監(jiān)測光信噪比的裝置、發(fā)射機和通信系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及光通信技術領域，尤其涉及一種監(jiān)測光信噪比的裝置、發(fā)射機和相干 光通信系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002] 光信噪比（OpticalSignalNoiseRatio,0SNR)無論是在傳統(tǒng)的直接檢測光通信 系統(tǒng)中還是在相干光通信系統(tǒng)中，都是一個可以同系統(tǒng)性能直接相關聯(lián)的量，因此光信噪 比監(jiān)測技術的研究一直得到廣泛的關注。
[0003] 在傳統(tǒng)的通信系統(tǒng)中，光信噪比可以通過分析光信號的光譜來獲得。對于包含多 個波長的波分復用（WavelengthDivisionMultiplexing，WDM)系統(tǒng)，本波長的信號功率以 及噪聲功率可以通過開關本信道的信號光來獲得。顯然，這樣的監(jiān)測方法中斷了傳輸業(yè)務。 為了在保證業(yè)務的同時進行0SNR監(jiān)測，傳統(tǒng)的方法需要假設噪聲的譜是平的，同時傳輸?shù)?信號帶寬遠小于信道間隔，因此信號和噪聲可以選擇在不同的頻率點進行測量，進而獲得 對0SNR較準確的估計。
[0004] 然而，隨著光通信容量的提升，相干光通信系統(tǒng)的傳輸長度和傳輸速率相比以前 都有很大的提升。更多的光節(jié)點會導致噪聲的頻譜形狀起伏更大，認為光噪聲在頻譜上是 均勻分布的假設面臨更大的挑戰(zhàn)。同時，由于信道間隔大幅度縮減，找到一個信號可以忽略 的頻段來測量噪聲功率成為一個不現(xiàn)實的課題。因此，相干通信系統(tǒng)中0SNR的測量成為一 個新研究熱點。
[0005] 在相干通信系統(tǒng)中，已有一些方法利用接收到的光場信號來估計0SNR。接收到的 信號經(jīng)過序列同步、色散補償、均衡、頻差去除以及相位噪聲去除等一系列數(shù)字信號處理算 法后，可以恢復出包含噪聲的發(fā)射信號，假設發(fā)送的序列已知（訓練序列）或直接判決得到 近似的發(fā)送序列，那么就可以分別得到信號與噪聲的大小，進而估計出系統(tǒng)的〇SNR[l]。
[0006] 日本電報電話公司（NipponTelegraph&Telephone，NTT)提出了一種基于導頻 (Pilot)的0SNR估計方法[2]。其中，訓練序列被設計成了單頻形式，在接收機端通過檢 測算法可得到該單頻的功率以及其周圍的噪聲的功率譜密度，進而得到該信道光信號的 0SNR。
[0007] 應該注意，上面對技術背景的介紹只是為了方便對本發(fā)明的技術方案進行清楚、 完整的說明，并方便本領域技術人員的理解而闡述的。不能僅僅因為這些方案在本發(fā)明的
【背景技術】部分進行了闡述而認為上述技術方案為本領域技術人員所公知。
[0008] 下面列出了對于理解本發(fā)明和常規(guī)技術有益的文獻，通過引用將它們并入本文 中，如同在本文中完全闡明了 一樣。
[0009] [1]IEEEPhotonicJournals2013,pp. 6601609
[0010] [2]0ECC2013,TuR2~4,DigitalIn-band0SNREstimationfor Polarization-MultiplexedOpticalTransmission。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011] 目前，在利用接收到的光場信號來估計0SNR的方法中，所獲得的噪聲除了鏈路中 增加的白噪聲外，還包含了由于光纖非線性引入的噪聲，因此，存在系統(tǒng)的0SNR被低估了 的問題。
[0012] 對于NTT提出的方法，其缺陷在于：對于有偏振相關衰減的鏈路不敏感，即通過該 方法估計的0SNR值不能代表某個偏振態(tài)的0SNR，而實際上信道的性能往往受限于兩個偏 振態(tài)中最差的0SNR。
[0013] 本發(fā)明實施例提供一種監(jiān)測光信噪比的裝置、發(fā)射機和通信系統(tǒng)，可較準確地估 計有不同偏振態(tài)的通信系統(tǒng)的光信噪比。
[0014] 根據(jù)本發(fā)明實施例的一個方面，提供一種監(jiān)測光信噪比的裝置，該裝置包括：
[0015] 信號提取單元，該信號提取單元用于從接收的信號中提取兩個偏振態(tài)上的導頻信 號和非導頻信號，在兩個偏振態(tài)上該導頻信號的頻率不同，通過該導頻信號的頻率來區(qū)分 偏振態(tài)；以及
[0016] 信號處理單元，該信號處理單元用于利用該信號提取單元提取出的導頻信號和非 導頻信號獲得該兩個偏振態(tài)上的光信噪比。
[0017] 根據(jù)本發(fā)明實施例的第二方面，提供一種發(fā)射機，該發(fā)射機包括：
[0018] 處理單元，該處理單元用于在承載數(shù)據(jù)中設置導頻信號；
[0019] 發(fā)送單元，該發(fā)送單元用于將設置有該導頻信號的承載數(shù)據(jù)向接收機發(fā)送，其中， 在兩個偏振態(tài)上該導頻信號的頻率不同。
[0020] 根據(jù)本發(fā)明實施例的第三方面，提供一種通信系統(tǒng)，該通信系統(tǒng)包括發(fā)射機和接 收機，其中，
[0021] 該發(fā)射機用于在承載數(shù)據(jù)中設置導頻信號，將設置有該導頻信號的承載數(shù)據(jù)向接 收機發(fā)送，其中，在兩個偏振態(tài)上該導頻信號的頻率不同；
[0022] 該接收機用于根據(jù)該導頻信號的頻率、從接收的信號中提取該兩個偏振態(tài)上的導 頻信號和非導頻信號，并利用提取出的該導頻信號和非導頻信息獲得該兩個偏振態(tài)上的光 信噪比。
[0023] 本發(fā)明的有益效果在于：發(fā)射機向接收機發(fā)送包含導頻信號的信號，由于不同偏 振態(tài)上導頻信號的頻率不同，使得該接收機根據(jù)不同偏振態(tài)上的導頻信號的頻率提取該導 頻信號和非導頻信號，從而能夠根據(jù)提取的該導頻信號和非導頻信號準確地估計光信噪 比。
[0024] 參照后文的說明和附圖，詳細公開了本發(fā)明的特定實施方式，指明了本發(fā)明的原 理可以被采用的方式。應該理解，本發(fā)明的實施方式在范圍上并不因而受到限制。在所附 權利要求的精神和條款的范圍內(nèi)，本發(fā)明的實施方式包括許多改變、修改和等同。
[0025] 針對一種實施方式描述和/或示出的特征可以以相同或類似的方式在一個或更 多個其它實施方式中使用，與其它實施方式中的特征相組合，或替代其它實施方式中的特 征。
[0026] 應該強調(diào)，術語"包括/包含"在本文使用時指特征、整件、步驟或組件的存在，但 并不排除一個或更多個其它特征、整件、步驟或組件的存在或附加。
【附圖說明】
[0027] 所包括的附圖用來提供對本發(fā)明實施例的進一步的理解，其構成了說明書的一部 分，用于例示本發(fā)明的實施方式，并與文字描述一起來闡釋本發(fā)明的原理。顯而易見地，下 面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng) 造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。在附圖中：
[0028] 圖1是本發(fā)明實施例1的發(fā)射機的構成示意圖；
[0029] 圖2是本發(fā)明實施例1中設置導頻信號的數(shù)據(jù)信號的示意圖；
[0030] 圖3A和圖3B分別是本發(fā)明實施例1的根據(jù)QPSK信號來選擇Η偏振態(tài)和V偏振 態(tài)上的碼字的示意圖；
[0031] 圖4是本發(fā)明實施例1的發(fā)送數(shù)據(jù)的流程圖；
[0032] 圖5是本發(fā)明實施例2的監(jiān)測光信噪比的裝置的構成示意圖；
[0033] 圖6是本發(fā)明實施例2的信號提取單元的構成示意圖；
[0034] 圖7是本發(fā)明實施例2的信號處理單元的構成示意圖；
[0035] 圖8是本發(fā)明實施例2的發(fā)射碼字時序以及對應的頻率譜密度示意圖；
[0036] 圖9是本發(fā)明實施例2的監(jiān)測光信噪比的方法流程圖；
[0037]圖10是信號提取方法流程圖；
[0038] 圖11是計算光信噪比的方法流程圖；
[0039] 圖12是本發(fā)明實施例4的通信系統(tǒng)的構成示意圖；
[0040] 圖13是本發(fā)明實施例4中發(fā)射機的構成示意圖；
[0041] 圖14是本發(fā)明實施例4的接收機的構成示意圖。
【具體實施方式】
[0042] 下面結合附圖對本申請的各種實施方式進行說明。這些實施方式只是示例性的， 不是對本申請的限制。為了使本領域的技術人員能夠容易地理解本申請的原理和實施方 式，本申請的實施方式以相干光通信系統(tǒng)的0SNR監(jiān)測為例進行說明。但應該注意的是，本 申請的實施方式適用于其他進行0SNR監(jiān)測的通信系統(tǒng)。
[0043] 為了解決了現(xiàn)有技術中存在的問題，獲得偏振復用系統(tǒng)中兩個偏振態(tài)上各自的光 信噪比，在本實施例中，將發(fā)射機端的不同偏振態(tài)上的導頻信號（Pilot)進行區(qū)分。這樣， 接收機可提取每個偏振態(tài)上的導頻信號和非導頻信號，從而能夠根據(jù)提取的該導頻信號和 非導頻信號準確地估計每個偏振態(tài)上的光信躁比。以下結合附圖對本申請的實施例進行詳 細說明。
[0044] 實施例1
[0045] 圖1是本發(fā)明實施例1的發(fā)射機的構成示意圖。如圖1所示，裝置100包括：處理 單元101和發(fā)送單元102;其中，
[0046] 處理單元101用于在承載數(shù)據(jù)中設置導頻信號；發(fā)送單元102用于將設置有該導 頻信號的承載數(shù)據(jù)向接收機發(fā)送，其中，在兩個偏振態(tài)上導頻信號的頻率不同。
[0047] 在實施例中，該兩個偏振態(tài)可分別為水平偏振態(tài)（H偏振態(tài)）和垂直偏振態(tài)（V偏 振態(tài)）。
[0048] 由上述實施例可知，發(fā)射機100可向接收機發(fā)送包含導頻信號的數(shù)據(jù)信號，由于 不同偏振態(tài)上導頻信號的頻率不同，使得接收機能夠根據(jù)不同偏振態(tài)上的導頻信號的頻率 提取每個偏振態(tài)上的導頻信號和非導頻信號，從而能夠根據(jù)提取的該導頻信號和非導頻信 號準確地估計每個偏振態(tài)上的光信噪比，解決了現(xiàn)有技術中存在的問題。
[0049] 圖2是本發(fā)明實施例1中設置導頻信號的數(shù)據(jù)信號的示意圖。如圖2所示，該數(shù) 據(jù)信號可包括導頻信號（Pilot)和非導頻信號，該非導頻信號為實際傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，稱之為 承載數(shù)據(jù)（Payload)，該設置導頻信號的數(shù)據(jù)信號為時域信號。
[0050] 在本實施例中，可通過任何一種方式使得不同偏振態(tài)上的導頻信號的頻率不同。
[0051] 例如，為了簡化發(fā)射機的硬件復雜度，并且考慮到時域信號基于發(fā)射信號的星座 點，因此，通過選擇不同的碼字來實現(xiàn)不同偏振態(tài)上導頻信號的頻率的不同。
[0052] 如圖1所示，發(fā)射機100還可包括選擇單元103,選擇單元103用于選擇該兩個偏 振態(tài)上的碼字，其中，在該兩個偏振態(tài)上所選擇的碼字不同。并且，發(fā)送單元102根據(jù)該兩 個偏振態(tài)上的碼字發(fā)送包含該導頻信號的數(shù)據(jù)信號。
[0053] 這樣，通過選擇不同的碼字，使得不同偏振態(tài)上的