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论相干光通信仿真技术研究 　　【摘要】随着通信系统的日新月异的发展，对于通信系统的建立的技术手段也日益增多。特别是随着科技的进步，对于通信系统的功能以及要求也越来越高。为了节约成本，缩小建程。对于正在规划中的通信系统可以先建立方案模型，通过对模型的参数实验来设计出最优方案，改进已有方案以寻求更完美的解决办法。特别是对于光弧子通信，波分复用等实验难度大的系统，通过计算机仿真，就能产生更高的性价比，以达到更大的实用价值。 　　【关键词】仿真 模型 光通信 　　一、关于相干光通信系统计算机仿真技术 　　二十世纪七十年代，人类的信息时代拉开序幕。在全球信息化的大背景下，人类对于通信的质量，容量的高需求急剧增加。高速宽带光纤网络正是在这种大背景和大需求下产生的。由于它极大的适应了人类发展的要求，其地位也随之突飞猛进。 　　光波系统的传输方式传统上分为两种，一种是系统结构简单的强度调制-直接检测。强度调制直接检测（IM-DD）就是对强度调制的光载无线信号直接进行包络检测，也就是说强度调制信号直接通过光电探测器则可恢复出原信号，这是一种古老的通信方式。另外一种就是称之为相干光波系统的光纤通信系统，它是通过调制光载波的频率或相位传输信息，利用零差或外差技术检测传输信号的方案。也是近代通信领域最常用的方案。 　　与强度调制-直接检测的光波系统相比，相干光波系统有着无可比拟的优点。因为光接收机的灵敏度高，因而可以大大的延长传输距离。同时它还可以最大限度的使用光纤带宽，实现多信道的复用。通过它种种的优点也不难看出，相干光波系统涉及的学科专业交叉繁杂，不仅涉及光通信的理论知识，还包括电磁场的分析，微电子技术，电路规划设计等。所以，对此技术的开发与实验通常耗资昂贵，而且缺乏专业人才对其分析评估。由此看来，建立计算机仿真相光波系统，就显得十分具有参考价值。 　　总的来说，相干光波系统的仿真，可以通过计算机的建模计算来达到最佳的系统数值以达到目的，可以节约大量的资金。特别是对于结构复杂，实验难度大，实验器具昂贵的现代??纤通信系统。笔者接下来将通过数学建模等手段来论证这一设想的可行性。 　　二、光纤通信系统仿真技术的现状 　　仿真技术是一门多学科的综合性技术，它以控制论、系统论、相似原理和信息技术为基础，以计算机和专用设备为工具，利用系统模型对实际的或设想的系统进行动态试验。在国外，已经出现了一些光纤通信系统的仿真软件，例如BOSS，是一种光链路的仿真软件，适用于单一波长系统。再例如Simulation of light using spice，是基于spice电路仿真软件的专用于信号的分析软件。还有一些新开发的仿真软件，如IFROST等，可用于调试其他仿真软件来达到混合级别的仿真效果。上面所介绍的这些软件，都属于系统级仿真软件，即通过传输函数或者数学公式来对器件的外部特征进行模拟，与电路级仿真软件相比有质的提升。但是通过对上述一些软件的研究，笔者发现，针对现代光纤通信系统的仿真软件从本质上根本没有质的提升，而且研发者往往都会忽视对于建模软件的研究，所以在这一块区域内的科研技术还很不成熟。 　　在国内目前的光纤通信系统的仿真研究已经逐步的受到重视，特别是对于光互联系统仿真的研究。光互联通信系统有很多种拓补结构，这些连接可能是点对点的连接，也可能是网络间的连接，而不同的连接方式就要采用不同的计算机仿真方法来建模。 　　多信道的光互联有时分复用，波分复用，空分复用几种形式。其中，空分复用SDM，Space Division Multiplexing，多对电线或光纤共用1条缆的复用方式。比如5类线就是4对双绞线共用1条缆，还有市话电缆（几十对）也是如此。能够实现空分复用的前提条件是光纤或电线的直径很小，可以将多条光纤或多对电线做在一条缆内，既节省外护套的材料又便于使用。在移动通信中，能实现空间分割的基本技术就是采用自适应阵列天线，在不同的用户方向上形成不同的波束。它是一项相对成熟的技术，要考虑的因素也不仅仅是限于光缆所产生的光串扰，而且要考虑发射机阵列和接收机阵列的叫唤噪声和电串扰。目前，空分复用还没有较为完善的仿真软件。 　　对于不同的网络拓补的光链路，在仿真中其实可以借用CAD仿真技术来分析高密度并行传输光总线中发射机和接收机，以及光缆之间的电串扰等。仿真建模的基本原则是要能描述器件的特性，同时要兼顾计算的复杂性以及研究建模的目的。计算机仿真系统的重要功能就是实测，进而得出误码率，对设备进行性能的预测与评估。常用的评估方法有计算功率代价，计算误码率等。 　　三、相干光通信建模的具体操作 　　在相干光通信中主要利用了相干调制和外差检测技术。所谓相干调制，就是利用要传输的信号来改变光载波的频率、相位和振幅（而不象强度检测那样只是改变