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OptiSystem基础上光纤通信系统的仿真研究
摘要：在光纤通信系统向着更大容量、更快速度的发展过程中，应用OptiSystem软件对光纤通信系统进行仿真，是在不浪费光纤资源的情况下十分便利的一种手段。文章主要是分析元件及传输特性参数对光纤通信系统性能的影响，并运用OptiSystem软件对光纤通信系统进行仿真，将仿真结果与理论进行对比，进而研究系统性能。
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光纤通信是现代通信网的核心技术之一，如今全世界的光纤通信行业都在高速发展。Optisystem软件是一种帮助研究人员有效分析光通信系统的工具，它主要是利用搭建仿真模型代替实际中构建系统模型以评估系统性能，搭建系统模型如图1所示。
1、光源对系统性能影响的仿真分析
光纤通信系统中，光源作为光发射机的核心设备，作用是将电信号转换为光信号。在光源中，输出光功率影响系统的传输距离，输出光功率小，信号传输的距离短，而输出光功率太大，会引起光纤非线性效应[1]。
分析输出光功率对系统的影响，仿真结果如图2、图3、图4所示。
可以看出，增加输出光功率，眼图线迹变细，形状变端正，失真变小，系统性能变好。即输出光功率越大，系统性能越好，反之系统性能则越差。
2、光纤的损耗系数对通信系统性能的影响
损耗系数影响光纤损耗，即影响系统性能，先分析损耗系数如何影响系统性能，仿真结果如图5、图6、图7所示。
依据眼图的观察方法，增加衰减系数，眼图线迹变粗，信号失真变大，系统性能变差。因此，在传输距离、色散系数恒定的情况下，系统的性能受衰减系数影响，衰减系数越小，光纤通信的性能越好，反之系统性能则越差。
3、光纤的色散系数对通信系统性能的影响
分析色散系数对光纤通信系统的性能影响，仿真结果如图8、图9和图10所示。
色散对光纤通信系统的危害很大，影响系统性能[2]。依据眼图的观察方法，对比图8、图9和图10可以发现，增大色散系数，眼图的线迹变粗，信号失真变大，系统性能变差，反之系统性能变好。
4、光电检测器对系统性能影响的仿真分析
光电检测器是接收系统的重要组成部分，对系统性能的优劣有着至关重要的影响[3]。
图1光纤通信系统一般模型
图2输出光功率为0dBm
图3输出光功率为10dBm
图4输出光功率为20dBm
图5衰减系数为0dB/km
图6衰减系数为0.2dB/km
图7衰减系数为0.4dB/km
图8色散系数为17ps/nm/km
图9色散系数为20ps/nm/km
图10色散系数为23ps/nm/km
仿真结果如图11和图12所示：
图11光电检测器为APD
图12光电检测器为PIN
一般来说，APD适合用来接收灵敏度较高的长距离和高速率通信系统；PIN适用于中、短距离和中、低系统速率系统[4]。依据眼图的观察方法，图12的线迹更细，可以推出此系统中，使用PIN光电检测器的系统性能更加优越。
5、结束语
由以上的仿真结果可知，改变元件或者光纤传输参数如色散系数、损耗系数等，可以改变系统的性能。因此在实际应用中需要提高系统性能时，可以借鉴这些结论，选择适合的元件及参数，为建立性能良好的光纤通信系统设计提供参考思路。
参考文献：
[1]顾畹仪,李国瑞.光纤通信系统(修订版)[M].北京:北京邮电大学出版社,2006.
[2]延凤平,裴丽,宁提纲.光纤通信系统[M].北京:科学出版社,2006.
[3]王金梅.光纤通信系统仿真[J].光纤与电缆及其应用技术,2001,1(2):26-28.
[4]崔艳玲.新型光子晶体光纤的色散特性和带隙特性研究[D].燕山大学,2010.
雒明世,郑圆圆.基于OptiSystem的光纤通信系统的仿真与分析[J].科技创新与应用,2020(34):20-21.
基金:陕西省2018年重点研发计划项目(编号:2018SF-409).
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在扩频通信系统中，四相相移键控（Quadrature⁃PhaseShiftKeying,QPSK）信号具有误码率低、频谱利用率高等特点[1,2]，应用越来越广。为了提高其抗干扰性，I、Q支路分别调制扩频码，如果载波多普勒动态范围大，不完全解扩I、Q支路上的扩频码情况下，锁相的环路无法直接进行载波捕获[3]。一般的扩频系统中都是先进行FFT运算对载波进行初始捕获，再通过锁相环进行跟踪捕获，可见精确的FFT算法是至关重要的[4]。
2024-01-03
需要解决的问题。典型远程探测场景下，4 000 km处干扰机与弹头之间的角度间隔仅为0.02°～0.05°，导致常规的单站抗主瓣干扰手段力不从心。例如：利用和差波束的主瓣对消方法可以抑制近主瓣干扰（≥1 5波束宽度）[1,2,3]，但对上述场景的目标信干比改善不足5 dB，不满足实际应用需求；盲源分离方法[4,5,6,7,8]利用混合信号相对于源信号统计特性变化找到信号的分离点，从而实现干扰与目标信号的分离。
2024-01-03
显示玻璃破碎机理为玻璃缺陷位置应力集中导致裂纹萌生与扩展，并采用断裂分析技术解析起源位置、裂纹扩展、应力类型、冲击和摩擦方向等，全方位研究了玻璃断裂机理；文献[2]研究表明，显示玻璃强度主要取决于表面及边缘缺陷，并通过表面强度测试[3,4]、边缘强度测试[5,6]和冲击强度测试[7,8]表征玻璃强度；文献[9]基于神经网络算法，通过选取玻璃缺陷图像进行神经网络训练，对常见玻璃缺陷进行精确分类及识别。
2024-01-03
随着城市化进程的加速，高层建筑物的数量不断增加，电梯已成为高层建筑中必不可少的交通工具[1]。尽管电梯内的电波传播不受自然气候因素的影响，但是电梯环境封闭、区域结构复杂、室外信号难以穿透等因素导致电梯内网络信号较差，严重影响了人们的通信体验和面临突发事件时的应急通信保障。因此，电梯信号覆盖成为各大运营商关注的重点。
2024-01-03
正交时频空（Orthogonal Time Frequency Space,OTFS）调制是一种能够面对高速移动通信特性的先进调制技术。OTFS通过将发送数据经预处理和星座调整后映射到时延⁃多普勒（Delay⁃Doppler,DD）域，并经过一系列的二维变换使得同一个发送OTFS帧内的信号捕获到DD域等效信道的稀疏性，都经历了与时间选择无关的慢衰落，从而获得信道时间和频率的全分集增益以及更优越的抗干扰性能[3]。
2024-01-03
早期的研究通常采用人工提取特征和传统机器学习方法进行情感识别.Bahari等[7]采用非线性k基于递归图的最近邻分类器(KNN),以识别不同的情感.Wang等 [8]使用基于频域特征的支持向量机(SVM)分类器对不同情感进行分类.然而，传统机器学习技术受到特征设计和特征选择的限制，需要大量的专业知识才能设计出性能更优的分类器.
2024-01-03
无线传感器网络（Wireless Sensor Network,WSN）已广泛应用于许多领域，如森林火灾监测、建筑监控等[1,2,3]。一般来说，无线传感器网络由大量的传感器组成。由于这些传感器由能量受限的电池供电，网络的运行时间通常是有限的，这阻碍了传感器网络的发展[4,5,6]。考虑到每个传感器的电池容量是有限的，在电池耗尽之前补充传感器的能量供应至关重要。
2024-01-02
快速傅里叶变换（FFT）是数字信号处理领域应用最广泛的算法，其广泛应用于数字通信、雷达系统、成像系统以及图像处理系统中。随着现代数字信号处理技术的发展，系统对于FFT的数据处理精度有着更高的要求。同时，不同的应用环境需要使用不同点数的FFT，对于当前的数字信号处理系统来说，也存在不同点数FFT动态实时切换的应用场景。因此，需要高精度、点数可配置的FFT处理器。
2024-01-02
社区是城市的重要组成单元，社区治理水平直接影响城市的治理水平。为了提升社区智慧化管理水平，物联网技术被广泛应用[3,4,5]，大量的水压[6,7]、烟感[8]等方面的感知设备在社区部署。大量物联网设备产生了海量的未清洗感知数据[9,10]，冗余消息甚至是误报消息夹杂在一起，加重了社区运营管理负担；同时，部署设备的运维与管理也处于空白状态。
2023-10-23
随着物联网(IoT)应用的大规模部署，室内人体活动检测受到了越来越多的关注。现存的系统大多需要人员携带传感器等外部设备，存在许多的局限性，如百度的“Baidu Eye”,哈工大的可识别手指的字母手套“CyberGlove”等。基于摄像头的活动识别无需携带外部设备但受限于光照和隐私等外部因素。
2023-09-06我要评论
期刊名称：光通信技术
期刊人气：784
主管单位：中国电子科技集团
主办单位：中国电子科技集团公司第三十四研究所
出版地方：广西
专业分类：科技
国际刊号：1002-5561
国内刊号：45-1160/TN
邮发代号：48-126
创刊时间：1977年
发行周期：月刊
期刊开本：大16开
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2020-11-18
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上传者：管理员
