[通信╱電子]光纖通信系統(tǒng)的仿真分析optisystem

1、光纖通信系統(tǒng)的仿真分析(Optisystem仿真附程序)編輯：admin 來(lái)源：畢業(yè)設(shè)計(jì)論文網(wǎng) 瀏覽指數(shù)：1099 收藏本頁(yè)： 錄入時(shí)間：2009-12-16 16:38:58 摘 要光纖通信系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)仿真, 是對(duì)此類系統(tǒng)進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)、可行性論證以及研制新型系統(tǒng)的重要手段,可用于對(duì)已設(shè)計(jì)的光纖傳輸系統(tǒng)在硬件實(shí)現(xiàn)之前進(jìn)行性能評(píng)估和可行性論證, 可節(jié)約大量時(shí)間和經(jīng)費(fèi); 同時(shí)在分析中可隨時(shí)改動(dòng)參數(shù)值, 便于理論研究。要建立一個(gè)方便可靠的光纖通信系統(tǒng)的仿真平臺(tái), 有賴于對(duì)系統(tǒng)各模塊物理特性進(jìn)行推導(dǎo)和歸納, 建立起系統(tǒng)各模塊的數(shù)學(xué)模型。 建模的基本原則是既要能描述器件的特性, 具有一定的精確度, 同時(shí)

2、又要兼顧計(jì)算的復(fù)雜度, 要有較快的分析速度。同時(shí), 還應(yīng)能根據(jù)研究目的的不同, 調(diào)整模型的選取。在對(duì)光纖通信系統(tǒng)分析的基礎(chǔ)上資料來(lái)源:畢業(yè)設(shè)計(jì)論文網(wǎng) 利用Optisystem仿真軟件，建立了高速大容量光纖系統(tǒng)的仿真模型，得到了高速光纖通信系統(tǒng)特性與激光器的調(diào)制頻率、偏置電流的關(guān)系，光纖的損耗和色散以及其他參數(shù)的仿真結(jié)果。并對(duì)傳輸速率為10Gb/s的光纖通信系統(tǒng)進(jìn)行仿真設(shè)計(jì)和分析。關(guān)鍵詞 光纖 仿真 optisystem 模型 誤碼率 信道simulation analysis of Optical fiber communication system AbstractOptical fiber

3、 communication systems computer simulation is of such systems planning and design, feasibility study and development of new types of systems important means can be used to have been designed optical transmission systems in hardware prior to the performance evaluation and feasibility study, Can save

4、a lot of time and funding, while in the analysis parameters can be changed at any time, for theoretical research. To establish a convenient and reliable optical fiber communication system simulation platform, the system depends on the physical characteristics of each module is derived and summarized

5、, and establish a system of mathematical models of each module. Modeling the basic principle is not only describes the characteristics of the device, have a certain precision, and also take into account the complexity of calculating, a relatively fast pace of. At the same time, according to research

6、 purposes should also be different, adjust the model selected. In the optical fiber communication systems analysis, based on the use Optisystem simulation software, a high-speed large-capacity optical fiber systems simulation model, be a high-speed optical fiber communication system with the charact

7、eristics of the laser frequency modulation and bias current relationship, fiber The loss and dispersion, and other parameters of the simulation results. And the transmission rate of 10 Gb / s fiber-optic communication systems design and simulation analysis.Key Words optical fiber simulation optisyst

8、em Model BER Channel光纖通信技術(shù)是一門多學(xué)科專業(yè)交叉滲透的綜合技術(shù)。它涉及到通信基礎(chǔ)理論(如數(shù)字通信技術(shù)) , 微波技術(shù)(如光纖信道的電磁場(chǎng)分析) 以及電路設(shè)計(jì)與微電子技術(shù)(如A 2S IC 專用集成電路) 等。因此, 無(wú)論是系統(tǒng)的規(guī)劃與設(shè)計(jì), 還是新型傳輸系統(tǒng)與體制的探索與研究, 都要遇到冗長(zhǎng)繁雜的計(jì)算。此外,為了驗(yàn)證其性能是否合乎要求, 還需反復(fù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究與測(cè)試。如果每次都直接用真實(shí)系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn), 不僅耗資昂貴, 費(fèi)工費(fèi)時(shí), 有時(shí)甚至難于找到問(wèn)題癥結(jié)所在, 因此, 解決上述問(wèn)題的有效方法是采用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù),即通過(guò)建立器件、部件乃至系統(tǒng)的模型, 并用模型在計(jì)算機(jī)上做實(shí)

9、驗(yàn),利用計(jì)算機(jī)的高速運(yùn)算處理能力, 完成對(duì)光纖通信設(shè)備與系統(tǒng)的分析、設(shè)計(jì)以及性能優(yōu)化與評(píng)估測(cè)試。顯然, 建立光纖通信系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)仿真平臺(tái), 既能提高設(shè)計(jì)的一次成功率, 大大縮短新產(chǎn)品研制周期和節(jié)省投資費(fèi)用, 還能極大地促進(jìn)光纖通信的基礎(chǔ)理論研究, 并為相關(guān)工程技術(shù)人員的技術(shù)培訓(xùn)提供理想的實(shí)驗(yàn)手段。光纖通信系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)仿真, 是對(duì)此類系統(tǒng)進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)、可行性論證以及研制新型系統(tǒng)的重要手段,可用于對(duì)已設(shè)計(jì)的光纖傳輸系統(tǒng)在硬件實(shí)現(xiàn)之前進(jìn)行性能評(píng)估和可行性論證, 可節(jié)約大量時(shí)間和經(jīng)費(fèi); 同時(shí)在分析中可隨時(shí)改動(dòng)參數(shù)值, 便于理論研究.要建立一個(gè)方便可靠的光纖通信系統(tǒng)的仿真平臺(tái), 有賴于對(duì)系統(tǒng)各模塊物理特

10、性進(jìn)行推導(dǎo)和歸納, 建立起系統(tǒng)各模塊的數(shù)學(xué)模型. 建模的基本原則是既要能描述器件的特性, 具有一定的精確度, 同時(shí)又要兼顧計(jì)算的復(fù)雜度, 要有較快的分析速度.同時(shí), 還應(yīng)能根據(jù)研究目的的不同, 調(diào)整模型的選取.為此，本文設(shè)計(jì)了光通信系統(tǒng)的仿真模型，并利用這些模型來(lái)研究光通信系統(tǒng)的性能?；诩幽么驩ptiwave公司的Optisystem是一款創(chuàng)新的光通訊系統(tǒng)模擬軟件包，它集設(shè)計(jì)、測(cè)試和優(yōu)化各種類型寬帶光網(wǎng)絡(luò)物理層的虛擬光連接等功能于一身，從長(zhǎng)距離通信系統(tǒng)到LANS和MANS都能使用。為此，設(shè)計(jì)光通信系統(tǒng)的仿真模型，并利用這些模型來(lái)研究光通信系統(tǒng)的性能，可以用OptiSystem這一仿真軟件來(lái)實(shí)

11、現(xiàn)。光纖通信系統(tǒng)概述光纖通信系統(tǒng)是以光為載波，利用純度極高的玻璃拉制成極細(xì)的光導(dǎo)纖維作為傳輸媒介，通過(guò)光電變換，用光來(lái)傳輸信息的通信系統(tǒng)。隨著國(guó)際互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)和通信業(yè)的飛速發(fā)展，信息化給世界生產(chǎn)力和人類社會(huì)的發(fā)展帶來(lái)了極大的推動(dòng)。光纖通信作為信息化的主要技術(shù)支柱之一，必將成為21世紀(jì)最重要的戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)。光纖通信技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)是信息化的兩大核心支柱，計(jì)算機(jī)負(fù)責(zé)把信息數(shù)字化，輸入網(wǎng)絡(luò)中去；光纖則是擔(dān)負(fù)著信息傳輸?shù)闹厝?。?dāng)代社會(huì)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展中，信息容量日益劇增，為提高信息的傳輸速度和容量，光纖通信被廣泛的應(yīng)用于信息化的發(fā)展，成為繼微電子技術(shù)之后信息領(lǐng)域中的重要技術(shù)。本文中在對(duì)光纖通信系統(tǒng)分析的基礎(chǔ)上，

12、利用Optisystem仿真軟件，建立了高速大容量光纖系統(tǒng)的仿真模型，驗(yàn)證光纖通信系統(tǒng)的各個(gè)器件的某些參數(shù)與高速光纖通信系統(tǒng)特性的關(guān)系。具體包括光源器件的激光器調(diào)制頻率和偏置電流與系統(tǒng)特性的關(guān)系，光纖的損耗和色散以及光放大器對(duì)系統(tǒng)特性的影響，接收機(jī)的光電檢測(cè)器與系統(tǒng)性能的關(guān)系，再有對(duì)波分復(fù)用進(jìn)行仿真分析。在本仿真設(shè)計(jì)中，首先，對(duì)光纖通信系統(tǒng)性能與其部分參數(shù)關(guān)系的驗(yàn)證。得到如下結(jié)論：在其他參數(shù)相同的情況下，光偏置電流低于閾值電流時(shí)，系統(tǒng)的性能降低了。在一般情況下，傳輸速率較低時(shí)，光纖通信系統(tǒng)的性能就越好；但在速率非常低時(shí)，系統(tǒng)的誤碼率并不會(huì)降低而會(huì)上升，而且系統(tǒng)的有效性會(huì)降低。光纖的長(zhǎng)度，色散和

13、損耗都對(duì)系統(tǒng)性能有一定的影響，光纖信道長(zhǎng)度增加會(huì)使系統(tǒng)信號(hào)變?nèi)酢Ｉ⒑蛽p耗都是光纖的固有特性，在長(zhǎng)度一定時(shí)，它們的參數(shù)是一定的。但系數(shù)的大小就決定著信號(hào)傳輸長(zhǎng)度和傳輸質(zhì)量。在光纖傳輸信道中加入光放大器，可以使信號(hào)能量增加，但也會(huì)使信道噪聲隨之增加。光檢測(cè)器是光纖通信系統(tǒng)接收端的重要器件，為了提高光電檢測(cè)器的響應(yīng)速度和光電轉(zhuǎn)換效率，設(shè)計(jì)出了PIN光電二極管，為使光電檢測(cè)器有較大的輸出電流，利用半導(dǎo)體的雪崩倍增效應(yīng)制成了APD雪崩二極管。這兩者各有各的優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用于不同的領(lǐng)域。對(duì)波分復(fù)用器進(jìn)行了仿真。復(fù)用器又稱合波器，其功能是將多個(gè)單通路光信號(hào)合成為一路合波信號(hào)，然后耦合進(jìn)同一根光纖傳輸。解復(fù)用器又

14、稱分波器，它的作用是在收端將一根光纖傳輸?shù)暮喜ㄐ盘?hào)再還原成單路波長(zhǎng)光信號(hào)，然后分別耦合進(jìn)不同的光纖信道中。其次在對(duì)光纖通信系統(tǒng)分析的基礎(chǔ)上，在Optisystem光仿真軟件中對(duì)傳輸速率為10Gb/s，傳輸距離為40Km的單模光纖通信系統(tǒng)進(jìn)行仿真，設(shè)計(jì)了光纖通信系統(tǒng)的仿真模型。通過(guò)前部分對(duì)系統(tǒng)各器件的部分參數(shù)與系統(tǒng)性能影響的驗(yàn)證，對(duì)系統(tǒng)的各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行調(diào)試，并最終得出高速光纖通信系統(tǒng)特性，以及一組比較優(yōu)化的系統(tǒng)參數(shù)，使誤碼率達(dá)到10-9以下。目 錄1 緒論11.1 光纖通信系統(tǒng)概述21.2 系統(tǒng)仿真原理22 光纖通信系統(tǒng)及其構(gòu)成42.1 發(fā)射端機(jī) 52.2 接收端機(jī) 62.3 光纖信道 72.4

15、光放大器 83 光纖通信系統(tǒng)仿真軟件 94 數(shù)字模型建立與性能仿真分析 114.1 發(fā)射系統(tǒng)模型的建立124.2 傳輸系統(tǒng)模型的建立154.3 接收系統(tǒng)模型的建立254.4 波分復(fù)用系統(tǒng)仿真分析 285 光纖通信系統(tǒng)仿真實(shí)驗(yàn) 305.1 10Gb/s光纖通信系統(tǒng)模型的建立305.2 仿真結(jié)果分析 31(優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計(jì) ) 結(jié)論38致謝40參考文獻(xiàn)4121000字參 考 文 獻(xiàn)1 李玉權(quán),崔敏.光纖通信系統(tǒng).第三版.北京:電子工業(yè)出版社,2002 2 胡章芳,席兵.光纖通信系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)仿真.電腦開發(fā)與應(yīng)用, 2005(9):11123 張明德,孫小菡.光纖通信原理與系統(tǒng).福建:東南大學(xué)出版社,20

16、03 4 王金梅.光纖通信系統(tǒng)仿真.光線與電纜及其應(yīng)用技術(shù), 2001(2):2628 5 鄧大鵬.光纖通信原理. 北京:人民郵電出版社,2003 6 楊林.光纖通信系統(tǒng).湖南:湖南大學(xué)出版社:2002 7 李玲,黃永清.光纖通信基礎(chǔ).北京:國(guó)防工業(yè)出版社:1999 8 朱林,王國(guó)忠,夏歷,謝世鐘. 光纖通信系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)仿真.光電子激光,2001(12): 1276127910 袁國(guó)良. 光纖通信原理. 北京：清華大學(xué)出版社，200511 劉增基，周洋溢，胡遼林，周綺麗等. 光纖通信. 西安：西安電子科技大學(xué)出版社，200412 張寶富，劉忠英，萬(wàn)謙.現(xiàn)代光纖通信與網(wǎng)絡(luò)教程. 北京：人民郵電出版社，200212 朱林，王國(guó)忠，夏歷，謝世鐘. 光纖通信系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)仿真.光