[发明专利]仿真装置和仿真方法

说明书

技术领域

本发明涉及对通信系统的仿真，尤其涉及对级联通信系统进行仿真的仿真装置和仿真方法。

背景技术

随着对光通信系统的容量要求和灵活性要求的逐步提高，相干光通信技术变得越来越重要。利用光的两个正交的偏振态(h和v)，偏振复用系统可以在相同的带宽内同时传输两个独立的信号，从而将频谱效率提高两倍。目前，偏振复用的相干通信系统被广泛认为将成为下一代光通信系统的主流技术。

传统光纤链路中由于色散以及偏振效应引入的系统代价(如误码率提高，Q值降低等)均可以由接收端的基于高速数字信号处理技术的各种均衡算法来消除或减轻。为了评价光纤链路中的损伤和各种均衡算法对系统的影响，通常用计算机仿真来模拟整个系统。

图1示意性地示出了传统的级联通信系统仿真方法的原理图。如图1所示，在传统的仿真方法中，对于一个级联了N(N大于等于1)个节点的光通信系统，首先对发射机101进行模仿，即，产生一定长度的信号序列并模拟发射机的各种处理。然后模拟实际的传输链路。即依次对该光通信系统中的光节点1～N(102～105)进行模仿。将各光节点模仿成包括串联的传输光纤107、传输节点108和光放大器109。其中传输节点108包含色散补偿模块、滤波器等，而光放大器可以用理想的功率放大器110和噪声添加器111来表示。传输光纤107和传输节点108的传输特性可以合并起来用传递函数H表示，其包含了对系统性能产生损伤的各种机制。最后对接收机106进行模拟。首先模拟接收机的前端部分，然后模拟均衡器，接着模拟相位恢复、频差控制等，最后通过对误码错误进行计数来计算误码率或利用噪声的统计特性来估计信噪比(Signal noise ratio，SNR)。所模拟的接收机106可以为典型的数字光相干通信接收机，其内部结构可以如E.Ip等人在“Coherent detection in optical fiber systems”Optics Express Vol.16，No.2，pp.753-791，January 2008中所述的那样。

在研究本发明的过程中，本发明的发明人发现现有技术的仿真方法存在以下的缺点。

首先，为计算误码率或估计信噪比，这种仿真方法需要产生较长的信号序列。此外在对各光节点进行仿真时都需要对这个较长的信号序列进行处理，使得处理的负荷增加，仿真的时间延长。

当考虑偏振效应引入的系统代价时，这个问题尤其严重。偏振效应包括偏振模色散和偏振相关损耗，由于光的偏振态在光纤传输过程中是不断演变并且是随机的，因此通常采用一定截断概率下的性能代价来表征这两种偏振效应所引入的系统性能的恶化。在实际系统中要求的截断概率的典型值为4.5e-4和5.7e-5，因而在仿真中需要的仿真次数要大于1e6，因此传统的仿真方法在时间上的低效率会进一步被放大。

为了提高仿真效率，现有的改进往往集中在对链路的近似上，T.Duthel等人在“Impact of polarisation dependent loss on coherent POLMUX-NRZ-DQPSK”in Proc.Optical Fiber Communication Conference and National Fiber Optic Engineers Conference (OFC/NFOEC)，San Diego，California，2008，Paper OThU5提出将链路中所有节点等效为一个节点的方法，而O.Vassilieva等人在“Impact of polarization dependent loss and cross-phase modulation on polarization multiplexed DQPSK signals”，in Proc.Optical Fiber Communication Conference and National Fiber Optic Engineers Conference (OFC/NFOEC)，San Diego，California，2008，Paper OThU6提出了一种方法，该方法忽略每个光节点中的随机偏振旋转效应，从而将一个复杂的统计问题简化为求解偏振效应引入的确定性的系统代价。

本发明人发现，虽然这些方法均可以提高仿真速度，但由于它们均引入了一些近似条件，所以结果不准确。另外，即使在这些改进方法中，也需要产生较长的信号序列，并且在对各光节点进行仿真时都需要对这个较长的信号序列进行处理，因而其对时间效率的提高有限。

发明内容