CN106130624B - 一种光信噪比监测的方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提供了一种光信噪比监测的方法和装置，其中，光信噪比监测的方法包括：获取带噪光信号的光功率谱密度、噪声的光功率谱密度、无噪信号的光功率谱密度；傅里叶逆变换分别得到带噪光信号光功率谱密度的自相关函数、噪声光功率谱密度的自相关函数、无噪信号光功率谱密度的自相关函数；归一化分别得到带噪光信号光功率谱密度的归一化自相关函数、噪声光功率谱密度的归一化自相关函数、无噪信号光功率谱密度的归一化自相关函数；通过第一预设公式，确定无噪信号的功率与噪声的功率的比值；根据比值，通过第二预设公式，监测带噪光信号的光信噪比。本发明实现了一种简单可行、计算量级小的最优光信噪比监测。
Description
技术领域
本发明涉及光性能监测技术领域，特别是涉及一种光信噪比监测的方法和装置。
背景技术
近年来，随着各类大型数据中心和云计算业务的不断涌现，光网络在网络灵活性和传输容量两方面得到飞速的发展。对于现有网络相对静态的网络参数配置，网络灵活性的提高可以大幅度地节约能耗、增强网络的可重构性、简化网络的控制和管理，更好地适应当前以及未来潜在的各种应用，从而有效地降低光网络的建设以及运维成本。而网络灵活性和智能性的实现是以感知传输链路和交换节点的物理损伤特性为支撑的，需要根据即时诊断信号损伤来进行动态补偿、路由、资源配置等相应的操作，因此OPM(OpticalPerformance Monitoring，光性能监测)是有效网络灵活性得以实现的先决条件之一。在OPM所有的监测因素(比如OSNR(Optical Signal Noise Ratio，光信噪比)监测、色度色散监测和PMD(Portable Multimedia Dictionary，偏振膜色散)监测)中，OSNR作为最基本的传输损伤指标直接影响和反映了网络中的总体性能而显得尤为重要，因此需要得到有效地诊断和补偿。
OSNR是光学网络中预测BER(Bit Error Rate，***误码率)的关键性能参数。使用一个光谱分析仪可以相当容易地测量光信噪比。现在，由于基于ROADM(ReconfigurableOptical Add-Drop Multiplexer，可重配置光分插复用器)网络的出现，出现了很多新的测量方法。在已有的OSNR监测技术中，波形采样法是通过信号产生装置和噪声产生装置，产生带噪光信号，掺铒光纤放大器放大信号，光带通滤波器滤除多余的噪声，接收器接收带噪光信号，低速模拟数字转换器对带噪光信号进行采样，数字信号处理装置根据较为复杂的计算公式，得出不同的OSNR的值。另外还有一种基于相干接收的方法它是通过复杂的信号产生装置产生信号，通过噪声装置产生噪声，再通过掺铒光纤放大器放大信号，带噪光信号经过偏振复用仿真器模拟偏振复用对OSNR监测，之后带噪光信号经过衰减器控制输入的噪声，最后经过OSNR监测仪相干接收，进行复杂的运算得到不同的OSNR值。
基于上述方法实现的OSNR监测通常操作比较复杂或者需要使用复杂的算法。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种光信噪比监测的方法和装置，以实现监测OSNR的方法，操作简单，计算简便。
为达到上述目的，本发明公开了一种光信噪比监测的方法，包括：
获取带噪光信号的光功率谱密度、噪声的光功率谱密度、无噪信号的光功率谱密度，其中，所述带噪光信号携带有所述噪声及所述无噪信号；
傅里叶逆变换所述带噪光信号的光功率谱密度、所述噪声的光功率谱密度及所述无噪信号的光功率谱密度，分别得到所述带噪光信号光功率谱密度的自相关函数、所述噪声光功率谱密度的自相关函数以及所述无噪信号光功率谱密度的自相关函数；
归一化所述带噪光信号光功率谱密度的自相关函数、所述噪声光功率谱密度的自相关函数以及所述无噪信号光功率谱密度的自相关函数，分别得到带噪光信号光功率谱密度的归一化自相关函数、噪声光功率谱密度的归一化自相关函数、无噪信号光功率谱密度的归一化自相关函数；
根据所述带噪光信号光功率谱密度的归一化自相关函数、所述噪声光功率谱密度的归一化自相关函数、所述无噪信号光功率谱密度的归一化自相关函数，通过第一预设公式，确定所述无噪信号的功率与所述噪声的功率的比值；
根据所述比值，通过第二预设公式，监测所述带噪光信号的光信噪比。
较佳的，所述获取带噪光信号的光功率谱密度、噪声的光功率谱密度、无噪信号的光功率谱密度，包括：
获取具有预设固定光功率谱无噪信号的带噪光信号；
根据所述带噪光信号，分别确定所述带噪光信号中的噪声及所述带噪光信号中的无噪信号；
根据所述带噪光信号、所述噪声及所述无噪信号，分别获取对应的所述带噪光信号的光功率谱密度、所述噪声的光功率谱密度、所述无噪信号的光功率谱密度。
较佳的，所述获取带噪光信号的光功率谱密度，包括：
在多次调整所述带噪光信号的噪声之后，得到调整后的带噪光信号；
根据所述调整后的带噪光信号，多次获取所述调整后的带噪光信号的光功率谱密度。
较佳的，所述带噪光信号光功率谱密度的自相关函数为：
其中，所述Rsn(τ)为所述带噪光信号光功率谱密度的自相关函数，所述sn为所述带噪光信号，所述Psn(fsn)为所述带噪光信号的光功率谱密度，所述fsn为所述带噪光信号的频率，所述τ为延时变量，所述j为虚数单位，所述e为自然对数，所述为一个关于τ的函数；
所述带噪光信号光功率谱密度的归一化自相关函数为：
其中，所述Rsn'(τ)为所述带噪光信号光功率谱密度的归一化自相关函数，所述sn为所述带噪光信号，所述Psn(fsn)为所述带噪光信号的光功率谱密度，所述fsn为所述带噪光信号的频率，所述τ为延时变量，所述j为虚数单位，所述e为自然对数，所述为所述带噪光信号的功率，为所述为一个关于τ的函数。
较佳的，所述噪声光功率谱密度的自相关函数为：
其中，所述Rn(τ)为所述噪声光功率谱密度的自相关函数，所述n为所述噪声，所述Pn(fn)为所述噪声的光功率谱密度，所述fn为所述噪声的频率，所述τ为延时变量，所述j为虚数单位，所述e为自然对数，所述为一个关于τ的函数；
所述噪声光功率谱密度的归一化自相关函数为：
其中，所述Rn'(τ)为所述噪声光功率谱密度的归一化自相关函数，所述n为所述噪声，所述Pn(fn)为所述噪声的光功率谱密度，所述fn为所述噪声的频率，所述τ为延时变量，所述j为虚数单位，所述为所述噪声的功率，所述e为自然对数，所述为一个关于τ的函数。
较佳的，所述无噪信号光功率谱密度的自相关函数公式为：
其中，所述Rs(τ)为所述无噪信号光功率谱密度的自相关函数，所述s为所述无噪信号，所述Ps(fs)为所述无噪信号的光功率谱密度，所述fs为所述无噪信号的频率，所述τ为延时变量，所述j为虚数单位，所述e为自然对数，所述为一个关于τ的函数；
所述无噪信号光功率谱密度的归一化自相关函数为：
其中，所述Rs'(τ)为所述无噪信号光功率谱密度的归一化自相关函数，所述s为所述无噪信号，所述Ps(fs)为所述无噪信号的光功率谱密度，所述fs为所述无噪信号的频率，所述τ为延时变量，所述j为虚数单位，所述为所述无噪信号的功率，为所述e为自然对数，所述为一个关于τ的函数。
较佳的，所述第一预设公式为：
其中，所述Rsn'(τ)为所述带噪光信号光功率谱密度的归一化自相关函数，所述Rs'(τ)为所述无噪信号光功率谱密度的归一化自相关函数，所述Rn'(τ)为所述噪声光功率谱密度的归一化自相关函数，所述为所述无噪信号的功率，所述为所述噪声的功率。
较佳的，所述第二预设公式为：
其中，所述OSNR为所述带噪光信号的光信噪比，所述α为所述无噪信号的功率与所述噪声的功率的比值，所述NEB为所述噪声的等效带宽，所述nm为单位纳米。
为达到上述目的，本发明还公开了一种光信噪比监测的装置，包括：
参数获取模块，用于获取带噪光信号的光功率谱密度、噪声的光功率谱密度、无噪信号的光功率谱密度，其中，所述带噪光信号携带有所述噪声及所述无噪信号；
傅里叶逆变换模块，用于傅里叶逆变换所述带噪光信号的光功率谱密度、所述噪声的光功率谱密度及所述无噪信号的光功率谱密度，分别得到所述带噪光信号光功率谱密度的自相关函数、所述噪声光功率谱密度的自相关函数以及所述无噪信号光功率谱密度的自相关函数；
归一化函数模块，用于归一化所述带噪光信号光功率谱密度的自相关函数、所述噪声光功率谱密度的自相关函数以及所述无噪信号光功率谱密度的自相关函数，分别得到带噪光信号光功率谱密度的归一化自相关函数、噪声光功率谱密度的归一化自相关函数、无噪信号光功率谱密度的归一化自相关函数；
无噪信号的功率与噪声的功率比值模块，用于根据所述带噪光信号光功率谱密度的归一化自相关函数、所述噪声光功率谱密度的归一化自相关函数、所述无噪信号光功率谱密度的归一化自相关函数，通过第一预设公式，确定所述无噪信号的功率与所述噪声的功率的比值；
光信噪比监测模块，用于根据所述比值，通过第二预设公式，监测所述带噪光信号的光信噪比。
较佳的，所述参数获取模块包括：
带噪光信号获取子模块，用于获取具有预设固定光功率谱无噪信号的带噪光信号；
噪声及信号获取子模块，用于根据所述带噪光信号，分别确定所述带噪光信号中的噪声及所述带噪光信号中的无噪信号；
密度参数获取子模块，用于根据所述带噪光信号、所述噪声及所述无噪信号，分别获取对应的所述带噪光信号的光功率谱密度、所述噪声的光功率谱密度、所述无噪信号的光功率谱密度。
本发明提供了一种光信噪比监测的方法，通过对获取的带噪光信号进行傅里叶逆变换以及归一化得到的关于带噪光信号光功率谱密度的归一化自相关函数，将得到的无噪信号光功率谱密度的归一化自相关函数以及噪声光功率谱密度的归一化自相函数作为常数表达式，根据带噪光信号光功率谱密度的归一化自相关函数、无噪信号光功率谱密度的归一化自相关函数以及噪声光功率谱密度的归一化自相函数的数学关系以及OSNR的计算公式得出OSNR的值。此方法操作简单，计算量级小，监测结果准确、监测范围大且高效。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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发明的一些实施例，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他的附图。
图1为本发明实施例的光信噪比监测的方法流程图；
图2为本发明实施例的光信噪比监测的装置图；
图3为本发明实施例的光信道传输***图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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他实施例，都属于本发明保护的范围。
以下通过具体实施例，对本发明进行详细说明。
本发明实施例公开了一种光信噪比监测的方法，如图1所示，图1为本发明实施例的光信噪比监测的方法流程图，包括：
S101：获取带噪光信号的光功率谱密度、噪声的光功率谱密度、无噪信号的光功率谱密度，其中，带噪光信号携带有噪声及无噪信号。
S102：傅里叶逆变换带噪光信号的光功率谱密度、噪声的光功率谱密度及无噪信号的光功率谱密度，分别得到带噪光信号光功率谱密度的自相关函数、噪声光功率谱密度的自相关函数以及无噪信号光功率谱密度的自相关函数。
在本发明实施例中，通过傅里叶逆变换可得到带噪光信号光功率谱密度的自相关函数、噪声光功率谱密度的自相关函数以及无噪信号光功率谱密度的自相关函数，作为归一化最终得到相应的归一化自相关函数的中间过渡函数，且当对带噪光信号光功率谱密度的自相关函数、噪声光功率谱密度的自相关函数以及无噪信号光功率谱密度的自相关函数延时变量τ取0值时得到相应带噪光信号的功率、噪声的功率以及无噪信号的功率。
S103：归一化带噪光信号光功率谱密度的自相关函数、噪声光功率谱密度的自相关函数以及无噪信号光功率谱密度的自相关函数，分别得到带噪光信号光功率谱密度的归一化自相关函数、噪声光功率谱密度的归一化自相关函数、无噪信号光功率谱密度的归一化自相关函数。
在本发明实施例中，对带噪光信号光功率谱密度的自相关函数、噪声光功率谱密度的自相关函数以及无噪信号光功率谱密度的自相关函数进行归一化，操作简单，对后续的带噪光信号中的无噪信号和噪声的比值计算简单方便。
S104：根据带噪光信号光功率谱密度的归一化自相关函数、噪声光功率谱密度的归一化自相关函数、无噪信号光功率谱密度的归一化自相关函数，通过第一预设公式，确定无噪信号的功率与噪声的功率的比值。
S105：根据比值，通过第二预设公式，监测带噪光信号的光信噪比。
在本发明实施例的具体实施过程中，当无噪信号的光功率谱、光滤波器的带宽和形状不变时，无噪信号光功率谱密度的归一化自相关函数Rs'(τ)和噪声光功率谱密度的归一化自相关函数Rn'(τ)为固定值，在最开始测定了Rs'(τ)和Rn'(τ)后，在进行OSNR的计算过程中可将Rs'(τ)和Rn'(τ)作为常数表达式，在OSNR监测时需要测量带噪光信号的光功率谱密度Psn(fsn)，然后进行傅里叶逆变换得到带噪光信号光功率谱密度的自相关函数，再进行归一化得到带噪光信号光功率谱密度的归一化自相关函数Rsn'(τ)，即可方便的得到OSNR的值。
可见，本发明实施例的一种光信噪比监测的方法操作简单，计算量小，是一种简单可行的光信噪比监测的方法。
具体的，获取带噪光信号的光功率谱密度、噪声的光功率谱密度、无噪信号的光功率谱密度，包括：
第一步，获取具有预设固定光功率谱无噪信号的带噪光信号。
上述预设固定光功率谱根据用户需求及工业需求进行设定。
第二步，根据带噪光信号，分别确定带噪光信号中的噪声及带噪光信号中的无噪信号。
第三步，根据带噪光信号、噪声及无噪信号，分别获取对应的带噪光信号的光功率谱密度、噪声的光功率谱密度、无噪信号的光功率谱密度。
在本发明实施例中，当关闭噪声，***中只有无噪信号时，光谱分析仪获取到无噪信号的光功率谱密度。
当关闭无噪信号，***中只有噪声时，光谱分析仪获取到噪声的光功率谱密度。
当无噪信号和噪声进入到耦合器中形成带噪光信号时，光谱分析仪获取到带噪光信号的光功率谱密度。
具体的，获取带噪光信号的光功率谱密度，包括：
第一步，在多次调整带噪光信号的噪声之后，得到调整后的带噪光信号。
在本发明实施例中，通过噪声产生装置中的衰减器来控制掺铒光纤放大器产生噪声的噪声量，实现耦合器中噪声量与无噪信号耦合形成不同的OSNR值。
第二步，根据调整后的带噪光信号，多次获取调整后的带噪光信号的光功率谱密度。
在本发明实施例中，通过调整带噪光信号，多次获取调整后的带噪光信号的光功率谱密度，实现OSNR不同值的监测，体现本发明方法的实用性与鲁棒性。
具体地，带噪光信号光功率谱密度的自相关函数为：
其中，Rsn(τ)为带噪光信号光功率谱密度的自相关函数，sn为带噪光信号，Psn(fsn)为带噪光信号的光功率谱密度，fsn为带噪光信号的频率，τ为延时变量，j为虚数单位，e为自然对数，为一个关于τ的函数。
带噪光信号光功率谱密度的归一化自相关函数为：
其中，Rsn'(τ)为带噪光信号光功率谱密度的归一化自相关函数，sn为带噪光信号，Psn(fsn)为带噪光信号的光功率谱密度，fsn为带噪光信号的频率，τ为延时变量，j为虚数单位，e为自然对数，为带噪光信号的功率，为为一个关于τ的函数。
具体地，噪声光功率谱密度的自相关函数为：
其中，Rn(τ)为噪声光功率谱密度的自相关函数，n为噪声，Pn(fn)为噪声的光功率谱密度，fn为噪声的频率，τ为延时变量，j为虚数单位，e为自然对数，为一个关于τ的函数。
噪声光功率谱密度的归一化自相关函数为：
其中，Rn'(τ)为噪声光功率谱密度的归一化自相关函数，n为噪声，Pn(fn)为噪声的光功率谱密度，fn为噪声的频率，τ为延时变量，j为虚数单位，为噪声的功率，为e为自然对数，为一个关于τ的函数。
具体的，无噪信号光功率谱密度的自相关函数公式为：
其中，Rs(τ)为无噪信号光功率谱密度的自相关函数，s为无噪信号，Ps(fs)为无噪信号的光功率谱密度，fs为无噪信号的频率，τ为延时变量，j为虚数单位，e为自然对数，为一个关于τ的函数。
无噪信号光功率谱密度的归一化自相关函数：
其中，Rs'(τ)为无噪信号光功率谱密度的归一化自相关函数，s为无噪信号，Ps(fs)为无噪信号的光功率谱密度，fs为无噪信号的频率，τ为延时变量，j为虚数单位，为无噪信号的功率，为e为自然对数，为一个关于τ的函数。
在本发明实施例中，多次获取调整后的带噪光信号的光功率谱密度、噪声的光功率密度和无噪信号的光功率谱密度以及带噪光信号的功率、噪声的功率和无噪信号的功率具有如下关系：
Psn(fsn)＝Ps(fs)+Pn(fn)
其中，Psn(fsn)为带噪光信号的光功率谱密度，Pn(fn)为噪声的光功率谱密度信号，Ps(fs)为无噪信号的光功率谱密度，为带噪光信号的功率，为噪声的功率，为无噪信号的功率。
根据上述公式以及无噪信号光功率谱密度的归一化自相关函数、噪声光功率谱密度的归一化自相关函数以及带噪光信号光功率谱密度的归一化自相关函数的关系可得出第一预设公式。
具体的，第一预设公式为：
其中，Rsn'(τ)为带噪光信号光功率谱密度的归一化自相关函数，Rs'(τ)为无噪信号光功率谱密度的归一化自相关函数，Rn'(τ)为噪声光功率谱密度的归一化自相关函数，为无噪信号的功率，为噪声的功率。
在本发明实施例中，通过第一预设公式计算出带噪光信号的无噪信号的功率与噪声的功率的比值，通过比值和第二预设公式计算出光信噪比OSNR的值。
具体地，第二预设公式为：
其中，OSNR为带噪光信号的光信噪比，α为无噪信号的功率与噪声的功率的比值，NEB为噪声的等效带宽，nm为单位纳米。
可见，本发明实施例的计算方法简单，计算量级小，对于光信噪比的监测结果准确。
如图2所示，图2为本发明实施例的光信噪比监测的装置图，包括：
参数获取模块201，用于获取带噪光信号的光功率谱密度、噪声的光功率谱密度、无噪信号的光功率谱密度，其中，带噪光信号携带有噪声及无噪信号。
傅里叶逆变换模块202，用于傅里叶逆变换带噪光信号的光功率谱密度、噪声的光功率谱密度及无噪信号的光功率谱密度，分别得到带噪光信号光功率谱密度的自相关函数、噪声光功率谱密度的自相关函数以及无噪信号光功率谱密度的自相关函数。
归一化函数模块203，用于归一化带噪光信号光功率谱密度的自相关函数、噪声光功率谱密度的自相关函数以及无噪信号光功率谱密度的自相关函数，分别得到带噪光信号光功率谱密度的归一化自相关函数、噪声光功率谱密度的归一化自相关函数、无噪信号光功率谱密度的归一化自相关函数。
无噪信号的功率与噪声的功率比值模块204，用于根据带噪光信号光功率谱密度的归一化自相关函数、噪声光功率谱密度的归一化自相关函数、无噪信号光功率谱密度的归一化自相关函数，通过第一预设公式，确定无噪信号的功率与噪声的功率的比值。
光信噪比监测模块205，用于根据比值，通过第二预设公式，监测带噪光信号的光信噪比。
本发明实施例通过发明一种光信噪比监测的装置，利用傅里叶函数和归一化变换方法来实现OSNR值的监测，是一种简单可行、计算量级小的光信噪比监测的装置。
需要说明的是，本发明实施例的装置是应用上述光信噪比监测的方法的装置，则上述光信噪比监测的方法的所有实施例均适用于该装置，且均能达到相同或相似的有益效果。
本发明实施例的光信噪比监测的装置中，参数获取模块201包括：
带噪光信号获取子模块，用于获取具有预设固定光功率谱无噪信号的带噪光信号。
噪声及信号获取子模块，用于根据带噪光信号，分别确定带噪光信号中的噪声及带噪光信号中的无噪信号。
密度参数获取子模块，用于根据带噪光信号、噪声及无噪信号，分别获取对应的带噪光信号的光功率谱密度、噪声的光功率谱密度、无噪信号的光功率谱密度。
本发明又一实施例的光信噪比监测的装置中，参数获取模块201包括：
调整子模块，用于在多次调整带噪光信号的噪声之后，得到调整后的带噪光信号。
获取子模块，用于根据调整后的带噪光信号，多次获取调整后的带噪光信号的光功率谱密度。
本发明又一实施例的光信噪比监测的装置中，傅里叶逆变换模块202中的带噪光信号光功率谱密度的自相关函数为：
其中，Rsn(τ)为带噪光信号光功率谱密度的自相关函数，sn为带噪光信号，Psn(fsn)为带噪光信号的光功率谱密度，fsn为带噪光信号的频率，τ为延时变量，j为虚数单位，e为自然对数，为一个关于τ的函数。
归一化函数模块203，用于归一化带噪光信号光功率谱密度的自相关函数，带噪光信号光功率谱密度的归一化自相关函数为：
其中，Rsn'(τ)为带噪光信号光功率谱密度的归一化自相关函数，sn为带噪光信号，Psn(fsn)为带噪光信号的光功率谱密度，fsn为带噪光信号的频率，τ为延时变量，j为虚数单位，e为自然对数，为带噪光信号的功率，为为一个关于τ的函数。
本发明又一实施例的光信噪比监测的装置中，傅里叶逆变换模块202中的噪声光功率谱密度的自相关函数为：
其中，Rn(τ)为噪声光功率谱密度的自相关函数，n为噪声，Pn(fn)为噪声的光功率谱密度，fn为噪声的频率，τ为延时变量，j为虚数单位，e为自然对数，为一个关于τ的函数。
归一化函数模块203中的噪声光功率谱密度的归一化自相关函数为：
其中，Rn'(τ)为噪声光功率谱密度的归一化自相关函数，n为噪声，Pn(fn)为噪声的光功率谱密度，fn为噪声的频率，τ为延时变量，j为虚数单位，为噪声的功率，为e为自然对数，为一个关于τ的函数。
本发明又一实施例的光信噪比监测的装置中，傅里叶逆变换模块202中的无噪信号光功率谱密度的自相关函数为：
其中，Rs(τ)为无噪信号光功率谱密度的自相关函数，s为无噪信号，Ps(fs)为无噪信号的光功率谱密度，fs为无噪信号的频率，τ为延时变量，j为虚数单位，e为自然对数，为一个关于τ的函数。
归一化函数模块203中的无噪信号光功率谱密度的归一化自相关函数为：
其中，Rs'(τ)为无噪信号光功率谱密度的归一化自相关函数，s为无噪信号，Ps(fs)为无噪信号的光功率谱密度，fs为无噪信号的频率，τ为延时变量，j为虚数单位，为无噪信号的功率，为e为自然对数，为一个关于τ的函数。
本发明又一实施例的光信噪比监测的装置中，无噪信号功率与噪声功率比值模块204中的第一预设公式为：
其中，Rsn'(τ)为带噪光信号光功率谱密度的归一化自相关函数，Rs'(τ)为无噪信号光功率谱密度的归一化自相关函数，Rn'(τ)为噪声光功率谱密度的归一化自相关函数，为无噪信号的功率，为噪声的功率。
本发明又一实施例的光信噪比监测的装置中，光信噪比模块205中的第二预设公式为：
其中，OSNR为带噪光信号的光信噪比，α为无噪信号的功率与噪声的功率的比值，NEB为噪声的等效带宽，nm为单位纳米。
在本发明实施例中，通过发明光信噪监测的装置得到的无噪信号光功率谱密度的归一化自相关函数，得到的噪声光功率谱密度的归一化自相关函数，以及得到的无噪信号光功率谱密度的归一化自相关函数，根据它们之间函数关系，以及OSNR的计算公式得到OSNR的值，光信噪监测装置操作简单、方便，监测的结果准确、高效。
本发明实施例的目的在于提供了一种光信噪比监测的方法和装置，产生带噪光信号的光功率谱密度、噪声的光功率谱密度、无噪信号的光功率谱密度的光信道传输***如图3所示，图3为本发明实施例的光信道传输***图。图3中包括：25G baud PDM-NRZ-QPSK(25G baud Polarization Division Multiplexing-Non-Return to Zero-QuadraturePhase Shift Keyin，25G波特-偏振复用-不归零-正交相位健控)信号发射机310。其中，IQmod(in-phase quadrature modulator，同相正交调制器)311产生NRZ-QPSK(Non-Returnto Zero-Quadrature Phase Shift Keyin，不归零-正交相位健控)信号；IQ mod311产生的NRZ-QPSK信号经过PC(Polarization Combiner，偏振控制器)312，PC312控制经过PBS(Polarization Beam Splitter，偏振分束器)313之后的两路NRZ-QPSK信号的功率均等；经过PC312的NRZ-QPSK信号再经过PBS313，PBS313将产生的NRZ-QPSK信号分成两束；PBS313将NRZ-QPSK信号分成两束的其中一束经过PMF(Polarization Maintenance Fibers，保偏光纤)314，PMF314去除经过PBS313后两路NRZ-QPSK信号的相关性；被PMF314去除相关性的两路NRZ-QPSK信号经过PBC(Polarization Beam Combiner，偏振合束器)315，PBC315最终产生25G baud PDM-NRZ-QPSK无噪信号。图3中还包括噪声产生装置320，其中，EDFA(Erbium-doped Optical Fiber Amplifier，掺铒光纤放大器)321用来产生噪声，模拟实际无噪信号传输过程中无噪信号因被放大而引入噪声，EDFA321产生的噪声经过衰减器322，衰减器322用来控制产生噪声量。25G baud PDM-NRZ-QPSK信号发射机310产生的25G baud PDM-NRZ-QPSK无噪信号和噪声产生装置320产生的噪声经过耦合器330耦合产生带噪光信号，带噪光信号经过OBPF(Optical Band Pass Filter，光带通滤波器)340滤除噪声中的多余带宽，将带噪光信号中的噪声带宽控制在OBPF340的带宽内，经过OBPF340的带噪光信号经过OSA(Optical Spectroscopy Analyzer，光谱分析仪)350，OSA350用来获取无噪信号的光功率谱密度、噪声的光功率谱密度、以及带噪光信号的光功率谱密度。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于***实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。
Claims (8)
1.一种光信噪比监测的方法，其特征在于，包括：
获取带噪光信号的光功率谱密度、噪声的光功率谱密度、无噪信号的光功率谱密度，其中，所述带噪光信号携带有所述噪声及所述无噪信号；
傅里叶逆变换所述带噪光信号的光功率谱密度、所述噪声的光功率谱密度及所述无噪信号的光功率谱密度，分别得到所述带噪光信号光功率谱密度的自相关函数、所述噪声光功率谱密度的自相关函数以及所述无噪信号光功率谱密度的自相关函数；
归一化所述带噪光信号光功率谱密度的自相关函数、所述噪声光功率谱密度的自相关函数以及所述无噪信号光功率谱密度的自相关函数，分别得到带噪光信号光功率谱密度的归一化自相关函数、噪声光功率谱密度的归一化自相关函数、无噪信号光功率谱密度的归一化自相关函数；
根据所述带噪光信号光功率谱密度的归一化自相关函数、所述噪声光功率谱密度的归一化自相关函数、所述无噪信号光功率谱密度的归一化自相关函数，通过第一预设公式确定所述无噪信号的功率与所述噪声的功率的比值，其中，所述Rsn'(τ)为所述带噪光信号光功率谱密度的归一化自相关函数，所述Rs'(τ)为所述无噪信号光功率谱密度的归一化自相关函数，所述Rn'(τ)为所述噪声光功率谱密度的归一化自相关函数，所述为所述无噪信号的功率，所述为所述噪声的功率；
根据所述比值，通过第二预设公式监测所述带噪光信号的光信噪比，其中，所述OSNR为所述带噪光信号的光信噪比，所述α为所述无噪信号的功率与所述噪声的功率的比值，所述NEB为所述噪声的等效带宽，所述nm为单位纳米。
2.根据权利要求1所述的光信噪比监测的方法，其特征在于，所述获取带噪光信号的光功率谱密度、噪声的光功率谱密度、无噪信号的光功率谱密度，包括：
获取具有预设固定光功率谱无噪信号的带噪光信号；
根据所述带噪光信号，分别确定所述带噪光信号中的噪声及所述带噪光信号中的无噪信号；
根据所述带噪光信号、所述噪声及所述无噪信号，分别获取对应的所述带噪光信号的光功率谱密度、所述噪声的光功率谱密度、所述无噪信号的光功率谱密度。
3.根据权利要求1所述的光信噪比监测的方法，其特征在于，所述获取带噪光信号的光功率谱密度，包括：
在多次调整所述带噪光信号的噪声之后，得到调整后的带噪光信号；
根据所述调整后的带噪光信号，多次获取所述调整后的带噪光信号的光功率谱密度。
4.根据权利要求1所述的光信噪比监测的方法，其特征在于，所述带噪光信号光功率谱密度的自相关函数为：
其中，所述Rsn(τ)为所述带噪光信号光功率谱密度的自相关函数，所述sn为所述带噪光信号，所述Psn(fsn)为所述带噪光信号的光功率谱密度，所述fsn为所述带噪光信号的频率，所述τ为延时变量，所述j为虚数单位，所述e为自然对数，所述为一个关于τ的函数；
所述带噪光信号光功率谱密度的归一化自相关函数为：
其中，所述Rsn'(τ)为所述带噪光信号光功率谱密度的归一化自相关函数，所述sn为所述带噪光信号，所述Psn(fsn)为所述带噪光信号的光功率谱密度，所述fsn为所述带噪光信号的频率，所述τ为延时变量，所述j为虚数单位，所述e为自然对数，所述为所述带噪光信号的功率，为所述为一个关于τ的函数。
5.根据权利要求1所述的光信噪比监测的方法，其特征在于，所述噪声光功率谱密度的自相关函数为：
其中，所述Rn(τ)为所述噪声光功率谱密度的自相关函数，所述n为所述噪声，所述Pn(fn)为所述噪声的光功率谱密度，所述fn为所述噪声的频率，所述τ为延时变量，所述j为虚数单位，所述e为自然对数，所述为一个关于τ的函数；
所述噪声光功率谱密度的归一化自相关函数为：
其中，所述Rn'(τ)为所述噪声光功率谱密度的归一化自相关函数，所述n为所述噪声，所述Pn(fn)为所述噪声的光功率谱密度，所述fn为所述噪声的频率，所述τ为延时变量，所述j为虚数单位，所述为所述噪声的功率，所述e为自然对数，所述为一个关于τ的函数。
6.根据权利要求1所述的光信噪比监测的方法，其特征在于，所述无噪信号光功率谱密度的自相关函数为：
其中，所述Rs(τ)为所述无噪信号光功率谱密度的自相关函数，所述s为所述无噪信号，所述Ps(fs)为所述无噪信号的光功率谱密度，所述fs为所述无噪信号的频率，所述τ为延时变量，所述j为虚数单位，所述e为自然对数，所述为一个关于τ的函数；
所述无噪信号光功率谱密度的归一化自相关函数为：
其中，所述Rs'(τ)为所述无噪信号光功率谱密度的归一化自相关函数，所述s为所述无噪信号，所述Ps(fs)为所述无噪信号的光功率谱密度，所述fs为所述无噪信号的频率，所述τ为延时变量，所述j为虚数单位，所述为所述无噪信号的功率，为所述e为自然对数，所述为一个关于τ的函数。
7.一种光信噪比监测的装置，其特征在于，包括：
参数获取模块，用于获取带噪光信号的光功率谱密度、噪声的光功率谱密度、无噪信号的光功率谱密度，其中，所述带噪光信号携带有所述噪声及所述无噪信号；
傅里叶逆变换模块，用于傅里叶逆变换所述带噪光信号的光功率谱密度、所述噪声的光功率谱密度及所述无噪信号的光功率谱密度，分别得到所述带噪光信号光功率谱密度的自相关函数、所述噪声光功率谱密度的自相关函数以及所述无噪信号光功率谱密度的自相关函数；
归一化函数模块，用于归一化所述带噪光信号光功率谱密度的自相关函数、所述噪声光功率谱密度的自相关函数以及所述无噪信号光功率谱密度的自相关函数，分别得到带噪光信号光功率谱密度的归一化自相关函数、噪声光功率谱密度的归一化自相关函数、无噪信号光功率谱密度的归一化自相关函数；
无噪信号的功率与噪声的功率比值模块，用于根据所述带噪光信号光功率谱密度的归一化自相关函数、所述噪声光功率谱密度的归一化自相关函数、所述无噪信号光功率谱密度的归一化自相关函数，通过第一预设公式确定所述无噪信号的功率与所述噪声的功率的比值，其中，所述Rsn'(τ)为所述带噪光信号光功率谱密度的归一化自相关函数，所述Rs'(τ)为所述无噪信号光功率谱密度的归一化自相关函数，所述Rn'(τ)为所述噪声光功率谱密度的归一化自相关函数，所述为所述无噪信号的功率，所述为所述噪声的功率；
光信噪比监测模块，用于根据所述比值，通过第二预设公式监测所述带噪光信号的光信噪比，其中，所述OSNR为所述带噪光信号的光信噪比，所述α为所述无噪信号的功率与所述噪声的功率的比值，所述NEB为所述噪声的等效带宽，所述nm为单位纳米。
8.根据权利要求7所述的光信噪比监测的装置，其特征在于，所述参数获取模块包括：
带噪光信号获取子模块，用于获取具有预设固定光功率谱无噪信号的带噪光信号；
噪声及信号获取子模块，用于根据所述带噪光信号，分别确定所述带噪光信号中的噪声及所述带噪光信号中的无噪信号；
密度参数获取子模块，用于根据所述带噪光信号、所述噪声及所述无噪信号，分别获取对应的所述带噪光信号的光功率谱密度、所述噪声的光功率谱密度、所述无噪信号的光功率谱密度。
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