一种基于PPM传输系统的偏振模色散监测方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种偏振模色散监测方法及系统，包括：确定来自加载脉冲位置调制的载波的单边带光谱中预设频率的光信号；将预设频率的光信号分离出对应的F轴信号和S轴信号；将S轴信号与射频信号进行正交混频，确定S轴信号中的I路信号；将S轴信号与90°相移后的射频信号进行正交混频，确定S轴信号中的Q路信号；将F轴信号与射频信号进行正交混频，确定F轴信号中的I路信号；将F轴信号与90°相移后的射频信号进行正交混频，确定F轴信号中的Q路信号；其中，S轴信号中的I路信号、S轴信号中的Q路信号、F轴信号中的I路信号以及F轴信号中的Q路信号用于确定偏振模色散效应对载波的影响。本发明专利技术成本低、监测范围广、对信号无损伤。

Polarization mode dispersion monitoring method and system based on PPM transmission system

The invention discloses a method and system, PMD monitoring methods include: optical signal frequency carrier from predefined unilateral loading pulse position modulation band in the spectrum of the light signal; the preset frequency isolated signal corresponding to the F axis and the S axis S axis signal; signal and radio frequency signal quadrature mixing sure, the I signal S axis in the signal; the radio frequency signal S shaft signal and 90 degree phase shift after orthogonal mixing, determine the Q signal of S axis in the signal; the F shaft signal and RF signal quadrature mixing I signals of F axis in the signal; the radio frequency signal of F axis the signal with a phase shift of 90 DEG after orthogonal mixing, determine the Q signal of F axis in the signal; the S axis signal in the I signal, S signal in the Q signal axis, F axis signals in the I signal and the F axis signal in the Q signal is used to determine the polarization The effect of mode dispersion on carrier wave. The invention has the advantages of low cost, wide monitoring range and no damage to the signal.

【技术实现步骤摘要】
一种基于PPM传输系统的偏振模色散监测方法及系统
本专利技术属于光通信
，更具体地，涉及一种基于脉冲位置调制(PulsePositionModulation，PPM)传输系统的偏振模色散(PolarizationModeDispersion，PMD)监测方法及系统。
技术介绍
信息时代的到来，使得人们对于高速通信系统的要求越来越迫切。光通信系统凭借其高速率、大容量、低损耗、抗干扰、保密性强和材料来源充足等优势，在通信领域得到广泛应用。然而在PPM传输系统的超高速光传输链路中，PMD效应极大地限制了PPM系统的性能。传统的PMD监测方案无法满足高速传输链路的要求，因此光性能监测也是一个热点问题。当前PMD问题解决方案可以分为主动式和被动式。被动式主要是采用特殊的传输方式和高级调制格式等方式，提高系统的PMD容限，以尽可能降低PMD效应对系统性能的影响。但被动式方案对PMD问题的解决效果非常有限，难以起到良好的监测效果，故而研究者多采用主动式补偿方案。但由于PMD是受外界随机扰动的影响的随机变化量(如温度、湿度、张力、挤压弯曲等因素)，因此必须对其进行动态补偿；但是动态补偿的前提就是实时地进行链路PMD动态监测。因此大多PMD补偿方案都是基于反馈调节补偿状态，这就需要对链路PMD进行实时监测。目前PMD监测方案有频谱分析法，根据根据所用频率的不同又分为单频法和频带法。单频法，以基频或分频信号的功率作为PMD监测信号监测响应速度达到微秒级，但当光纤链路数据速率达到40Gbps以上时，该方法难以有效实现PMD监测。频带法，基于特定频率的信号成分进行积分得到的电域信号作为监测信号。扩大了对PMD的监测范围，但监测灵敏度有所下降，并且当入射光的偏振态与链路偏振态中某一偏振态重合时，会导致信号衰落、监测模糊等问题，限制了方法的通用性。眼图法又称Q值法，当产生的伪误码较低时，积分电压对差分群延时(DifferentialGroupDelay，DGD)的灵敏度下降，必须延长积分时间，因此不能工作在高速率链路中。相位差法，利用吉尔伯特混波器的输出电信号电压与PMD成正比的特性来监测PMD变化，该方法监测范围取决于混波器的动态范围，对较大和较小的PMD都不能有效监测。副载波导频法，是每个信道中加入一定调制深度的副载波，根据检测功率的变化信息实现对信道的PMD监测目的。但补偿基于信道性能恶化最严重的那个信道，因此不能达到所有信道的PMD最优补偿。综上，现有PMD监测方案无法较好地满足用户的需求。
技术实现思路
针对现有技术的缺陷，本专利技术的目的在于解决现有PMD监测方案存在单频法无法实现数据速率达到40Gbps以上的PMD监测，频带法可扩大PMD监测范围但是无法保证监测灵敏度，Q值法不能工作在高速率链路中，相位差法无法监测较大或较小的PMD，副载波导频法无法达到所有信道的PMD最优补偿的技术问题。为实现上述目的，第一方面，本专利技术实施例提供了一种基于PPM传输系统的偏振模色散监测方法，包括：确定单边带光谱中预设频率的光信号，所述单边带光谱来自加载脉冲位置调制信号的载波，所述载波存在偏振模色散效应；将所述预设频率的光信号分离出对应的F轴信号和S轴信号；将所述S轴信号与所述射频信号进行正交混频，确定S轴信号中的I路信号；将所述S轴信号与90°相移后的射频信号进行正交混频，确定S轴信号中的Q路信号；将所述F轴信号与所述射频信号进行正交混频，确定F轴信号中的I路信号；将所述F轴信号与90°相移后的射频信号进行正交混频，确定F轴信号中的Q路信号；根据所述S轴信号中的I路信号、S轴信号中的Q路信号、F轴信号中的I路信号以及F轴信号中的Q路信号确定所述偏振模色散效应对所述载波的影响。需要说明的是，在晶体的界面上，传播速度较快的偏振方向称为快轴，传播速度较慢的方向则称为慢轴。其中，快轴可简称为F轴，慢轴可简称为S轴。另外，可将待发送的数据分为两路，分别进行载波调制，两路载波相互正交，分别称为I路信号和Q路信号。具体地，本专利技术实施例通过分离器输出快轴向(F轴)、慢轴向(S轴)两路的光信号，确定单边带内快慢轴频谱相位差，使得PMD监测精确度较高。通过具体实验得到的测试结果可知，该方案可以实现范围在0到100ps内的PMD监测，且且测量结果与信号速率无关，适应性好。可选地，所述偏振模色散效应对所述载波的影响，具体通过以下公式确定：由偏振模色散效应在所述载波中产生的F轴向与S轴向信号的相位差为：其中，IQS表示S轴信号中的Q路信号，IIS表示S轴信号中的I路信号，IQF表示F轴信号中的Q路信号，IIF表示F轴信号中的I路信号。可选地，载波在F轴向的信号为：载波在S轴向的信号为：单边带光谱中预设频率的光信号中的F轴向的信号为：单边带光谱中预设频率的光信号中的S轴向的信号为：射频信号中的I路信号为：HI(t)＝cos(ωTt+φ)；射频信号中的Q路信号为：α表示载波的幅度系数，I0表示载波信号的幅值，ω0表示载波频率，表示载波F轴向的相位，表示载波S轴向的相位，β表示单边带光谱的幅度系数，ωd表示预设频率，表示单边带光谱F轴向的相位，表示单边带光谱S轴向的相位，ωT表示射频信号的频率，φ表示射频信号的相位，且ωT＝ωd。可选地，所述S轴信号中的I路信号IIS、S轴信号中的Q路信号IQS、F轴信号中的I路信号IQF以及F轴信号中的Q路信号IQF分别通过以下公式确定：可选地，EF(t)相对于CF(t)的相位差为：ES(t)相对于CS(t)的相位差为：为：第二方面，本专利技术实施例提供了一种基于PPM传输系统的偏振模色散监测系统，包括：带通滤波器(Bank-PassFilter，BPF)，其输入端用于接收加载脉冲位置调制的载波，其输出端输出所述载波的单边带光谱中预设频率的光信号，所述载波中存在偏振模色散效应；所述预设频率根据所述带通滤波器的滤波频率确定。光偏振分离器(PolarizationBeamSplitter，PBS)，其输入端与所述带通滤波器相连接，用于接收所述预设频率的光信号，并将其分离出对应的F轴信号和S轴信号；第一光电探测器(Photodetector，PD)，其输入端与所述光偏振分离器的输出端相连接，用于接收所述S轴信号，其输出端输出所述S轴信号；第一混频器(MIXER)，其第一输入端与所述第一光电探测器的输出端相连接，接收所述S轴信号，其第二输入端用于接收射频信号，用于将所述S轴信号与所述射频信号进行正交混频，确定S轴信号中的I路信号；第二混频器，其第一输入端与所述第一光电探测器的输出端相连接，接收所述S轴信号，其第二输入端用于接收90°相移后的射频信号，用于将所述S轴信号与90°相移后的射频信号进行正交混频，确定S轴信号中的Q路信号；第二光电探测器，其输入端与所述光偏振分离器的输出端相连接，用于接收所述F轴信号，其输出端输出所述F轴信号；第三混频器，其第一输入端与所述第二光电探测器的输出端相连接，接收所述F轴信号，其第二输入端用于接收所述射频信号，用于将所述F轴信号与所述射频信号进行正交混频，确定F轴信号中的I路信号；第四混频器，其第一输入端与所述第二光电探测器的输出端相连接，接收所述F轴信号，其第二输入端用于接收90°相移后的射频信本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于PPM传输系统的偏振模色散监测方法，其特征在于，包括：确定单边带光谱中预设频率的光信号，所述单边带光谱来自加载脉冲位置调制信号的载波，所述载波存在偏振模色散效应；将所述预设频率的光信号分离出对应的F轴信号和S轴信号；将所述S轴信号与所述射频信号进行正交混频，确定S轴信号中的I路信号；将所述S轴信号与90°相移后的射频信号进行正交混频，确定S轴信号中的Q路信号；将所述F轴信号与所述射频信号进行正交混频，确定F轴信号中的I路信号；将所述F轴信号与90°相移后的射频信号进行正交混频，确定F轴信号中的Q路信号；根据所述S轴信号中的I路信号、S轴信号中的Q路信号、F轴信号中的I路信号以及F轴信号中的Q路信号确定所述偏振模色散效应对所述载波的影响。

【技术特征摘要】
1.一种基于PPM传输系统的偏振模色散监测方法，其特征在于，包括：确定单边带光谱中预设频率的光信号，所述单边带光谱来自加载脉冲位置调制信号的载波，所述载波存在偏振模色散效应；将所述预设频率的光信号分离出对应的F轴信号和S轴信号；将所述S轴信号与所述射频信号进行正交混频，确定S轴信号中的I路信号；将所述S轴信号与90°相移后的射频信号进行正交混频，确定S轴信号中的Q路信号；将所述F轴信号与所述射频信号进行正交混频，确定F轴信号中的I路信号；将所述F轴信号与90°相移后的射频信号进行正交混频，确定F轴信号中的Q路信号；根据所述S轴信号中的I路信号、S轴信号中的Q路信号、F轴信号中的I路信号以及F轴信号中的Q路信号确定所述偏振模色散效应对所述载波的影响。2.根据权利要求1所述的偏振模色散监测方法，其特征在于，所述偏振模色散效应对所述载波的影响，具体通过以下公式确定：由偏振模色散效应在所述载波中产生的F轴向与S轴向信号的相位差为：其中，IQS表示S轴信号中的Q路信号，IIS表示S轴信号中的I路信号，IQF表示F轴信号中的Q路信号，IIF表示F轴信号中的I路信号。3.根据权利要求2所述的偏振模色散监测方法，其特征在于，载波在F轴向的信号为：载波在S轴向的信号为：单边带光谱中预设频率的光信号中的F轴向的信号为：单边带光谱中预设频率的光信号中的S轴向的信号为：射频信号中的I路信号为：HI(t)＝cos(ωTt+φ)；射频信号中的Q路信号为：其中，α表示载波的幅度系数，I0表示载波信号的幅值，ω0表示载波频率，表示载波F轴向的相位，表示载波S轴向的相位，β表示单边带光谱的幅度系数，ωd表示预设频率，表示单边带光谱F轴向的相位，表示单边带光谱S轴向的相位，ωT表示射频信号的频率，φ表示射频信号的相位，且ωT＝ωd。4.根据权利要求3所述的偏振模色散监测方法，其特征在于，所述S轴信号中的I路信号IIS、S轴信号中的Q路信号IQS、F轴信号中的I路信号IQF以及F轴信号中的Q路信号IQF分别通过以下公式确定：5.根据权利要求3所述的偏振模色散监测方法，其特征在于，EF(t)相对于CF(t)的相位差为：ES(t)相对于CS(t)的相位差为：为：6.一种基于PPM传输系统的偏振模色散监测系统，其特征在于，包括：带通滤波器，其输入端用于接收加载脉冲位置调制的载波，其输出端输出所述载波的单边带光谱中预设频率的光信号，所述载波中存在偏振模色散效应；所述预设频率根据所述带通滤波器的滤波频率确定；光偏振分离器，其输入端与所述带通滤波器相连接，用于接收所述预设频率的光信号，并将其分离出对应的F轴信号和S轴信号；第一光电探测器，其输入端与所述光偏振分离器的输出端相连接，用于接收所述S轴信号，其输出端输出所述S轴信号；第一混频器，其第一输入端与所述第一光电探测器的输出端相连接，接收所述S轴信号，其第二输入端用于接收射频信号，用于将所述S轴信号与所述射频信号进行正交混频，确定S轴信号中的I路信号；第二混频器，其第一输入端与所述第一光电探测器的输出端相连接，接收所述S轴信号，其第二输入端用于接收90°相移后的射频信号，用于将所述S轴信号与90°相移后...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗风光，丁博迪，王梓骁，杨柳，胡航听，李斌，杨帅龙，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42