對於不同的網絡拓補的光鏈路,在仿真中其實可以借用CAD仿真技術來分析高密度並行傳輸光總線中發射機和接收機,以及光纜之間的電串擾等。仿真建模的基本原則是要能描述器件的特性,同時要兼顧計算的複雜性以及研究建模的目的。計算機仿真係統的重要功能就是實測,進而得出誤碼率,對設備進行性能的預測與評估。常用的評估方法有計算功率代價,計算誤碼率等。
三、相幹光通信建模的具體操作
在相幹光通信中主要利用了相幹調製和外差檢測技術。所謂相幹調製,就是利用要傳輸的信號來改變光載波的頻率、相位和振幅(而不象強度檢測那樣隻是改變光的強度),這就需要光信號有確定的頻率和相位(而不象自然光那樣沒有確定的頻率和相位),即應是相幹光。激光就是一種相幹光。所謂外差檢測,就是利用一束本機振蕩產生的激光與輸入的信號光在光混頻器中進行混頻,得到與信號光的頻率、位相和振幅按相同規律變化的中頻信號。從中可以看出,建立相幹光通信模型是十分複雜的。
建立數字光纖通信係統各部分的數學模型是十分重要的,具體流程是:係統初始化——產生偽隨機碼和驅動信號——光源強度調製——光纖傳輸模塊——光接收機模塊(光電檢測,放大,均衡)——輸出後處理模塊(計算誤碼率,繪製圖)。
(一)仿真波形的研究。
DPSK是數字調製方式的一種。差分移相鍵控(DPSK):Differential Phase Shift Keying ,用調製信號前後碼元之間載波相對相位的變化來傳遞信息。用於光傳輸係統中對DPSK調製信號的接收解調。DPSK是一個1 Bit延遲器,輸入一個信號,可以得到兩路相差一個比特的信號,形成信號對DPSK信號進行相位解調,實現相位到強度的轉化。利用DPSK調製技術可有效提高混沌通信係統的性能,並有利於提高信號的隱藏性。
在對係統進行仿真後,會得出一係列的仿真波形。如調製信息波形,調製後的DPSK的信號波形,雙線性濾波器輸入波形,判決後輸出波形等等,通過這些波形,可以準確的驗證雙濾波器檢測的光DPSK外差係統仿真模型的正確性。
(二)噪聲加入。
由於種種原因,數字信號在傳輸過程中不可避免地會產生差錯。例如在傳輸過程中受到外界的幹擾,或在通信係統內部由於各個組成部分的質量不夠理想而使傳送的信號發生畸變等。當受到的幹擾或信號畸變達到一定程度時,就會產生差錯。
誤碼率(BER:bit error ratio)是衡量數據在規定時間內數據傳輸精確性的指標。誤碼率=傳輸中的誤碼/所傳輸的總碼數*100%。如果有誤碼就有誤碼率。另外,也有將誤碼率定義為用來衡量誤碼出現的頻率。IEEE802.3標準為1000Base-T網絡製定的可接受的最高限度誤碼率為10-10。這個誤碼率標準是針對脈衝振幅調製(PAM-5)編碼而設定的,也就是千兆以太網的編碼方式。
在加入了不同相位噪聲的情況下,得出了具體的誤碼率曲線。該項測試的結果表明,在相同的輸入光功率下,隨著規範化線寬從小到大的增加依次對應BER逐漸增大。規範化線寬越大,接收端誤碼率就越大,雙線性濾波器能以較小的差錯率完成對原始信號的調解,同時,這也說明相幹光通信係統具有較好的抗噪聲性特點,故可以大大延長其傳輸距離,達到仿真的目的。
仿真技術得以發展的主要原因,是它所帶來的巨大社會經濟效益。50年代和60年代仿真主要應用於航空、航天、電力、化工以及其他工業過程控製等工程技術領域。目前,相幹光通信的仿真技術已經越來越受到重視,我國在光纖通信係統的仿真建模方麵也加大了投入力度,可以說在這方麵的研究已經正式起步了。如清華大學,天津大學等名校都已經取得了一些成效。設計一個功能性強,性價比高,安全穩定係數高的仿真係統。對適應光纖通信的飛速發展有著重要的裏程碑式的意義。這也是我們研究相幹光通信仿真技術的意義所在。
參考文獻:
[1]毛謙,張繼軍.光纖技術的現狀與反展趨勢[J].中國電信建設,2009,(3).
[2]李玲,黃永清.光纖通信基礎[M].國防工業出版社,2003.