整形的知識來進(jìn)行預(yù)測。同樣，此知 識由參考光譜曲線提供?；诖酥R并且假設(shè)ASE噪聲水平在給定的頻譜范圍上在波長上 是大致恒定的（即，與信號成分變化相比，ASE噪聲變化是可W忽略的），可W使用對SUT的 光譜曲線的光譜變化與參考光譜曲線的光譜變化的比較來估計SUT的信號成分的頻譜變 形。
[0007] 然而，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，運種方法在由光分/插復(fù)用器結(jié)合寬光譜光通信信號（諸如多種 RZ格式和脈沖整形的信號）導(dǎo)致的狹窄濾波的一些情況下（即，當(dāng)光通信信號的光信號帶 寬與ROADM的帶寬相比要寬時）具有受限的性能。在此類情況下，分插濾波導(dǎo)致光通信信 號沿著通信鏈路的不可忽略的頻譜變形（通常在信號的"兩翼"中），運使得難W將ASE噪 聲與NLE引起的頻譜變形區(qū)別開來。
[0008] 因此，需要一種對經(jīng)受NLE引起的和/或分插濾波引起的信號變形的偏振復(fù)用信 號進(jìn)行表征的方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 提供了一種將在偏振復(fù)用信號上的NLE引起的信號變形與ASE噪聲區(qū)分開來的方 法，W便在NLE條件下測量OSNR和/或表征NLE引起的信號變形，該方法適用于在光纖中 傳播的狹窄濾波的光通信信號。
[0010] 提供了一種將在偏振復(fù)用信號上的NLE引起的信號變形與ASE噪聲區(qū)分開來的方 法，W便在NLE條件下測量OSNR和/或表征NLE引起的信號變形。根據(jù)一個方面，該方法 基于當(dāng)（承載數(shù)據(jù)的）光通信信號部分地或完全地消失（僅ASE噪聲）時W及當(dāng)光通信信 號運載時對光譜曲線的獲取。對在不同的條件下和/或在不同的日期所獲取的多條曲線進(jìn) 行比較允許對SUT上的信號成分、ASE噪聲成分和NLE引起的變形進(jìn)行區(qū)分。
[0011] 根據(jù)一個方面，所提出的方法基于在對受測光通信鏈路進(jìn)行調(diào)試時的光譜曲線的 獲取。在一個實施例中，在接收器端（或ASE噪聲和/或NLE引起的變形有待在其中進(jìn)行 評估的任何其他測試點）和發(fā)射器端均獲取多條調(diào)試參考曲線，而在另一個實施例中，僅 在接收器端（或W上測試點）獲取多條調(diào)試參考曲線。將多條調(diào)試曲線與在某個稍后日期 在接收器端的SUT上所獲取的多條曲線進(jìn)行比較允許對SUT上的信號成分、ASE噪聲成分 和NLE引起的變形進(jìn)行區(qū)分。
[0012] 僅在接收器端獲取調(diào)試參考曲線的一些實施例可W提供對NLE引起的信號變形 在時間上的演進(jìn)的測量（W指示隨著時間的推移那些NLE是否已經(jīng)改變，初始的NLE條件 是未知的）W及對ASE噪聲的測量。
[0013] 在發(fā)射器端和接收器端均獲取調(diào)試參考曲線的實施例（到合理的測量不確定性 內(nèi)）除了對絕對ASE噪聲的測量之外還可W提供對絕對NLE引起的信號變形的測量（通過 與相對測量形成對照，即，在時間上的演進(jìn)）。
[0014] 所提出的方法的一些實施例提供了一種用于對光通信鏈路進(jìn)行調(diào)試、維護(hù)、監(jiān)測 和故障排除的"多合一"（并且互相關(guān)的）解決方案。
[0015] 因此，根據(jù)一個方面，提供了一種用于對由偏振復(fù)用光信號在光通信鏈路上的傳 播產(chǎn)生的受測光信號（SUT)進(jìn)行表征的方法，該SUT至少包括在光信號帶寬內(nèi)的承載數(shù)據(jù) 的信號成分和放大自發(fā)發(fā)射（AS巧噪聲成分。在所述光通信鏈路上的測試點處并且在第一 時間，當(dāng)所述光通信鏈路上的該偏振復(fù)用光信號在所述光信號帶寬內(nèi)運載時，獲取所述偏 振復(fù)用光信號的第一調(diào)試光譜曲線A )，所述第一光譜曲線在至少包含所述光信號 帶寬的一部分的頻譜范圍上延伸。在所述光通信鏈路上的所述測試點處并且在第二時間， 獲取所述SUT的測試光譜曲線PsuT( A )，所述測試光譜曲線在至少包含所述光信號帶寬的 所述部分的頻譜范圍上延伸。至少從所獲取的測試光譜曲線Psut(人）和第一調(diào)試光譜曲線 Pu=OU (人）在所述頻譜范圍內(nèi)估計W下各項中的至少一項：所述ASE噪聲成分、該ASE噪聲 成分在所述第一時間的所述光信號與在所述第二時間的所述受測信號之間的變化A Nasc和 /或該承載數(shù)據(jù)的信號成分在所述第一時間的所述光信號與在所述第二時間的所述受測信 號之間的相對信號變形A 入）。
[0016] 根據(jù)另一個方面，提供了一種在其上存儲有計算機(jī)可讀指令的非瞬態(tài)計算機(jī)可讀 存儲介質(zhì)，運些指令當(dāng)由計算機(jī)執(zhí)行時使得該計算機(jī)執(zhí)行一種用于對由偏振復(fù)用光信號在 光通信鏈路上的傳播產(chǎn)生的受測光信號（SUT)進(jìn)行表征的方法，該SUT至少包括在光信號 帶寬內(nèi)的承載數(shù)據(jù)的信號成分和放大自發(fā)發(fā)射（AS巧噪聲成分。該方法包括：i)獲得在 所述光通信鏈路上的測試點處并且在第一時間所獲取的第一調(diào)試光譜曲線( A )，其 中，所述第一調(diào)試光譜曲線町A )在當(dāng)該偏振復(fù)用光信號在所述光信號帶寬內(nèi)在所述 光通信鏈路上運載時被獲取并且在至少包含所述光信號帶寬的一部分的頻譜范圍上延伸； ii)獲得在所述光通信鏈路上的所述測試點處并且在第二時間所獲取的所述SUT的測試 光譜曲線Psut(人），其中，所述測試光譜曲線在至少包含所述光信號帶寬的所述部分的頻譜 范圍上延伸；W及iii)至少從所獲取的測試光譜曲線PsuT(^)和第一調(diào)試光譜曲線 ^入）在所述頻譜范圍內(nèi)估計W下各項中的至少一項：所述ASE噪聲成分、該ASE噪聲成分 在所述第一時間的所述光信號與在所述第二時間的所述受測信號之間的變化A NaseW及該 承載數(shù)據(jù)的信號成分在所述第一時間的所述光信號與在所述第二時間的所述受測信號之 間的相對信號變形A 。
[0017] 根據(jù)另一個方面，提供了一種用于對由偏振復(fù)用光信號在光通信鏈路上的傳播產(chǎn) 生的受測光信號（SUT)進(jìn)行監(jiān)測的方法。在所述光通信鏈路上的測試點處并且在第一時 間，當(dāng)所述光通信鏈路上的該偏振復(fù)用光信號在所述光信號帶寬內(nèi)運載時，獲取所述偏振 復(fù)用光信號的第一調(diào)試光譜曲線A )，所述第一光譜曲線在至少包含所述光信號帶 寬的一部分的頻譜范圍上延伸，該偏振復(fù)用光信號至少包括在光信號帶寬內(nèi)的承載數(shù)據(jù)的 信號成分和放大自發(fā)發(fā)射（AS巧噪聲成分。在所述光通信鏈路上的所述測試點處并且在第 二時間，獲取所述SUT的測試光譜曲線PsuT( A )，所述測試光譜曲線在至少包含所述光信號 帶寬的所述部分的頻譜范圍上延伸，所述SUT至少包括在光信號帶寬內(nèi)的承載數(shù)據(jù)的信號 成分和ASE噪聲成分。至少從所獲取的測試光譜曲線Psut(A)和第一調(diào)試光譜曲線 ^入）在所述頻譜范圍內(nèi)估計該ASE噪聲成分在所述第一時間的所述光信號與在所述第二 時間的所述受測信號之間的變化A Nase和/或該承載數(shù)據(jù)的信號成分在所述第一時間的所 述光信號與在所述第二時間的所述受測信號之間的相對信號變形A A )。
[0018] 另外，如果已知或先前（例如在調(diào)試時）已經(jīng)表征了在發(fā)射器端與接收器端之間 的SUT上的由分插濾波所引起的信號變形Kp(A),那么在W后的任一日期，可W使用在發(fā)射 器端和接收器端所獲取的多條運載光譜曲線來確定SUT上的ASE噪聲和NLE引起的信號變 形A Knl sut ( ^ )中的任一項或兩項。
[0019] 因此，根據(jù)另一個方面，提供了一種用于對由偏振復(fù)用光信號在光通信鏈路上的 傳播產(chǎn)生的受測光信號（SUT)進(jìn)行表征的方法，該SUT至少包括在光信號帶寬內(nèi)的承載數(shù) 據(jù)的信號成分和放大自發(fā)發(fā)射（AS巧噪聲成分。在沿著所述光通信鏈路的源點處，當(dāng)所述 光通信鏈路上的該偏振復(fù)用光信號在所述光信號帶寬內(nèi)在所述光通信鏈路上運載時，獲取 第一調(diào)試光譜曲線PhA )，所述第一光譜曲線在至少包含所述光信號帶寬的一部分的 頻譜范圍上延伸。在所述光通信鏈路上的所述源點下游的測試點處，獲取所述SUT的測試 光譜曲線Psw(人），所述測試光譜曲線在至少包含所述光信號帶寬的所述部分的頻譜范圍 上延伸。至少使用所述第一光譜曲線PhA )、所述測試光譜曲線Psut(人）W及對在所述 源點與所述測試點之間的所述SUT上的濾波引起的信號變形kp( A )的估計在所述頻譜范 圍內(nèi)至少對W下各項中的至少一項進(jìn)行估計：所述ASE噪聲成分W及在所述第二時間在所 述源點與所述測試點之間的所述SUT上的由非線性效應(yīng)引起的信號變形kwyuT(入）。
[0020] 根據(jù)一個實施例，在所述光通信鏈路上的所述源點處并且在所述第一時間，當(dāng)該 偏振復(fù)用光信號在所述光信號帶寬內(nèi)在所述光通信鏈路上部分地消失時，獲取第一調(diào)試光 譜曲線PhA )，所述第一調(diào)試光譜曲線在至少包含所述光信號帶寬的一部分的頻譜范 圍上延伸；在所述光通信鏈路上的所述測試點處并且在所述第一時間，當(dāng)在所述光通信鏈 路上的偏振復(fù)用光信號在所述光信號帶寬內(nèi)部分地消失時，獲取第二調(diào)試光譜曲線 W (入），所述第二調(diào)試光譜曲線在至少包含所述光信號帶寬的所述部分的頻譜范圍上延伸； W及通過將所述第二調(diào)試光譜曲線PKx_tl_PEU)與所述第一調(diào)試光譜曲線PTx_tl_PEa)進(jìn)行 比較來估計所述源點與所述測試點之間的所述SUT上的所述濾波引起的信號變形kp( A )。 [002U 可W通過W下方式來估計頻譜變形kwyuT( A):至少從所述第一光譜曲線 ^入）在所述頻譜范圍內(nèi)估計所述承載數(shù)據(jù)的偏振復(fù)用光信號在所述第一時間并且在所述 源點處的第一頻譜整形曲線Sh t(A)述過將所述第一光譜曲線Sh t(A)與所述濾波引起 的信號變形kp(A)相乘在所述頻譜范圍內(nèi)計算參考頻譜整形曲線;化及使用所述 參考頻譜整形曲線Suef(A)將所述信號變形kwyuT(人）與所述測試光譜曲線PSUT(A)上 的所述ASE噪聲成分Nase_su郝所述承載數(shù)據(jù)的信號成分S SUT U )區(qū)分開來。
[0022] 而且，根據(jù)進(jìn)一步的方面，不需要調(diào)試獲取。在運種情況下，在SUT有待被表征的 任何時間t，在接收器端獲取兩條光譜曲線，一條具有部分消失（即，低功率）的光通信信 號，并且一條具有完全（即，"正常"）的運載信號功率（即，SUT)。運兩條曲線允許對在SUT 上的ASE噪聲的表征并且假設(shè)部分消失的光通信信號不受NLE引起的變形的影響或受到可 忽略的NLE引起的變形影響，運兩條相同的曲線也允許對NLE引起的變形A )進(jìn)行表 征。
[0023] 因此，根據(jù)進(jìn)一步的方面，提供了一種用于對由偏振復(fù)用光信號在光通信鏈路上 的傳播產(chǎn)生的受測光信號（SUT)進(jìn)行表征的方法，該SUT至少包括在光信號帶寬內(nèi)的承載 數(shù)據(jù)的信號成分和放大自發(fā)發(fā)射（AS巧噪聲成分。在所述光通信鏈路上的測試點處，當(dāng)所 述光通信鏈路上的偏振復(fù)用光信號在所述光信號帶寬內(nèi)部分消失時，獲取低功率光譜曲線 所述低功率光譜曲線在至少包含所述光信號帶寬的一部分的頻譜范圍上延伸。 仍然在所述光通信鏈路上的測試點處，獲取所述SUT的測試光譜曲線Psw ( A )，所述測試光 譜曲線在至少包含所述光信號帶寬的所述部分的頻譜范圍上延伸。至少從所獲取的測試 光譜曲線Psw( ^ )和低功率光譜曲線町)，在所述頻譜范圍內(nèi)對所述ASE噪聲成分W 及所述SUT的所述承載數(shù)據(jù)的信號成分上的由非線性效應(yīng)（NL巧所引起的信號變形 suT(^)中的至少一項進(jìn)行估計。
[0024] 根據(jù)一個實施例，使用所述低功率光譜曲線Pkx_pe U )和所述測試光譜曲線 PsuT( ^ 1)來對SUT和低功率光譜曲線中至少一項的所述承載邀(據(jù)的信號成分的參考頻頻譜 整形狀曲線Sw (A)進(jìn)行估計；并且通過使用所述參考頻譜整形曲線SfW (A)將所述ASE噪 聲成分與測試光譜曲線P SUT a )和低功率光譜曲線中的至少一項上的所述承載數(shù)據(jù) 的信號成分Ssw(A)區(qū)分開來估計所述SUT上的所述ASE噪聲成分和由非線性效應(yīng)（NLE) 所引起的信號變形l%_suT( ^ )中的所述至少一項。
[0025] 根據(jù)進(jìn)一步的實施例，通過對所述低功率光譜曲線IVpeU)和所述測試光譜曲線 PsutU )進(jìn)行互減來估計所述參考光譜曲線SfW (入）。
[0026] 所述SUT上的由非線性效應(yīng)所引起的信號變形kwyuT( A )可W被估計并且通過沿 著所述光通信鏈路在偏振復(fù)用光信號的源點與所述測試點之間傳播來代表在所述SUT上 的絕對NLE引起的信號變形kwyuT ( A )。
[0027] 可W使用沿著所述光通信鏈路靠近在所述SUT的起源處的發(fā)射器所插入的衰減 設(shè)備來得到對所述光信號的部分消失。
[002引可W從由在所述SUT的所述承載數(shù)據(jù)的信號成分上的NLE所引起的所述信號變形 ^ )確定表征所述SUT的NLE引起的信號變形因子。
[0029] 根據(jù)另一個方面，提供了一種用于對由偏振復(fù)用光信號在光通信鏈路上的傳播產(chǎn) 生的受測光信號（SUT)進(jìn)行表征的測試系統(tǒng)，該SUT至少包括在光信號帶寬內(nèi)的承載數(shù)據(jù) 的信號成分和放大自發(fā)發(fā)射（AS巧噪聲成分。該測試系統(tǒng)包括：
[0030] -衰減設(shè)備，該衰減設(shè)備有待連接到所述光通信鏈路上的偏振復(fù)用光信號的源點 處W便使所述偏振復(fù)用光信號臨時地并且部分地消失；
[0031] -光譜分析儀設(shè)備，該光譜分析儀設(shè)備有待連接到所述光通信鏈路上的測試點，W 便：
[0032] 。獲取所述SUT的測試光譜曲線Psut(A),所述測試光譜曲線在至少包含所述光 信號帶寬的一部分的頻譜范圍上延伸；并且
[0033] O當(dāng)使用所述衰減設(shè)備使所述光通信鏈路上的偏振復(fù)用光信號部分地消失時，獲 取低功率光譜曲線w( A )，所述第一光譜曲線在至少包含所述光信號帶寬的所述部分的 頻譜范圍延伸；W及
[0034] -處理模塊，該處理模塊被配置為用于至少從所獲取的測試光譜曲線Psw( A )和 低功率光譜曲線^ )中在所述頻譜范圍內(nèi)對所述ASE噪聲分成分W及所述SUT上的 由非線性效應(yīng)（NLE)引起的信號變形kwyuT(人）中的至少一項進(jìn)行估計。
[0035] 在本說明書中，為了