Page 40 - 网络电信2023年11月刊

光 通 信

单偏振相干光通信系统的仿真平台，分析拉曼光纤链路的非线 图8 不同发射功率时星座图仿真
性效应对于该通信系统的影响。
如图7所示，该仿真系统主要由发送端、光纤链路和接收端
3部分组成。系统中主要参数设置见表1。首先分两路向信道输
入二进制序列，经过编码、整形等处理后，加载至激光器产生
的光载波上，分别经过MZM调制器调制后变成单路光信号，通过
带有色散(CD)、偏振模色散(PMD)和拉曼放大器的光纤信道，同
时向信道中输入高斯白噪声，在经过信号耦合器后将此光信号
送入接收端进行数字信号处理(DSP)以及解调等输出电信号，并
完成误码率(BER)结果分析。

表1 Optisystem 仿真系统中参数设置

参数 数值 参数 数值
比特率/Gbit/s 40 位数/bit 16 384

采样数 65 536 拉曼长度/km 25
泵浦损耗/(dB·km-1) 0.2 光纤长度/km 10
光纤损耗/(dB·km-1) 0.1 色散系数/[ps·(nm·km)-1] 16.75

线宽/MHz 0.1 OSNR/(bit·dB-1) 15
图9 接收端信号星座图
光纤波长/nm 1 550 泵浦信号频差/THz 13.1

图8所示为加入拉曼放大非线性链路且经过DSP模块的仿真
系统信号图，表现为4个角落被扭曲呈弓形的现象，因为在信号
传输过程中受拉曼放大器驱动而导致的信号失真。图8(a)为信
号发射功率为-20 dBm时，非线性效应较弱，相位上的失真几乎
可以忽略；图8(b)为发射功率为-10 dBm时，信号相位出现一定
的失真；图8(c)为发射功率增长到1 dBm时，星座图呈现符号
绕内心旋转的现象；当发射功率到达10 dBm, 由图8(d)可见，
16QAM信号受到严重的非线性效应的影响，相位上发生了明显的
失真。由此可分析，RFA非线性效应随着信号发射功率的增加而
增强，对信号相位的失真影响随之越来越严重。
3.3 Volterra补偿器仿真分析
利用拉曼放大非线性链路16QAM的40 Gb/s相干光通信系统
仿真数据，分析得出接收端信号受到RFA链路非线性效应影响存
在信号失真的现象。利用Volterra级数补偿器对光纤非线性效
应导致的损耗进行补偿。
使用Optisystem仿真平台完成系统搭建，完成系统调试和
运行，获取仿真数据。将优化的Volterra算法代码和仿真数据 Matlab算法仿真利用40 Gbps16QAM相干光通信系统，使用
写入Matlab, 并完成软件运行与计算，得到新的接收信号星座 单模光纤，RFA等参数设置完成依照Optisystem仿真数据，考
图。 虑单纵模激光器(CW)线宽使用VVPE算法对其进行补偿，同时省
未经过DSP算法处理时，仿真数据导入Matlab计算得到的 去发送端激光器和本真激光器信号频差的影响。接收端经模数
16QAM星座图如图9(a)所示，信号星座图存在严重的弥散现象， 转换(A/DC)和色散补偿后，再输入训练序列，利用VLMS算法和
此时系统BER=0.503 8;OSNR=20.322 3 dB。此时采用恒模算法 VRLS算法迭代计算出Volterra内核并进行时域补偿，经判决后
(CMA)进行偏振解复用，完成色散补偿，采用维特比(VVPE)算法 得出BER。图9(c)、(d)分别为发射信号功率10 dBm时，接收信
进行载波相位恢复等，得到如图9(b)所示的16QAM信号星座图， 号经过VRLS和VLMS算法均衡后的信号星座图。经过补偿后系统
能看出受到RFA非线性效应的影响信号存在一定的相位失真。 BER=0.051 154,OSNR=25.103 dB,信号星座图明显更为集中，且
具有更好的误码性能，信噪比经过补偿后效果改善明显。

64 网络电信 二零二三年十二月