2025年VPI大作业讲解

《光纤通信技术》課程《密集波分复用系统设计与性能优化》VPI软件仿真分析汇报個人信息已經删除了,拿出来給學弟學妹参照，覺得好的话，麻烦給學長一种好评！謝謝啦~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，學弟學妹們可以参照，不過不要完全抄袭，VPI的联络還是很重要的！一、背景知识NRZ—OOKNRZ—OOK指的是载波非归零码，调制类型是二進制開关键控。在VPI仿真中有专门的产生NRZ—OOK這种码型的光发射机，因此实际状况下，我們用的该模块产生的就是NRZ—OOK的码型ITU原则ITU原则是国际電信联盟原则。這是有关電信领域一系列的原则。其中有关WDM和DWDM的内容比较重要的如下：ITU-T已提议以193.1THz(即1552.52nm)值作為WDM参照频率,在此频率两侧安排复用信道.(仿真试验中，我們采用的就是以193.1THz為中心频率来安排信道)ITU－TG.692對DWDM系统中每通道的波長的选用及波長最大偏移都初步進行了规定，即各通道间隔為100GHZ（0.8nm/1550nm波段）的整数倍，并且每個通道的工作波長与ITU--T规定的波長的偏移量不不小于1/5通道间隔。（結合題目规定，最终我們选定的信道间隔為100GHz,偏移量的变化范围為0-20GHz）3、2R再生装置2R再生装置是光纤通信系统中一种常見的概念。是在“3R再生系统”上的一种简化。3R指的是“Reamplifing”、“Reshaping”、“Retiming”。對应在2R再生系统中的就是“再放大”、“再整形”。根据題目规定，“再放大”由EDFA实現，EDFA要赔偿传播過程中DCF和SMF带来的损失。“再整形”由色散赔偿光纤实現。二、仿真系统设计整体框图图1.系统一(观测光谱用系统30*40Gbit/s)图2.系统二（重要仿真用系统4*40Gbit/s）各构成部分简介(以系统二為主)光发射机图3.光发射机我們一共用了四個NRZ—OOK的发射机，产生四路信号复用器图4.复用器选用的理想的MUX_4_1。把四路光合一。环路器图5.环路器用来产生1000km的跨距，用环路器會简化构造。DCF图6.色散赔偿光纤模块用来赔偿SMF带来的脉冲展宽，其色散系数乘以距离应當等于SMF的色散系数乘以距离的负值。EDFA图7.EDFA用来赔偿由于DCF和SMF传播過程中的损失。其增益系数（dB）等于DCF和SMF的损耗總和。解复用器图8.解复用器测误码率接受机图9.测误码率接受机用四個测误码率接受机来分别检测四個信道的误码率的状况。三、重要功能模块参数设置全局参数设置图10.全局配置其中比较重要的参数都已經標出来。信号速率40Gbit/s。中心频率為193.1THz.對应的TimeWindow為1024/40e9.尚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)，四個信道的偏移量(drift1-4)，串扰(crosstalk)（查阅了一下，crosstalk就是指的串扰）。关键模块参数设置复用器图11.复用器配置复用器的四個滤波器的中心频率和发射机的四個中心频率想對应。DCF与SMFDCF的色散系数為-0.016s/m^2损耗為0.4e-3dB/m(由于实际DCF的损耗要不小于一般的單模光纤)。SMF的损耗為0.2e-3dB/m色散為16e-6s/m^2.解复用器图12.解复用器的配置尚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、运行成果分析与讨论30個信道的功率谱图13.30信道的功率谱分析：從图中可以清晰看到30個信道的谱线，信号在前面，噪声重要在背面，這個图用于定性感受DWDM的系统。变化解复用器的滤波器带宽。变化從0-40GHz（默认DEMUX的串扰為off,四個信道移動為12GHz、12GHz、11GHz、11GHz）图14.变化滤波器带宽後的误码率曲线图15.变化滤波器带宽後眼图的变化分析：1.滤波器带宽假如太小，會對信号自身有影响，會损失信号的高频分量，误码率會增長。2.滤波器带宽假如太大，會带入更多的噪声，误码率也會增長3.因此最终曲线為一种U型曲线，在工程实践中，我們叫這個曲线為“浴盆曲线”4.实际工程中的滤波器带宽敞概取為0.8*信号速率。在這個试验中测得最佳為35GHz，也基本和工程实践相吻合。变化发射机偏移量（0-20GHz）（默认DEMUX串扰设置為off,滤波器带宽為37GHz）图16.变化发射机偏移量之後的误码率曲线图17.变化偏移量之後的眼图变化分析：1.從图中可以看出伴随发射机的偏移量的增長，反而误码率開始會展現一种下降的趋势，再上升。2.這是由于DWDM系统中存在的非线性效应會使频率发生偏移。一般工程上，把接受端的滤波器的中心波長合适“紅移”，會得到更好的误码率。3.在這個图中，由于我是加的发射机的中心频率，相称于對发射波長“藍移”，相對的来說，就是相称于接受机中心波長的“紅移”（发射波長減小，接受滤波器的波長不变化，则是相對的接受端的“紅移”）。這样误码率的下降就可以解释了。4.這個图反应了為何工程上，我們使用的接受端滤波器的中心波長要相對发射端紅移。变化DEMUX的隔离度（crosstalk）（1-20dB）（默认DEMUX的滤波器带宽為37GHz,四個信道偏移為12GHz、12GHz、11GHz、11GHz）图18.变化解复用器串扰之後的误码率曲线图19.变化串扰之後的眼图变化分析：伴随DEMUX的串扰的增長，信道误码率明显上升。眼图的開合状况也变惡化。這個也是和实际状况相符的，串扰大，误码率就打。五、心得与体會1.對于不熟悉性能的变量可以用扫描的方式寻找最佳值。VPI的操作比较简朴，不過對于每個器件的性能的把握需要多次的尝试才可以比较顺手。例如试验中我們用到了DEMUX的那個模块，其中有個参数（OperatingFrequencyRange）设置，開始時候的default值是200THz到300THz,不過仿真出来的效果很差，後来查了论文才懂得，這個参数的设置很重要，要贴近你的工作频率。最终多次试验，获得是193THz-194THz.2.每個模块的参数设置真的拾分重要，不应當急于仿真。要查英文，懂得没一项的含义，然後看一看對于系统的影响，再去调整幅值。這样思索之後才是故意义的。而不是一味地做一种模块的搬运工，這點我和自已的组员也說過。3.注意全局变量和局部变量的关系一定要想明白，有的時候出来的仿真的成果不好，就是由于這两者之间的幅值有問題的。尚有就是慎用defau