1、光纖通信技術課程密集波分復用系統設計與性能優化VPI軟件仿真分析報告 一、背景知識NRZOOKNRZOOK指的是載波非歸零碼，調制類型是二進制開核心控。在VPI仿真中有專門的產生NRZOOK這種碼型的光發射機，因此實際狀況下，我們用的該模塊產生的就是NRZOOK的碼型ITU原則 ITU原則是國際電信聯盟原則。這是有關電信領域一系列的原則。其中有關WDM和DWDM的內容比較重要的如下：ITU-T 已建議以193 .1 THz(即1552 .52 nm)值作為WDM參照頻率,在此頻率兩側安排復用信道.(仿真實驗中，我們采用的就是以193.1THz為中心頻率來安排信道)ITUTG.692對DWDM系

2、統中每通道的波長的選用及波長最大偏移都初步進行了規定，即各通道間隔為100GHZ（0.8nm/1550nm波段）的整數倍，并且每個通道的工作波長與ITU-T規定的波長的偏移量不不小于1/5通道間隔。（結合題目規定，最后我們選定的信道間隔為100GHz,偏移量的變化范疇為0-20GHz）3、2R再生裝置2R再生裝置是光纖通信系統中一種常用的概念。是在“3R再生系統”上的一種簡化。3R指的是“Reamplifing”、“Reshaping”、“Retiming”。相應在2R再生系統中的就是“再放大”、“再整形”。根據題目規定，“再放大”由EDFA實現，EDFA要補償傳播過程中DCF和SMF帶來的損

3、失。“再整形”由色散補償光纖實現。二、仿真系統設計整體框圖 圖1.系統一(觀測光譜用系統30*40Gbit/s)圖2.系統二（重要仿真用系統 4*40Gbit/s）各構成部分簡介(以系統二為主)光發射機 圖3.光發射機 我們一共用了四個NRZOOK的發射機，產生四路信號復用器圖4.復用器選用的抱負的MUX_4_1。把四路光合一。環路器圖5.環路器用來產生1000km的跨距，用環路器會簡化構造。DCF圖6.色散補償光纖模塊用來補償SMF帶來的脈沖展寬，其色散系數乘以距離應當等于SMF的色散系數乘以距離的負值。EDFA圖7.EDFA用來補償由于DCF和SMF傳播過程中的損失。其增益系數（dB）等于

4、DCF和SMF的損耗總和。解復用器圖8.解復用器測誤碼率接受機圖9.測誤碼率接受機用四個測誤碼率接受機來分別檢測四個信道的誤碼率的狀況。三、重要功能模塊參數設立全局參數設立 圖10.全局配備其中比較重要的參數都已經標出來。信號速率40Gbit/s。中心頻率為193.1THz.相應的TimeWindow為1024/40e9.尚有設立的自定義變量（用于掃描）。有信道間隔（channel_space），解復用器濾波器帶框(filter_bandwidth)，解復用器濾波器信道間隔(filter_channelspace)，四個信道的偏移量(drift1-4)，串擾(crosstalk)（查閱了一下，

5、crosstalk就是指的串擾）。核心模塊參數設立復用器圖11.復用器配備復用器的四個濾波器的中心頻率和發射機的四個中心頻率想相應。DCF與SMFDCF的色散系數為-0.016s/m2 損耗為0.4e-3dB/m(由于實際DCF的損耗要不小于一般的單模光纖)。SMF的損耗為0.2e-3dB/m 色散為16e-6s/m2.解復用器圖12.解復用器的配備尚有截圖中沒有顯示的是，接復用器的濾波器帶寬賦值的是filter_bandwidth。其隔離度賦值的是crosstalk。四、運營成果分析與討論30個信道的功率譜圖13.30信道的功率譜分析：從圖中可以清晰看到30個信道的譜線，信號在前面，噪聲重要

6、在背面，這個圖用于定性感受DWDM的系統。變化解復用器的濾波器帶寬。變化從0-40GHz（默認DEMUX的串擾為off,四個信道移動為12GHz、12GHz、11GHz、11GHz）圖14.變化濾波器帶寬后的誤碼率曲線圖15.變化濾波器帶寬后眼圖的變化分析：1.濾波器帶寬如果太小，會對信號自身有影響，會損失信號的高頻分量，誤碼率會增長。2.濾波器帶寬如果太大，會帶入更多的噪聲，誤碼率也會增長3.因此最后曲線為一種U型曲線，在工程實踐中，我們叫這個曲線為“浴盆曲線”4.實際工程中的濾波器帶寬敞概取為0.8*信號速率。在這個實驗中測得最佳為35GHz，也基本和工程實踐相吻合。變化發射機偏移量（0-

7、20GHz）（默認DEMUX串擾設立為off ,濾波器帶寬為37GHz） 圖16.變化發射機偏移量之后的誤碼率曲線圖17.變化偏移量之后的眼圖變化 分析：1.從圖中可以看出隨著發射機的偏移量的增長，反而誤碼率開始會呈現一種下降的趨勢，再上升。2.這是由于DWDM系統中存在的非線性效應會使頻率發生偏移。一般工程上，把接受端的濾波器的中心波長合適“紅移”，會得到更好的誤碼率。3.在這個圖中，由于我是加的發射機的中心頻率，相稱于對發射波長“藍移”，相對的來說，就是相稱于接受機中心波長的“紅移”（發射波長減小，接受濾波器的波長不變化，則是相對的接受端的“紅移”）。這樣誤碼率的下降就可以解釋了。4.這個

8、圖反映了為什么工程上，我們使用的接受端濾波器的中心波長要相對發射端紅移。變化DEMUX的隔離度（crosstalk）（1-20dB）（默認DEMUX的濾波器帶寬為37GHz,四個信道偏移為12GHz、12GHz、11GHz、11GHz）圖18.變化解復用器串擾之后的誤碼率曲線圖19.變化串擾之后的眼圖變化分析：隨著DEMUX的串擾的增長，信道誤碼率明顯上升。眼圖的開合狀況也變惡化。這個也是和實際狀況相符的，串擾大，誤碼率就打。五、心得與體會1.對于不熟悉性能的變量可以用掃描的方式尋找最佳值。VPI的操作比較簡樸，但是對于每個器件的性能的把握需要多次的嘗試才可以比較順手。例如實驗中我們用到了DE

9、MUX的那個模塊，其中有個參數（OperatingFrequencyRange）設立，開始時候的default值是200THz到300THz,但是仿真出來的效果很差，后來查了論文才懂得，這個參數的設立很重要，要貼近你的工作頻率。最后多次實驗，獲得是193THz-194THz.2.每個模塊的參數設立真的十分重要，不應當急于仿真。要查英文，懂得沒一項的含義，然后看一看對于系統的影響，再去調節幅值。這樣思考之后才是故意義的。而不是一味地做一種模塊的搬運工，這點我和自己的成員也說過。3.注意全局變量和局部變量的關系一定要想明白，有的時候出來的仿真的成果不好，就是由于這兩者之間的幅值有問題的。尚有就是慎用default值，不一定對的，有