VPI大作业讲解

1、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1页共12页、背景知识1、NRZ OOKNRZOOK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NRZOOK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

2、关WDM 和DWDM 的内容比较重要的如下：a. ITU-T已建议以193 .1 THz（即1552 .52 nm）fi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. ITUTG.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

3、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。、仿真系统设计1、整体框图第2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

4、.复用器第3页共12页5兆4P1&FrEqu&Tcy_Fiher 1 = 193 1e12 七 perterFrec|uency.Fihef2 = 193,1 e1i2lter_cha'nnei space Utz CtefFreqdanq,?_rihef3 = 193.1 el2+2*filt&rMi±annel55.ace Hz EtefFreqyency_Filte<4 = 193 1e12.3"杆tef_chsnriehiwe Fte图4.复用器选用的理想的MUX_4_1 。把四路光合一。3 .环路器_二|二二二图5.环路器用来

5、产生1000km的跨距，用环路器会简化构造。4 . DCF_ XXQ. . -UnveilLeu的=100 mAiteruaticn = O.2e-3 c&'m .DisxEcr = 456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4页共12页'iLiTibsrOf fiputPorts 五 1 ,二。飞=二0praDng"reqbancyRaT&#

6、187;ge - 193e12 C卜annelFr虹uercy I93.1el2 Hz ChsnodSps6rigOutput = 10Q 0e9 Hz Bandwidth Minitcfi = Bandwidth_3d4 E-anthndth_3dE - fiihEr_bandwidth Hz6uil&4e-2Hz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、全局参数设置鼎联U陆卫晒晒I1j 卬欧stPHn由ctotlnft1mITWCN界田片Off左的un由励M阿曲3 Logidlrfomon

7、onf Sa中吧速Mhi时】颜因HZ| f Sa中图胜瓯的1BR圜uency四J2也1f sanp咖旧L肿网H2f &的画瓯曲+M331，.口绅Rules白抽拗啊已Honei m的叫身和59】mi邢心叮肺如,a mat!的止H2n/日k0l的时4的口不阳的画瓯成肛 =!=-i cfamaltspKe10Mf Mternw卅豆回I K此Man曲匿&f dnM1M也f dnft2LMH2f dnfts1】西H1f dn的1泅曲。闲ak但,：Sthedder第5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40Gb倒s。中心频率为193.1THz. 对应的Time

8、Window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）,用扰（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 ' iPfiyslcal口在 RltrTyptiE TrarikSferFun-rton命田的4 nlf Bandwidtii5M9He11 RtoOrder3i CentEffrequencr.Firtffl19

9、3.1el2Hzi CntHfrquencY_AttHr2193. lel2+filtJff.channelEpacBHli CentHFr-Bqugncr.FittErl193. Iel2+2*filtefdianneispaceHli CenteffraiugiC¥_Fittar4!.93a lel2+3JI,filtHf=di3nine!5paceHZf Pa跖西AM口口比Q.5danlaerOrderDefinltlDriFllterOrdeff Gau&iQanDrder1f写明）日前似i帅/giWxo 熊 uhrHlf StjKbandAttmuati&f

10、l*0如目 giaFilEimE川曲,d*A OfftaFonTBtFrequency Magnitude Phase拦 LogScaleOnf PowerfcaliiHF1.0f FrequencyStalmai.af 5calingReferer cefrequ encyHz/ TruficaWrequencyHin5Del2Hz/ TrufiestarsquenorMax35D&12Hz/ RefefenceFrequerrscy1gm2Hz/ DdayAIRtfefenEePfequencYq5f MiniiTMHlq海0血3= Miqi皿 mPgieOffi=| Frequ航

11、仃命（啮的limqLinw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 SMF一 xmxmUrwerulUnivefs3lLength - 10Q mLength - 1Q<fe3 rrAnen- Q 2e-3 田,F Aneruaocri - 0 2e-3 c&'rnDispersnori - -0 016 Dispersion - -ob-6DCF的色散系数为-0.016s/mA2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/mA23 .解

12、复用器第6页共12页F NurrbfirQHhPuQPrtsi= Rjmndnpulo rlsOff，NuiriMfCrfCknputPiira4RMfSedUUtPortSoff i_Froquencmfi Dper而n/BquenERjngie活 ML2 L 切 elN比/ ChaiTnriFrttJdencv191.1el2hQf Oiannspaonylnpwane9 7叩曲HZHzJ= £olcrleuairf FfeeSpecoilRjnge212ME与 flrddFreojenQMna&onsofff mnndFrgjgnofiHdQHZf ChjinnriFr

13、equBncYVjindban0.0Hz口 ffianntiFr*queneyVanabonTflMRdcnihkirHUir ChannRsndfflTHdriieed0- aShagoJ= NoddTftirPhm 口 1号 PassSndiypeGaussan运iHLWple6#J55la5h3pesQff!= AuBEjeWunijgflS 科卬司 f而F NurrberOfljHJUjns-2f HaMa耨bandRi口仪坦L0dB土 P&Mfimn。阳Mlnchw25MHZ!= 山 BrTBtjevuMiinQnjN0flJ QamunDrda'2.0i Numbe

14、r Of A.rna¥edWj>veflLiides2Q0g 附is网be晒。的介Unser在 AdjuANdsurcdBanclwKlthairi= BandwthDtfrniUon图12.解复用器的配置filter_bandwidth。其还启截图中没启显小的是，接旻用而的滤波而市竟赋7值的是隔离度赋值的是crosstalk。四、运行结果分析与讨论1、30个信道的功率谱Optical SpectruriliInpci 21 I I in网？f 一Inpd22 匚二I Input怕闻2口 |弭 匚二1 Input 23 1NBlnmrt£<伯氏 I I Inn.

15、rlfl I =口口 口 口inpwiu Input 1T Inpul 1B Inpul IB Inpul 19 1npy1 lnpu12D in网翱啜日: 陪 'SB： g 喇 4g (SBJ 4g 梏田 1W1 唯即B3£ 500"-5D0-1B3 593 -353-2563 -3.5B3 -4B346 -5融-3 02-2-10122.3SFrigufncy rilairvv M 196工制了 THf TH|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7页共12页2、改变解复用

16、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20GHz-30GHz-40GHz第8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D

17、EMUX用扰设置为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9页共12页0-4GHz-16GHz-20GHz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 .在这一个图中，由于我是加的发射机的中心频率， 相当于对发射波长 睛移”, 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”)。

18、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10页共12页Numerical图18.改变解复用器串扰之后的误码率曲线2dB-8dB-16dB-20dB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，用扰大，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11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至U 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，