光通信系统中基于载波相位恢复的实时监测信噪比的方法技术方案

本发明专利技术公开了一种光通信系统中基于载波相位恢复的实时监测信噪比的方法，采用基于信道估计的信噪比检测模块，包括以下具体步骤：（1）、采集载波相位补偿模块的输出信号；（2）、构建理论模型；（3）、分析特征信息；（4）、计算采集信号信噪比。通过上述方式，本发明专利技术提供了光通信系统中基于载波相位恢复的实时监测信噪比的方法，在不增加硬件结构、不修改光通信系统发送机和接收机、不影响数据传输的情况下，通过分析信道估计和噪声补偿之后电信号的数据特征，实现对电信号信噪比的实时监测。

A Method of Real-time Monitoring Signal-to-Noise Ratio Based on Carrier Phase Recovery in Optical Communication System

【技术实现步骤摘要】
光通信系统中基于载波相位恢复的实时监测信噪比的方法
本专利技术涉及光通信系统性能检测
，尤其涉及一种光通信系统中基于载波相位恢复的实时监测信噪比的方法。
技术介绍
随着互联网技术的发展，互联网通信数据量日益增高。为了满足现代互联网对通信数据量的要求，高速动态相干光通信网络技术受到广泛关注。其中，用于辅助动态光网络管理的实时光性能检测，作为核心技术之一，开始吸引越来越多人的注意。在众多系统参数中，对接收端信噪比（Signal-to-Noise-Ratio,SNR）这一衡量系统通信性能关键参数的动态监测尤为迫切。此外，信噪比是实现动态编码以及软解码的关键参数。在信道估计过程中，准确的信噪比检测也是实施优化估计算法的前提条件。对于早期单信道通信系统而言，信噪比可以通过频谱仪读取带外噪声功率的方式获取。随着光通信系统中波分复用技术的普及，受到复用、解复用过程的影响，基于带外噪声的信噪比检测方法不再准确。此外，接收光信号的光信噪比（OpticalSignal-to-NoiseRatio,OSNR）作为电信号信噪比的有效近似同样被广泛关注。在以往的研究中，光信噪比的检测大多依赖于光纤干涉仪。通过光信号的干涉效应，区分带内信号与噪声，进而计算光信噪比。然而，此类方法需要引入额外光器件，必然会提高通信系统成本。此外，对于系统接收机的修改可能会降低系统稳定性，影响通信系统在某些极端环境下的应用。
技术实现思路
本专利技术主要解决的技术问题是提供一种光通信系统中基于载波相位恢复的实时监测信噪比的方法，在不增加硬件结构、不修改光通信系统发送机和接收机、不影响数据传输的情况下，通过分析信道估计和噪声补偿之后电信号的数据特征，实现对电信号信噪比的实时监测。为解决上述技术问题，本专利技术采用的一个技术方案是：提供了一种光通信系统中基于载波相位恢复的实时监测信噪比的方法，采用基于信道估计的信噪比检测模块，包括以下具体步骤：（1）、采集载波相位补偿模块的输出信号，将信噪比检测模块置于光通信系统中，使用前需将信噪比检测模块置于光通信系统接的光电探测器、时钟恢复模块、色散补偿模块、偏振解复用模块、频偏补偿模块及相位恢复模块之后；（2）、构建理论模型，信噪比检测模块接收信号后，通过分析相位补偿后信号的幅度及相位的数据特征，建立信号信噪比与载波相位恢复后信号的幅度及相位的概率特征之间的理论模型；（3）、分析特征信息，根据采集到的相位恢复信号，统计样本信号幅度与相位的概率特征值；（4）、计算采集信号信噪比，将得到的样本概率特征值带入步骤（2）所得的理论模型中，计算样本信号的信噪比。在本专利技术一个较佳实施例中，所述的信噪比检测模块是基于系统接收机的载波相位补偿模块，采集载波相位补偿模块的输出信号。在本专利技术一个较佳实施例中，所述的信噪比检测模块以最大似然辅助判决DAML载波相位恢复模块为基础，通过分析DAML相位恢复后的数据特征建立信噪比检测模型。在本专利技术一个较佳实施例中，所述的信噪比检测模块使用时需与光通信系统相结合，置于光通信系统后端的接收机端。本专利技术的有益效果是：本专利技术的光通信系统中基于载波相位恢复的实时监测信噪比的方法，在不增加硬件结构、不修改光通信系统发送机和接收机、不影响数据传输的情况下，通过分析信道估计和噪声补偿之后电信号的数据特征，实现对电信号信噪比的实时监测。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中：图1是现有技术中相干光通信接收机数据处理基本框架图；图2是DAML相位估计算法基本原理框架图；图3是本专利技术光通信系统中基于载波相位恢复的实时监测信噪比的方法的一较佳实施例的流程图；图4是一个具体示例中待测光信号监测结果示意图；图5是一个具体示例中不同程度相位噪声对光信号信噪比监测效果影响示意图。具体实施方式下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。一种光通信系统中基于载波相位恢复的实时监测信噪比的方法，采用基于信道估计的信噪比检测模块，包括以下具体步骤：（1）、采集载波相位补偿模块的输出信号，将信噪比检测模块置于光通信系统中，使用前需将信噪比检测模块置于光通信系统接的光电探测器、时钟恢复模块、色散补偿模块、偏振解复用模块、频偏补偿模块及相位恢复模块之后；（2）、构建理论模型，信噪比检测模块接收信号后，通过分析相位补偿后信号的幅度及相位的数据特征，建立信号信噪比与载波相位恢复后信号的幅度及相位的概率特征之间的理论模型；（3）、分析特征信息，根据采集到的相位恢复信号，统计样本信号幅度与相位的概率特征值；（4）、计算采集信号信噪比，将得到的样本概率特征值带入步骤（2）所得的理论模型中，计算样本信号的信噪比。上述中，所述的信噪比检测模块是基于系统接收机的载波相位补偿模块，采集载波相位补偿模块的输出信号。其中，所述的信噪比检测模块以最大似然辅助判决(DecisionaidedMaximumlikelihood，DAML)载波相位恢复模块为基础，通过分析DAML相位恢复后的数据特征建立信噪比检测模型。进一步的，所述的信噪比检测模块使用时需与光通信系统相结合，置于光通信系统后端的接收机端。根据DAML相位估计算法的性能分析，有效的将相位补偿后信号的数据特征与系统信噪比相结合。因此，相比较于传统基于相干光器件的光信噪比检测技术，本专利技术能够在实现准确的信噪比检测的同时保持通信系统收发机的完整性以及稳定性，确保数据通信不受影响。这里以相干光通信系统为例，如图1所示，经典相干接收机的信号处理过程大致包括：光电转换与采样、时钟恢复、色散补偿、偏振解复用、频偏补偿、相位恢复以及信号解调。信噪比检测模块以DAML相位恢复方法为基础，其结构框图如图2所示，通过分析相位恢复后信号的概率特征，实现有效的信噪比估计。本专利技术提出的基于DAML相位估计的实时监测信噪比的方法具体实时方案如下：信噪比检测模块通过分析DAML相位补偿性能，建立信号信噪比与相位补偿后信号的幅度及相位之间的理论模型。这里，为方便理论模型的构建，信噪比检测模块引入了信号模型，即（1）其中，为DAML载波相位恢复前的接受信号，为发射端信号，表示幅度调制系数,表示信号功率,表示相位调制,表示载波相位，表示载波相位噪声并被证明服从均值为0方差为的正态分布，为发送端和接收端激光器的3-dB线宽，为接收信号的周期，为加性高斯白噪声，功率为。DAML相位估计方法利用当前信号前个时刻的硬判决结果计算当前时刻载波相位，通常可被描述为（2）其中，表示时刻载波相位估计，为时刻的信号硬判决，表示DAML相位估计的窗长。接收DAML相位恢复信号后，如图3所示，信噪比检测模块通过分析接收信号的数据特征，构建信噪比估计的理论模型。这里，定义变量为DA-ML相位估计、补偿及解调后的信号，即（3）其中表示时刻相位估计误差，。取的实部可得本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光通信系统中基于载波相位恢复的实时监测信噪比的方法，其特征在于，采用基于信道估计的信噪比检测模块，包括以下具体步骤：（1）、采集载波相位补偿模块的输出信号，将信噪比检测模块置于光通信系统中，使用前需将信噪比检测模块置于光通信系统接的光电探测器、时钟恢复模块、色散补偿模块、偏振解复用模块、频偏补偿模块及相位恢复模块之后；（2）、构建理论模型，信噪比检测模块接收信号后，通过分析相位补偿后信号的幅度及相位的数据特征，建立信号信噪比与载波相位恢复后信号的幅度及相位的概率特征之间的理论模型；（3）、分析特征信息，根据采集到的相位恢复信号，统计样本信号幅度与相位的概率特征值；（4）、计算采集信号信噪比，将得到的样本概率特征值带入步骤（2）所得的理论模型中，计算样本信号的信噪比。

【技术特征摘要】
1.一种光通信系统中基于载波相位恢复的实时监测信噪比的方法，其特征在于，采用基于信道估计的信噪比检测模块，包括以下具体步骤：（1）、采集载波相位补偿模块的输出信号，将信噪比检测模块置于光通信系统中，使用前需将信噪比检测模块置于光通信系统接的光电探测器、时钟恢复模块、色散补偿模块、偏振解复用模块、频偏补偿模块及相位恢复模块之后；（2）、构建理论模型，信噪比检测模块接收信号后，通过分析相位补偿后信号的幅度及相位的数据特征，建立信号信噪比与载波相位恢复后信号的幅度及相位的概率特征之间的理论模型；（3）、分析特征信息，根据采集到的相位恢复信号，统计样本信号幅度与相位的概率特征值；（4）、计算采集信号信噪比，将得到的样本...

【专利技术属性】
技术研发人员：李焱，徐伟，徐卓然，余长源，
申请(专利权)人：苏州工业园区新国大研究院，
类型：发明
国别省市：江苏,32