一种光纤通信链路中任意点OSNR的测量系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种光纤通信链路中任意点OSNR的测量系统及方法，涉及光纤通信技术领域。该测量系统包括：线性调频调制的数据光信号发生器和接收机，接收机与线性调频调制的数据光信号发生器之间通过传输光纤连接，且传输光纤中设置有至少一个监测点，每个监测点可位于传输光纤中的任意位置处。其中，每个监测点处设置有耦合器、光探测器和数字信号处理器；耦合器，用于将混合光信号分成正常传输的光信号和检测信号；光探测器，用于接收检测信号；数字信号处理器，用于根据检测信号总功率值、检测信号中线性调频信号功率以及检测信号中数据信号功率，计算该监测点处的OSNR值。本发明专利技术可以灵活、准确的测量光纤通信链路中任意点的OSNR。

【技术实现步骤摘要】
一种光纤通信链路中任意点OSNR的测量系统及方法
本专利技术涉及光纤通信
，具体来讲是一种光纤通信链路中任意点OSNR(OpticalSignalNoiseRatio，光信噪比)的测量系统及方法。
技术介绍
随着光传输系统的不断发展，波分复用、频分复用、偏振复用技术以及高阶调制格式信号等多种技术被应用于提升光传输系统的通信容量。而随着光通信容量的不断增加，光传输系统对于光性能监测(OpticalPerformanceMonitoring，OPM)的要求也越来越高。由于光性能检测中信号的误码率是接收端最关心的一个参数，而直接检测链路中信号的误码率需要的成本代价太大，所以通过检测链路中的信号的光信噪比再利用数学关系直接计算得到误码率是现行的主流方案。主流的OSNR测量方法包括有内插法、偏振归零法、光学干涉法等测量方法。这些测量方法都对信号和噪声有特定的要求，而实际的传输链路中两者都是不可控的，相比之下，在数据中插入特定的探测信号进行测量的方案更具有可行性。目前，常用的OSNR测量方法中，在噪声很大、OSNR很小的情况下，很难准确地测量。此外，由于目前的测量方法通常需要额外插入特定序列到数据信号中，占用了数据信号的通信带宽，所以存在着OSNR监测范围、频带利用率与调制格式无关等优势不能同时具备的问题，并且链路任意点OSNR检测也是现行方案的测量难点之一。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服上述
技术介绍
的不足，提供一种光纤通信链路中任意点OSNR的测量系统及方法，旨在解决现有的OSNR测量方法中，因噪声很大，OSNR很小，而很难准确地测量以及存在的OSNR监测范围、频带利用率与调制格式无关等优势不能同时具备，且难以实现链路任意点OSNR测量的问题。为达到以上目的，本专利技术提供一种光纤通信链路中任意点OSNR的测量系统，该测量系统包括线性调频调制的数据光信号发生器和接收机，接收机与线性调频调制的数据光信号发生器之间通过传输光纤连接，且所述传输光纤中设置有至少一个监测点，每个监测点可位于传输光纤中的任意位置处；其中，线性调频调制的数据光信号发生器，用于产生光信号输出作为检测信号，并调制到数据信号上，形成混合光信号在传输光纤中传输；每个监测点处设置有耦合器、光探测器和数字信号处理器；耦合器，用于将混合光信号分成正常传输的光信号和检测信号；光探测器，用于接收检测信号；数字信号处理器，用于根据检测信号的总功率值PT、检测信号中线性调频信号功率值PL以及检测信号中数据信号功率值PS，计算该监测点处光信号的OSNR值；接收机，用于接收正常传输的光信号。在上述技术方案的基础上，所述检测信号中线性调频信号功率值PL通过分数阶傅里叶变换的方式得到；所述检测信号中数据信号的功率值PS，通过检测信号中线性调频信号功率值PL与数据信号功率值PS之间的比值关系PL＝k2PS，0＜k2＜1，求解得到；所述数字信号处理器计算OSNR值的计算公式为在上述技术方案的基础上，所述线性调频调制的数据光信号发生器所产生的光信号调制到数据信号上时，数据信号受到线性调频信号的调制，且线性调频调制的数据光信号发生器中线性调频信号功率PL与数据信号功率PS满足比值关系：PL＝k1PS，0＜k1＜1。在上述技术方案的基础上，数字信号处理器所采用的系数k2与线性调频调制的数据光信号发生器所产生的光信号中的系数k1相等。在上述技术方案的基础上，线性调频信号调制到数据信号的实现是直接相乘的方式，最后输出的混合光信号具有下述表达式形式：E＝Es{1+mcos[π(2f0t+fmt2)]}其中，Es表征数据光信号，{1+mcos[π(2f0t+fmt2)]}表征线性调频信号对数据信号的调制作用，m表征线性调频信号的调制深度，f0表征线性调频信号的中心频率，fm表征线性调频信号的调频斜率。在上述技术方案的基础上，所述线性调频调制的数据光信号发生器包括：线性调频电信号产生器、激光光源、数据电信号产生器和调制器；所述线性调频电信号产生器产生的线性调频电信号通过直接调制加载在激光光源上，所述数据电信号产生器产生的数据电信号通过调制器间接调制在激光光源上，最终形成混合光信号输出。在上述技术方案的基础上，所述线性调频调制的数据光信号发生器包括：激光光源、电信号产生器和调制器；所述电信号产生器直接产生线性调频调制数据的电信号，并通过调制器间接调制在激光光源上，最终形成混合光信号输出。在上述技术方案的基础上，所述线性调频调制的数据光信号发生器包括：电信号产生器和激光光源；所述电信号产生器直接产生线性调频调制数据的电信号，然后直接调制在激光光源上，最终形成混合光信号输出。本专利技术还提供一种基于上述测量系统的光纤通信链路中任意点OSNR的测量方法，该测量方法包括以下步骤：A、线性调频调制的数据光信号发生器产生光信号输出作为检测信号，并调制到数据信号上，形成混合光信号在传输光纤中传输；B、混合光信号经过传输光纤中的任意监测点时，被该监测点处的耦合器分成正常传输的光信号和检测信号；正常传输的光信号被接收机接收，检测信号被该监测点处的光探测器接收；C、监测点处的数字信号处理器根据检测信号的总功率值PT、检测信号中线性调频信号功率值PL以及检测信号中数据信号功率值PS，计算该监测点处光信号的OSNR值。在上述技术方案的基础上，步骤C具体包括以下操作：C1、数字信号处理器计算所述光探测器接收到的检测信号的总功率值PT；C2、数字信号处理器采用分数阶傅里叶变换的方式，得到检测信号中线性调频信号功率值PL；C3、数字信号处理器通过检测信号中线性调频信号功率值PL与数据信号功率值PS之间的比值关系PL＝k2PS,0＜k2＜1，求解得到数据信号功率值PS；C4、数字信号处理器通过计算公式计算该监测点处光信号的OSNR值。本专利技术的有益效果在于：(1)本专利技术主要从光网络中任意点的OSNR测量以及噪声较大情况下OSNR的准确测量这两个角度出发，设计了一种光纤通信链路中任意点OSNR的测量系统及方法。本专利技术通过一个线性调频调制的数据光信号发生器在要传输的光信号上调制一个线性调频的光信号作为检测信号，然后在需要测量OSNR的任意测量点处通过耦合器提取混合光信号，再通过数字信号处理器提出线性调频信号的信息，利用线性调频信号的能量聚集性，可以较为精确的计算出数据信号的功率值，再通过总功率算出噪声的功率值，最终精确的算出监测端的数据信号的信噪比OSNR。与现有技术相比，本专利技术可以应用于光纤通信系统传输链路中任意一处进行OSNR的测量；并且，本专利技术利用线性调频信号的能量聚集特性，将检测信号与噪声和信号进行有效的区分，提高了OSNR的测量准确度；同时，利用插入的线性调频信号只需要设计功率特性，从而简化了传输链路中的任意点OSNR的测量设备的需求。(2)本专利技术中，可将线性调频调制的数据光信号发生器设计为多种结构形式，使用更加灵活，且可满足各种应用场景的需求，适用性好。附图说明图1为本专利技术实施例中光纤通信链路中任意点OSNR的测量系统的结构框图；图2为本专利技术实施例中一种线性调频调制的数据光信号发生器的结构示意图；图3为本专利技术实施例中另一种线性调频调制的数据光信号发生器的结构示意图；图4为本专利技术实施例中又一种线性调频调制的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光纤通信链路中任意点OSNR的测量系统，其特征在于：该测量系统包括线性调频调制的数据光信号发生器和接收机，接收机与线性调频调制的数据光信号发生器之间通过传输光纤连接，且所述传输光纤中设置有至少一个监测点，每个监测点可位于传输光纤中的任意位置处；线性调频调制的数据光信号发生器，用于产生光信号输出作为检测信号，并调制到数据信号上，形成混合光信号在传输光纤中传输；每个监测点处设置有耦合器、光探测器和数字信号处理器；耦合器，用于将混合光信号分成正常传输的光信号和检测信号；光探测器，用于接收检测信号；数字信号处理器，用于根据检测信号的总功率值PT、检测信号中线性调频信号功率值PL以及检测信号中数据信号功率值PS，计算该监测点处光信号的OSNR值；接收机，用于接收正常传输的光信号。

【技术特征摘要】
1.一种光纤通信链路中任意点OSNR的测量系统，其特征在于：该测量系统包括线性调频调制的数据光信号发生器和接收机，接收机与线性调频调制的数据光信号发生器之间通过传输光纤连接，且所述传输光纤中设置有至少一个监测点，每个监测点可位于传输光纤中的任意位置处；线性调频调制的数据光信号发生器，用于产生光信号输出作为检测信号，并调制到数据信号上，形成混合光信号在传输光纤中传输；每个监测点处设置有耦合器、光探测器和数字信号处理器；耦合器，用于将混合光信号分成正常传输的光信号和检测信号；光探测器，用于接收检测信号；数字信号处理器，用于根据检测信号的总功率值PT、检测信号中线性调频信号功率值PL以及检测信号中数据信号功率值PS，计算该监测点处光信号的OSNR值；接收机，用于接收正常传输的光信号。2.如权利要求1所述的光纤通信链路中任意点OSNR的测量系统，其特征在于：所述检测信号中线性调频信号功率值PL通过分数阶傅里叶变换的方式得到；所述检测信号中数据信号的功率值PS，通过检测信号中线性调频信号功率值PL与数据信号功率值PS之间的比值关系PL＝k2PS，0＜k2＜1，求解得到；所述数字信号处理器计算OSNR值的计算公式为3.如权利要求2所述的光纤通信链路中任意点OSNR的测量系统，其特征在于：所述线性调频调制的数据光信号发生器所产生的光信号调制到数据信号上时，数据信号受到线性调频信号的调制，且线性调频调制的数据光信号发生器中线性调频信号功率PL与数据信号功率PS满足比值关系：PL＝k1PS，0＜k1＜1。4.如权利要求3所述的光纤通信链路中任意点OSNR的测量系统，其特征在于：数字信号处理器所采用的系数k2与线性调频调制的数据光信号发生器所产生的光信号中的系数k1相等。5.如权利要求3所述的光纤通信链路中任意点OSNR的测量系统，其特征在于：线性调频信号调制到数据信号的实现是直接相乘的方式，最后输出的混合光信号具有下述表达式形式：E＝Es{1+mcos[π(2f0t+fmt2)]}其中，Es表征数据光信号，{1+mcos[π(2f0t+fmt2)]}表征线性调频信号对数据信号的调制作用，m表征线性调频信号的调制深度，f0表征线性调频信号的中心频率，fm表征线性调频信号的调...

【专利技术属性】
技术研发人员：李蔚，余少华，
申请(专利权)人：武汉邮电科学研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42