一種光信噪比測量方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種光信噪比測量方法，在光傳輸線路的待測點測量光信號的待測光譜，獲取所述光信號在信道波長范圍內與所述待測點不同的信噪比下的對比光譜；在所述光信號的信道波長范圍內，對所述待測光譜和對比光譜分別積分得到總功率P待測光譜，P對比光譜，獲取噪聲指數F和信號比例因子A；根據所述總功率以及噪聲指數和信號比例因子計算所述待測光譜中在所述光信號的信道波長范圍內的噪聲功率N待測光譜，從而計算得到待測點處的光信噪比。這種光信噪比測量方法，適用于任意速率和調制格式、單偏振或者多偏振的信號，信號無需額外加調制，測試過程對信號無任何影響，具有較高的準確度和可信度，尤其適合在40G及以上速率的光性能監(jiān)測模塊上實現。
【專利說明】一種光信噪比測量方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種光信噪比測量方法，尤其涉及光通信領域中適合波分復用系統(tǒng)在線使用的帶內光信噪比監(jiān)測方法。
【背景技術】
[0002]光信噪比(Optical signal - to-noise rat1 (OSNR))與光信號傳輸的誤碼率有直接關聯(lián)，是光通信網絡的一個關鍵性能指標。光通信線路中的光噪聲的主要來源是光放大器的自發(fā)福身寸(Amplified spontaneous emiss1n (ASE))。
[0003]IEC 61280-2-9標準中給出了用于測量密集波分復用系統(tǒng)(Dense wavelengthdivis1n multiplexing (DWDM))的OSNR的標準方法,該方法通過對信號帶外的噪聲功率的測量，插值估計信道內的噪聲。在下面兩種情形下該方法失效，第一種情形，信號帶外的噪聲與信號帶內的噪聲不相同，例如對于可重構光分插復用器(Reconfigurable opticaladd-drop multiplexer (ROADM)),濾波效應使得信道間的噪聲與信號帶內的噪聲差別較大；第二種情形，信號本身的光譜與信號帶外的噪聲的光譜重疊，例如40G/100G速率的信號，其信號光譜帶寬較大，與帶外噪聲重疊。
[0004]常用的帶內OSNR測量方法是關斷法，通過關斷要測量的信道的信號，測量該信道內的噪聲，從而得到帶內0SNR，這種方法很顯然不適用于在線測量。已有的在線帶內OSNR測量方法主要基于通道中光的信號部分和噪聲部分的偏振特性差異，即假設固有通道噪聲基本上是非偏振的，而信號光的偏振程度很高，是偏振相關的，例如，公開的美國專利In-band optical signal to noise rat1 determinat1n method and system (Pub.N0.:US 2010/0129074 Al)，基于信號光是單偏振光以及噪聲光是非偏振光的測量方法，不適用于偏振復用(Polarizat1n-multiplexed)信號；美國專利 In-band optical-to-noiserat1 measurement (Pub.N0.:US 2012/0106951 Al )，要求信號本身具有周期性的功率調制，不適用于任意信號的測量。因此現有的在線帶內OSNR測量方法，不能實現對包括偏振復用信號在內的任意信號的快速準確測量。
【發(fā)明內容】
[0005]為了解決上述技術問題，本發(fā)明提供了一種光信噪比測量方法，包括步驟:
[0006]在光傳輸線路的待測點處測量被測光信號的待測光譜，所述待測光譜包含了所述被測光信號在信道波長范圍B內的光譜功率密度分布；
[0007]獲取對比光譜，所述對比光譜包括所述被測光信號或者與所述被測光信號具有相同頻譜特征的信號在信道波長范圍B內與所述待測點不同信噪比下的光譜功率密度分布；
[0008]在信道波長范圍B內對所述待測光譜和對比光譜分別進行積分得到所述待測光譜和對比光譜的總功率；
[0009]根據所述待測光譜與對比光譜中光信號部分的積分功率關系和光信噪比的關系，使用所獲得的待測光譜的總功率和對比光譜的總功率來估算所述待測點處的光信噪比。
[0010]本發(fā)明還提供了一種帶內光信噪比測量方法，用于測量光傳輸線路上待測點處的光信噪比，包括:
[0011]步驟1，在待測點處測量被測光信號以獲得待測光譜，所述待測光譜包含了所述被測光信號在信道波長范圍B內的光譜功率密度分布；
[0012]步驟2，獲取對比光譜，所述對比光譜包括所述被測光信號或者與所述被測光信號具有相同頻譜特征的信號在信道波長范圍B內與所述待測點不同信噪比下的光譜功率密度分布；
[0013]步驟3，在所述信道波長范圍B內對所述待測光譜和對比光譜分別進行積分得到所述待測光譜和對比光譜的總功率，所述待測光譜的總功率Pit3ttif包括待測光譜中光信號的積分功率Sit3ttif和噪聲信號的積分功率Nit3ttif，所述對比光譜的總功率Pwtttif包括對比光譜中光信號的積分功率S tMif和噪聲信號的積分功率
N對比光譜；
[0014]步驟4，獲取噪聲指數F和信號比例因子A，其中
[0015]噪聲指數F定義為:
[0016]
【權利要求】
1.一種光信噪比測量方法，其特征在于包括步驟: 在光傳輸線路的待測點處測量被測光信號的待測光譜，所述待測光譜包含了所述被測光信號在信道波長范圍B內的光譜功率密度分布； 獲取對比光譜，所述對比光譜包括所述被測光信號或者與所述被測光信號具有相同頻譜特征的信號在信道波長范圍B內與所述待測點不同信噪比下的光譜功率密度分布； 在信道波長范圍B內對所述待測光譜和對比光譜分別進行積分得到所述待測光譜和對比光譜的總功率； 根據所述待測光譜與對比光譜中光信號部分的積分功率關系和光信噪比的關系，使用所獲得的待測光譜的總功率和對比光譜的總功率來估算所述待測點處的光信噪比。
2.一種帶內光信噪比測量方法，用于測量光傳輸線路上待測點處的光信噪比，其特征在于包括步驟: 步驟1，在待測點處測量被測光信號以獲得待測光譜，所述待測光譜包含了所述被測光信號在信道波長范圍B內的光譜功率密度分布； 步驟2，獲取對比光譜，所述對比光譜包括所述被測光信號或者與所述被測光信號具有相同頻譜特征的信號在信道波長范圍B內與所述待測點不同信噪比下的光譜功率密度分布； 步驟3，在所述信道波長范圍B內對所述待測光譜和對比光譜分別進行積分得到所述待測光譜和對比光譜的總功率，所述待測光譜的總功率Pit3ttif包括待測光譜中光信號的積分功率Sit3ttif和噪聲信號的積分功率Nit3ttif,所述對比光譜的總功率Pwtttif包括對比光譜中光信號的積分功率S tMif和噪聲信號的積分功率 N對比光譜； 步驟4，獲取噪聲指數F和信號比例因子A，其中 噪聲指數F定義為:Z7 _ S待測光譜N待側光譜—^ /N對比光諳對比光譜 信號比例因子A定義為: j_$對比光譜 _ V;
待測光譜 步驟5，根據所述待測光譜和對比光譜的總功率Pwttif，以及噪聲指數F和信號比例因子A計算所述待測光譜中在所述信道波長范圍B內的噪聲功率Nit3ttif ;用所述待測光譜的總功率Pwttif減去所述待測光譜中的噪聲功率Nit3ttif，并比上噪聲積分帶寬B,內的噪聲功率I,汁算所述待測點處被測光信號的光信噪比。
B
3.根據權利要求2所述的帶內光信噪比測量方法，其特征在于:在所述步驟5中使用噪聲計算公式AT_ ^ (OP對比光譜、?光 1?- _''廠侍測光譜A~ 來計算所述待測光譜中的噪聲功率Nif3ttift5
4.根據權利要求3所述的帶內光信噪比測量方法，其特征在于:在所述步驟5中使用公式
來計算所述待測點處被測光信號的光信噪比，其中，Br為噪聲信號的積分帶寬，B為所述信道波長范圍，即信道帶寬。
5.根據權利要求3-4中任意一項所述的帶內光信噪比測量方法，其特征在于:如果對比光譜在信道波長范圍B內的光信噪比是已知的，則所述噪聲指數F可以表達為: F= (P待測光譜-N待測光譜)/ (N待測光譜.0SNR對比光譜) 其中OSNRwttif為所述對比光譜的光信噪比，此時使用公式
來計算所述待測光譜中的噪聲功率Nit3ttiW
6.根據權利要求3-4中任意一項所述的帶內光信噪比測量方法，其特征在于: 如果對比光譜在信道波長范圍內的光信噪比是未知的，且當對比光譜的光信噪比遠大于待測光譜的光信噪比時，使用公式
來計算所述待測光譜中的噪聲功率Nif3ttift5
7.根據權利要求3-4中任意一項所述的帶內光信噪比測量方法，其特征在于: 如果對比光譜在信道波長范圍內的光信噪比是未知的，且當對比光譜的光信噪比遠小于待測光譜的光信噪比時，使用以下步驟來獲得所述噪聲指數F:在信道波長范圍內，在信號峰值波長處取第一積分帶寬BWl，分別計算所述待測光譜和對比光譜在第一積分帶寬BWl上的積分功率，在信號峰值向短波偏移一定距離處取第二積分帶寬BW2，分別計算所述待測光譜和對比光譜在第二積分帶寬BW2上的積分功率/^_P?，以此來計算第一比例因子《=，第二比例因子&比光譜/P對比光譜K^-Tmx / rBWl ; 獲取所述對比光譜在所述第一積分帶寬BWl內的噪聲信號的積分功率的估計值
，并計算第三比例因子k3=(p】ri#C/^C ； 使用公式
F=k2.(BW1-BW2.kl)/(Bffl.k1-Bff2.kl.k2+Bffl.kl.k3-Bffl.k2.k3) 來計算所述噪聲指數F。
8.根據權利要求7所述的帶內光信噪比測量方法，其特征在于:所述對比光譜在所述第一積分帶寬BWl內的噪聲信號的積分功率的估計值的獲取方法為: 在所述對比光譜中的信號相對噪聲所占比例較大的區(qū)域選取第三積分帶寬BW3，初始假設所述待測光譜和對比光譜在第三積分帶寬BW3內的噪聲功率均為0，信號比例因子A的計算公式可簡化為; 在所述對比光譜中的信號相對噪聲所占比例較小的區(qū)域選取第四積分帶寬BW4，根據信號比例因子A計算所述對比光譜在所述第四積分帶寬BW4內的噪聲功率
，根據所述第四積分帶寬BW4內的噪聲功率估計所述第三積分帶寬BW3內的噪聲功率:
根據得到重新估計信號比例因子A:
迭代計算得到收斂的所述對比光譜在第四積分帶寬BW4內的噪聲功率，迭代公式為:
根據迭代計算所獲得的所述對比光譜在所述第四積分帶寬BW4內的噪聲功率和公式
來計算所述對比光譜在所述第一積分帶寬BWl內的噪聲信號積分功率的估計值。
9.根據權利要求8所述的帶內光信噪比測量方法，其特征在于: 所述第一積分帶寬BWl選擇為信號峰值波長處20pm范圍； 所述第二積分帶寬BW2選擇為信號峰值向短波偏移60pm處的20pm范圍； 所述第三積分帶寬BW3選擇為信號峰值波長處20pm范圍；所述第四積分帶寬BW4選擇為信號峰值波長向長波或短波偏移60pm波長的20pm范圍。
10.根據權利要求2-9中任意一項所述的帶內光信噪比測量方法，其特征在于:在獲得所述待測光譜和所述對比光譜前，不對被測光信號進行包括偏振調制在內的任何信號調制過程。
11.一種帶內光信噪比測量裝置，其包括輸入端、光放大模塊、光譜測量模塊和控制與計算模塊，其特征在于: 所述光放大模塊包括光分路器、光放大器； 所述光譜測量模塊包括光開關、光譜掃描裝置； 所述輸入端將被測光信號輸入到所述光分路器，所述光分路器將輸入的被測光信號分為兩路，一路直接輸出到所述光譜測量模塊中的光開關，另一路通過所述光放大器輸出到所述光譜測量模塊中的光開關，所述光開關在所述控制與計算模塊的控制下，對所輸入的兩路光信號進行選擇，將其中選定的一路光信號輸出到的所述光譜掃描裝置，所述光譜掃描裝置在所述控制與計算模塊的控制下對輸入的光信號進行掃描測量。
12.根據權利要求11所述的帶內光信噪比測量裝置，其特征在于:所述控制與計算模塊控制所述光譜測量模塊對輸入的光信號進行掃描測量，對輸入的光信號執(zhí)行如權利要求2-10中任意一 項所述的 帶內光信噪比測量方法，以獲得所述被測光信號的光信噪比。
【文檔編號】H04B10/079GK104079347SQ201310098130
【公開日】2014年10月1日 申請日期:2013年3月26日 優(yōu)先權日:2013年3月26日
【發(fā)明者】陳雙, 孫莉萍, 胡強高, 陳妍, 謝卉, 岳青巖, 梁飛, 張寅 , 伍鶴會 申請人:武漢光迅科技股份有限公司