VPI大作业

第1页共12页《光纤通信技术》课程《密集波分复用系统设计与性能优化》VPI软件仿真分析报告个人信息已经删除了,拿出来给学弟学妹参考，觉得好的话，麻烦给学长一个好评！谢谢啦~华科光纤通信的大作业，选的是DWDM系统的仿真。光纤通信系统仿真软件VPI，学弟学妹们可以参考，但是不要完全抄袭，VPI的联系还是很重要的！第2页共12页一、背景知识1、NRZ—OOKNRZ—OOK指的是载波非归零码，调制类型是二进制开关键控。在VPI仿真中有专门的产生NRZ—OOK这种码型的光发射机，所以实际情况下，我们用的该模块产生的就是NRZ—OOK的码型2、ITU标准ITU标准是国际电信联盟标准。这是关于电信领域一系列的标准。其中有关WDM和DWDM的内容比较重要的如下：a.ITU-T已建议以193.1THz(即1552.52nm)值作为WDM参考频率,在此频率两侧安排复用信道.(仿真实验中，我们采取的就是以193.1THz为中心频率来安排信道)b.ITU－TG.692对DWDM系统中每通道的波长的选取及波长最大偏移都初步进行了规定，即各通道间隔为100GHZ（0.8nm/1550nm波段）的整数倍，并且每个通道的工作波长与ITU--T规定的波长的偏移量小于1/5通道间隔。（结合题目要求，最终我们选定的信道间隔为100GHz,偏移量的变化范围为0-20GHz）3、2R再生装置2R再生装置是光纤通信系统中一个常见的概念。是在“3R再生系统”上的一个简化。3R指的是“Reamplifing”、“Reshaping”、“Retiming”。对应在2R再生系统中的就是“再放大”、“再整形”。根据题目要求，“再放大”由EDFA实现，EDFA要补偿传输过程中DCF和SMF带来的损失。“再整形”由色散补偿光纤实现。二、仿真系统设计1、整体框图第3页共12页图1.系统一(观察光谱用系统30*40Gbit/s)图2.系统二（主要仿真用系统4*40Gbit/s）2、各组成部分简介(以系统二为主)1.光发射机图3.光发射机我们一共用了四个NRZ—OOK的发射机，产生四路信号2.复用器第4页共12页图4.复用器选用的理想的MUX_4_1。把四路光合一。3.环路器图5.环路器用来产生1000km的跨距，用环路器会简化构造。4.DCF图6.色散补偿光纤模块用来补偿SMF带来的脉冲展宽，其色散系数乘以距离应该等于SMF的色散系数乘以距离的负值。5.EDFA图7.EDFA用来补偿由于DCF和SMF传输过程中的损失。其增益系数（dB）等于DCF和SMF的损耗总和。6.解复用器第5页共12页图8.解复用器7.测误码率接收机图9.测误码率接收机用四个测误码率接收机来分别检测四个信道的误码率的情况。三、主要功能模块参数设置1、全局参数设置第6页共12页图10.全局配置其中比较重要的参数都已经标出来。信号速率40Gbit/s。中心频率为193.1THz.对应的TimeWindow为1024/40e9.还有设置的自定义变量（用于扫描）。有信道间隔（channel_space），解复用器滤波器带框(filter_bandwidth)，解复用器滤波器信道间隔(filter_channelspace)，四个信道的偏移量(drift1-4)，串扰(crosstalk)（查阅了一下，crosstalk就是指的串扰）。2、关键模块参数设置1.复用器图11.复用器配置复用器的四个滤波器的中心频率和发射机的四个中心频率想对应。2.DCF与SMFDCF的色散系数为-0.016s/m^2损耗为0.4e-3dB/m(因为实际DCF的损耗要大于一般的单模光纤)。SMF的损耗为0.2e-3dB/m色散为16e-6s/m^2.3.解复用器第7页共12页图12.解复用器的配置还有截图中没有显示的是，接复用器的滤波器带宽赋值的是filter_bandwidth。其隔离度赋值的是crosstalk。四、运行结果分析与讨论1、30个信道的功率谱图13.30信道的功率谱分析：从图中可以清楚看到30个信道的谱线，信号在前面，噪声主要在后面，这个图用于定性感受DWDM的系统。第8页共12页2、改变解复用器的滤波器带宽。变化从0-40GHz（默认DEMUX的串扰为off,四个信道移动为12GHz、12GHz、11GHz、11GHz）图14.改变滤波器带宽后的误码率曲线图15.改变滤波器带宽后眼图的变化第9页共12页分析：1.滤波器带宽如果太小，会对信号本身有影响，会损失信号的高频分量，误码率会增加。2.滤波器带宽如果太大，会带入更多的噪声，误码率也会增加3.所以最后曲线为一个U型曲线，在工程实践中，我们叫这个曲线为“浴盆曲线”4.实际工程中的滤波器带宽大概取为0.8*信号速率。在这个实验中测得最佳为35GHz，也基本和工程实践相吻合。3、改变发射机偏移量（0-20GHz）（默认DEMUX串扰设置为off,滤波器带宽为37GHz）图16.改变发射机偏移量之后的误码率曲线第10页共12页图17.改变偏移量之后的眼图变化分析：1.从图中可以看出随着发射机的偏移量的增加，反而误码率开始会呈现一个下降的趋势，再上升。2.这是由于DWDM系统中存在的非线性效应会使频率发生偏移。一般工程上，把接收端的滤波器的中心波长适当“红移”，会得到更好的误码率。3.在这个图中，由于我是加的发射机的中心频率，相当于对发射波长“蓝移”，相对的来说，就是相当于接收机中心波长的“红移”（发射波长减小，接受滤波器的波长不变化，则是相对的接收端的“红移”）。这样误码率的下降就可以解释了。4.这个图反应了为什么工程上，我们使用的接收端滤波器的中心波长要相对发射端红移。4、改变DEMUX的隔离度（crosstalk）（1-20dB）（默认DEMUX的滤波器带宽为37GHz,四个信道偏移为12GHz、12GHz、11GHz、11GHz）第11页共12页图18.改变解复用器串扰之后的误码率曲线图19.改变串扰之后的眼图变化分析：随着DEMUX的串扰的增加，信道误码率明显上升。眼图的开合情况也变恶化。这个也是和实际情况相符的，串扰大，误码率就打。五、心得与体会1.对于不熟悉性能的变量可以用扫描的方式寻找最佳值。VPI的操作比较简单，但是对于每个器件的性能的把握需要多次的尝试才可以比较顺手。比如实验第12页共12页中我们用到了DEMUX的那个模块，其中有个参数（OperatingFrequencyRange）设置，开始时候的default值是200THz到300THz,但是仿真出来的效果很差，后来查了论文才知道，这个参数的设置很重要，要贴近你的工作频率。最后多次实验，取得是193THz-194THz.2.每个模块的参数设置真的十分重要，不应该急于仿真。要查英文，知道没一项的含义，然后看一看对于系统的影响，再去调节幅值。这样思考之后才是有意义的。而不是一味地做一个模块的搬运工，这点我和自己的组员也说过。3.注意全局变量和局部变量的关系一定要想明白，有的时候出来的仿真的结果不好，就是因为这两者之间的幅值有问题的。还有就是慎用default值，不一定对的，有的时候就是default会导致你的仿真结果很差的。4.这次软件课设学到的最多的就是关于VPI的操作，对以后更加深入的学习，不管是毕业设计还是研究生阶段都打下了基础，而且所有的系统的搭建、仿真、调试自己都是主要完成。所以锻炼的很多的。但是时间有限，不免没有做到最好，望以后继续努力。