專利名稱：參數(shù)仿真處理方法和裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明實施例涉及通信技術，尤其涉及一種參數(shù)仿真處理方法和裝置。
背景技術：
波分復用(Wavelength Division Multiplex ;以下簡稱WDM)光網(wǎng)絡能夠在光域中進行信號的復用、傳輸、方法、選路以及恢復等，已經(jīng)成為光通信領域研究的熱點。在WDM網(wǎng)絡中從發(fā)送端發(fā)出的光信號在光纖傳輸過程中由于光纖和無源器件的衰耗，需要光放大器對光信號的光功率進行放大，通常米用摻鉺光纖放大器(Erbium Doped FiberAmplifier ;以下簡稱EDFA)中繼的方式。對每一級EDFA而言,為了保證下一級的輸出光功率在固定的光功率范圍內(nèi)，其工作模式設定為自動增益控制(Automatic Gain Control ； 以下簡稱AGC)模式，其工作特性為總輸出增益是固定值。因此，對EDFA進行仿真，對評估信道光功率和信道質量有非常重要的作用?，F(xiàn)有技術中通常采用解析模型和數(shù)值模型來仿真EDFA的輸出參數(shù)。在解析模型中，EDFA相當于黑盒模型，其通過測量有限場景的輸出增益和噪聲指數(shù)來推斷其他任意場景的輸出增益和噪聲指數(shù)，并通過EDFA的噪聲指數(shù)、輸入光功率和輸入光信噪比(OpticalSignal Noise Rate ;以下簡稱0SNR)來計算輸出光功率和輸出0SNR。而數(shù)值模型是在準確獲知計算所需的所有物理參數(shù)之后(物理參數(shù)包括鉺纖吸收發(fā)射截面系數(shù)、摻雜濃度、有效半徑、光放大器所用鉺纖長度、端面反射系數(shù)、端面波長相關損耗系數(shù)等)，定量計算任意輸入條件下的輸出增益和噪聲指數(shù)以及輸出0SNR。然而，現(xiàn)有技術中的解析模型準確性較低，而數(shù)值模型的精度理論上雖然高于解析模型，但由于個體單板的差異性較大，實際中是無法精確預估計算所需的各單板的某些物理參數(shù)，導致計算結果的準確性降低，不具備實際應用價值。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明實施例在于提供一種參數(shù)仿真處理方法和裝置，融合解析模型的快速性和數(shù)值模型的準確性，能夠精確個體單板的差異性，準確獲取計算所需的所有物理參數(shù)，提高仿真結果的精確性。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明實施例提供了一種參數(shù)仿真處理方法，包括根據(jù)光放大器的輸入光功率和輸出光功率，米集在滿波輸入的情況下的所述光放大器的增益參考譜和噪聲指數(shù)參考譜；根據(jù)預設的所述光放大器的物理參數(shù)預設值得到所述光放大器的增益輸出譜和噪聲指數(shù)輸出譜，通過比較所述光放大器的增益參考譜和噪聲指數(shù)參考譜與所述光放大器的增益輸出譜和噪聲指數(shù)輸出譜，并迭代修改所述光放大器的物理參數(shù)預設值來擬合所述光放大器的物理參數(shù)；根據(jù)所述光放大器的物理參數(shù)、業(yè)務波長、輸入光功率和輸入光信噪比對所述光放大器的性能參數(shù)進行仿真。
本發(fā)明實施例提供了一種參數(shù)仿真處理裝置，包括米集模塊，用于根據(jù)光放大器的輸入光功率和輸出光功率，米集在滿波輸入的情況下的所述光放大器的增益參考譜和噪聲指數(shù)參考譜；擬合模塊，用于根據(jù)預設的所述光放大器的物理參數(shù)預設值得到所述光放大器的增益輸出譜和噪聲指數(shù)輸出譜，通過比較所述光放大器的增益參考譜和噪聲指數(shù)參考譜與所述光放大器的增益輸出譜和噪聲指數(shù)輸出譜，并迭代修改所述光放大器的物理參數(shù)預設值來擬合所述光放大器的物理參數(shù)； 仿真模塊，用于根據(jù)所述光放大器的物理參數(shù)、業(yè)務波長、輸入光功率和輸入光信噪比對所述光放大器的性能參數(shù)進行仿真。本發(fā)明實施例提供的一種參數(shù)仿真處理方法和裝置，通過采集獲取在滿波輸入的情況下的光放大器的增益參考譜和噪聲指數(shù)參考譜，根據(jù)增益參考譜和噪聲指數(shù)參考譜來擬合光放大器的物理參數(shù)，并根據(jù)光放大器的物理參數(shù)、業(yè)務波長、輸入光功率和輸入光信噪比來對光放大器的性能參數(shù)進行仿真；本實施例融合了解析模型的快速性和數(shù)值模型的準確性，能夠精確個體單板的差異性，準確獲取計算所需的所有物理參數(shù)，提高了仿真結果的精確性。


為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術描述中所需要使用的附圖作一簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖I為本發(fā)明參數(shù)仿真處理方法實施例一的流程圖；圖2為本發(fā)明參數(shù)仿真處理方法實施例二的流程圖；圖3為本發(fā)明參數(shù)仿真處理方法實施例三的流程圖；圖4為本發(fā)明參數(shù)仿真處理方法實施例四的流程圖；圖5為本發(fā)明參數(shù)仿真處理方法實施例五的流程圖；圖6為本發(fā)明參數(shù)仿真處理方法實施例五中模型計算得到的光放大器的增益與實驗測試結果的比較示意圖；圖7為本發(fā)明參數(shù)仿真處理方法實施例五中模型計算得到的光放大器的噪聲指數(shù)與實驗測試結果的比較示意圖；圖8為本發(fā)明參數(shù)仿真處理裝置實施例一的結構示意圖；圖9為本發(fā)明參數(shù)仿真處理裝置實施例二的結構示意圖。
具體實施例方式為使本發(fā)明實施例的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。圖I為本發(fā)明參數(shù)仿真處理方法實施例一的流程圖，如圖I所示，本實施例提供了一種參數(shù)仿真處理方法，可以具體包括如下步驟步驟101，根據(jù)光放大器的輸入光功率和輸出光功率，采集在滿波輸入的情況下的光放大器的增益參考譜和噪聲指數(shù)參考譜。在本實施例中，光放大器可以具體為EDFA、半導體光放大器(SemiconductorOptical Amplifier ;以下簡稱S0A)和拉曼光纖放大器等,為了準確獲取各光放大器的各個物理參數(shù)，可以根據(jù)光放大器的輸入光功率和輸出光功率，米集在滿波輸入的情況下的光放大器的增益參考譜和噪聲指數(shù)(Noise Figure ;以下簡稱NF)參考譜。具體可以通過滿波激光源向光放大器提供不同頻率的業(yè)務波長，通過光譜儀來獲取光放大器在各頻率的業(yè)務波長下對應的輸入光功率和輸出光功率。根據(jù)米集到的光放大器在滿波輸入的情況下的輸入光功率和輸出光功率便可以進一步獲取到各業(yè)務波長對應的增益和噪聲指數(shù)，進而獲取到該光放大器的增益參考譜和噪聲指數(shù)參考譜，并將該增益參考譜和噪聲指數(shù)參考譜存儲在單板閃存(flash)或者PC數(shù)據(jù)庫中，以備后續(xù)調(diào)用。
步驟102，根據(jù)預設的所述光放大器的物理參數(shù)預設值得到所述光放大器的增益輸出譜和噪聲指數(shù)輸出譜，通過比較所述光放大器的增益參考譜和噪聲指數(shù)參考譜與所述光放大器的增益輸出譜和噪聲指數(shù)輸出譜，并迭代修改所述光放大器的物理參數(shù)預設值來擬合所述光放大器的物理參數(shù)。在采集到光放大器的增益參考譜和噪聲指數(shù)參考譜后，根據(jù)該增益參考譜和噪聲指數(shù)參考譜對光放大器的物理參數(shù)進行擬合，以獲取到各光放大器的各物理參數(shù)的準確值，相當于完成光放大器的建模過程。本實施例具體可以先根據(jù)工程經(jīng)驗預先設定一套光放大器的相關物理參數(shù)，根據(jù)預設的光放大器的物理參數(shù)可以生成相應的光放大器的增益輸出譜和噪聲指數(shù)輸出譜，然后比較前述計算得到的增益參考譜與該增益輸出譜，以及噪聲指數(shù)參考譜與噪聲指數(shù)輸出譜；如果二者的誤差滿足精度要求，則可以將該預設的光放大器的物理參數(shù)的值作為最終擬合的結果；如果不滿足精度要求，則修改物理參數(shù)的預設值，繼續(xù)迭代直到滿足精度要求為止。同時，本實施例將擬合獲取到的物理參數(shù)保存在產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫中，以備后續(xù)使用。其中，本實施例中的上述對光放大器的物理參數(shù)的擬合過程可以在離線狀態(tài)下進行，即可以事先擬合得到各光放大器分別對應的物理參數(shù)，后續(xù)仿真時直接調(diào)用擬合結果即可，則可以大大提高仿真的效率。步驟103，根據(jù)光放大器的物理參數(shù)、業(yè)務波長、輸入光功率和輸入光信噪比對光放大器的性能參數(shù)進行仿真。在通過上述步驟擬合出光放大器的物理參數(shù)后，在現(xiàn)網(wǎng)使用過程中，可以通過調(diào)用保存在產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫中對應光放大器型號的物理參數(shù)，獲取到光放大器的物理參數(shù)，再根據(jù)現(xiàn)網(wǎng)中實際輸入的業(yè)務波長、輸入光功率和輸入OSNR以及其他性能參數(shù)，便可以實現(xiàn)對該光放大器的性能參數(shù)的仿真。本實施例提供了一種參數(shù)仿真處理方法，通過采集獲取在滿波輸入的情況下的光放大器的增益參考譜和噪聲指數(shù)參考譜，根據(jù)增益參考譜和噪聲指數(shù)參考譜來擬合光放大器的物理參數(shù)，并根據(jù)光放大器的物理參數(shù)、現(xiàn)網(wǎng)的業(yè)務波長、輸入光功率和輸入光信噪比來對光放大器的性能參數(shù)進行仿真；本實施例融合了解析模型的快速性和數(shù)值模型的準確性，能夠精確個體單板的差異性，準確獲取計算所需的所有物理參數(shù)，提高了仿真結果的精確性。
圖2為本發(fā)明參數(shù)仿真處理方法實施例二的流程圖，如圖2所示，本實施例提供了一種參數(shù)仿真處理方法，本實施例在上述圖I所示的基礎之上，步驟102可以具體包括如下步驟步驟1021，根據(jù)光放大器的物理參數(shù)預設值計算光放大器的增益輸出譜和噪聲指數(shù)輸出譜。在本實施例中，在通過上述步驟采集得到該光放大器的增益參考譜和噪聲指數(shù)參考譜后，在對光放大器的物理參數(shù)進行擬合時，可以先根據(jù)經(jīng)驗值設置光放大器的物理參數(shù)預設值。本步驟為根據(jù)該物理參數(shù)預設值，采用光放大器的模型分別計算得到光放大器的增益輸出譜和噪聲指數(shù)輸出譜。步驟1022，判斷增益輸出譜與增益參考譜之間的誤差是否小于預設的精度閾值，以及判斷噪聲指數(shù)輸出譜與噪聲指數(shù)參考譜之間的誤差是否小于預設的精度閾值，如果是，則執(zhí)行步驟1023，否則執(zhí)行步驟1024。
本步驟為判斷上述計算得到的增益輸出譜和噪聲指數(shù)輸出譜分別與增益參考譜和噪聲指數(shù)參考譜之間的誤差，當增益輸出譜與增益參考譜之間的誤差，以及噪聲指數(shù)輸出譜與噪聲指數(shù)參考譜之間的誤差均小于預設的精度閾值時，執(zhí)行后續(xù)步驟1023 ;當增益輸出譜與增益參考譜之間的誤差，或者噪聲指數(shù)輸出譜與噪聲指數(shù)參考譜之間的誤差大于或等于預設的精度閾值時，執(zhí)行后續(xù)步驟1024。步驟1023，將物理參數(shù)預設值作為光放大器的物理參數(shù)。當增益輸出譜與增益參考譜之間的誤差，以及噪聲指數(shù)輸出譜與噪聲指數(shù)參考譜之間的誤差均小于預設的精度閾值時，表明本次計算增益輸出譜和噪聲指數(shù)輸出譜所使用的物理參數(shù)預設值滿足要求，本實施例直接將該增益輸出譜和噪聲指數(shù)輸出譜對應的光放大器的物理參數(shù)預設值，作為擬合后的光放大器的物理參數(shù)。步驟1024，更新物理參數(shù)預設值，直到根據(jù)物理參數(shù)預設值計算得到的增益輸出譜和噪聲指數(shù)輸出譜與增益參考譜增益和噪聲指數(shù)參考譜之間的誤差均小于預設的精度閾值，并將更新后的物理參數(shù)預設值作為光放大器的物理參數(shù)。當增益輸出譜與增益參考譜之間的誤差，或者噪聲指數(shù)輸出譜與噪聲指數(shù)參考譜之間的誤差大于或等于預設的精度閾值時，表明本次計算增益輸出譜和噪聲指數(shù)輸出譜所使用的物理參數(shù)預設值不能達到要求，則繼續(xù)更新該物理參數(shù)預設值；再根據(jù)更新后的物理參數(shù)預設值計算增益輸出譜和噪聲指數(shù)輸出譜，即返回執(zhí)行步驟1021，直到根據(jù)物理參數(shù)預設值計算得到的增益輸出譜和噪聲指數(shù)輸出譜與增益參考譜增益和噪聲指數(shù)參考譜之間的誤差均小于預設的精度閾值，并將更新后的物理參數(shù)預設值作為光放大器的物理參數(shù)。圖3為本發(fā)明參數(shù)仿真處理方法實施例三的流程圖，如圖3所示，本實施例提供了一種參數(shù)仿真處理方法，本實施例在上述圖I或圖2所示的基礎之上，步驟103可以具體包括如下步驟步驟1031，根據(jù)獲取的鉺纖上能級粒子反轉數(shù)、光放大器的物理參數(shù)和業(yè)務波長生成各頻率下的增益系數(shù)。本步驟為對離線擬合得到的光放大器的物理參數(shù)進行調(diào)用，根據(jù)獲取到的鉺纖上能級粒子反轉數(shù)以及光放大器的物理參數(shù)和現(xiàn)網(wǎng)中的實際業(yè)務波長來計算生成各頻率下的增益系數(shù)。具體地，本步驟中的鉺纖上能級粒子反轉數(shù)是根據(jù)各頻率下的泵浦光功率的輸入值、各頻率下的信號光功率的輸入值和各頻率下的放大的自發(fā)輻射(AmplifiedSpontaneous Emission ;以下簡稱ASE)光功率的輸入值以及光放大器的物理參數(shù)而計算得到。步驟1032，根據(jù)各頻率下的增益系數(shù)以及當光場在鉺纖中沿徑向傳播時滿足的偏微分方程，生成各頻率下的泵浦光功率、各頻率下的信號光功率和各頻率下的ASE光功率沿增益介質徑向分布的計算值。本實施例中各頻率下的泵浦光功率沿增益介質徑向分布的計算值、各頻率下的信號光功率沿增益介質徑向分布的計算值和各頻率下的ASE光功率沿增益介質徑向分布的計算值，與上述提到的各參數(shù)的輸入值是不同的，各頻率下的泵浦光功率的輸入值、各頻率下的信號光功率的輸入值和各頻率下的ASE光功率的輸入值可以作為各頻率下的泵浦光功率、信號光功率和ASE光功率的初始值，后續(xù)這些參數(shù)的值會隨著鉺纖粒子反轉數(shù)而發(fā)生改變。
步驟1033，根據(jù)各頻率下的泵浦光功率、各頻率下的信號光功率和各頻率下的ASE光功率沿增益介質徑向分布的計算值，以及光放大器的物理參數(shù)，更新鉺纖上能級粒子反轉數(shù)。步驟1034，當更新前后的鉺纖上能級粒子反轉數(shù)的絕對差值小于預設的收斂閾值時，根據(jù)各頻率下的增益系數(shù)、各頻率下的輸入光功率和各頻率下的輸入光信噪比，生成光放大器的輸出參數(shù)。本實施例通過判斷鉺纖上能級粒子反轉數(shù)的穩(wěn)定性來進一步生成光放大器的輸出參數(shù)，當更新后的鉺纖上能級粒子反轉數(shù)與更新前的鉺纖上能級粒子反轉數(shù)的絕對差值小于收斂閾值時，表明當前的鉺纖上能級粒子反轉數(shù)已經(jīng)穩(wěn)定，則可以根據(jù)更新當前的鉺纖上能級粒子反轉數(shù)所使用的各頻率下的增益系數(shù)、各頻率下的輸入光功率和各頻率下的輸入光信噪比，來生成光放大器的輸出參數(shù)。進一步地，上述步驟103還可以包括如下步驟步驟1035，當更新前后的鉺纖上能級粒子反轉數(shù)的絕對差值大于或等于預設的收斂閾值時，更新各頻率下的泵浦光功率、各頻率下的信號光功率和各頻率下的ASE光功率在放大器中沿增益介質徑向的分布，直到根據(jù)偏微分方程計算得到的鉺纖上能級粒子反轉數(shù)，與更新前的鉺纖上能級粒子反轉數(shù)的絕對差值小于預設的收斂閾值為止。在本實施例中，當更新后的鉺纖上能級粒子反轉數(shù)與更新前的鉺纖上能級粒子反轉數(shù)的絕對差值大于或等于收斂閾值時，表明當前的鉺纖上能級粒子反轉數(shù)不穩(wěn)定，則需要繼續(xù)更新各頻率下的泵浦光功率、各頻率下的信號光功率和各頻率下的ASE光功率在放大器中沿增益介質徑向的分布，即對前述各頻率下的泵浦光功率的計算值、各頻率下的信號光功率的計算值和各頻率下的ASE光功率的計算值進行更新，并返回執(zhí)行上述步驟133，直到計算得到的更新前后的鉺纖上能級粒子反轉數(shù)的絕對差值小于預設的收斂閾值為止。圖4為本發(fā)明參數(shù)仿真處理方法實施例四的流程圖，如圖4所示，本實施例提供了一種參數(shù)仿真處理方法，本實施例在上述圖3所示的基礎之上，步驟1034可以具體包括如下步驟步驟1034A，根據(jù)各頻率下的增益系數(shù)和各頻率下的輸入光功率生成各頻率下的輸出光功率和各頻率下的輸出光信噪比，并根據(jù)各頻率下的輸入光功率和各頻率下的輸出光功率生成各頻率下的輸出光增益。在計算光放大器的輸出參數(shù)時，本實施例可以根據(jù)圖3中步驟1034最后計算得到的各頻率下的增益系數(shù)和各頻率下的輸入光功率，來計算生成各頻率下的輸出光功率和各頻率下的輸出光信噪比，進而可以根據(jù)各頻率下的輸入光功率和各頻率下的輸出光功率來計算生成各頻率下的輸出光增益。步驟1034B，根據(jù)各頻率下的信號光功率計算光放大器的總增益。當通過上述穩(wěn)定求解過程獲取到各業(yè)務波長對應的輸出光增·益和輸出OSNR后，本步驟根據(jù)各業(yè)務波長對應的信號光功率獲取該光放大器的總增益。其中，本實施例中的光放大器的總增益可以為含ASE噪聲的總增益，也可以為不含ASE噪聲的總增益。步驟1034C，當光放大器的總增益達到預設的增益值時，將各頻率下的輸出光功率和各頻率下的輸出光信噪比作為光放大器的輸出參數(shù)。進一步地，上述步驟1034還可以包括如下步驟步驟1034D，當光放大器的總增益未達到預設的增益值，按照泵浦光的上電規(guī)則更新各頻率下的泵浦光功率的輸入值，并更新各頻率下的泵浦光功率、各頻率下的信號光功率和各頻率下的ASE光功率在放大器中沿增益介質徑向的分布，直到根據(jù)更新后的各頻率下的信號光功率的輸出值和各頻率下的ASE光功率的輸出值計算得到的放大器的總增益。圖5為本發(fā)明參數(shù)仿真處理方法實施例五的流程圖，如圖5所示，本實施例提供了一種參數(shù)仿真處理方法，本實施例可以具體包括如下步驟步驟501,根據(jù)光放大器的輸入光功率和輸出光功率,米集在滿波輸入的情況下的所述光放大器的增益參考譜和噪聲指數(shù)參考譜，本步驟可以與上述步驟101類似，此處不再贅述。步驟502，根據(jù)光放大器的物理參數(shù)預設值計算所述光放大器的增益輸出譜和噪聲指數(shù)輸出譜，本步驟可以類似上述步驟1021，此處不再贅述。步驟503，判斷增益輸出譜與增益參考譜之間的誤差是否小于預設的精度閾值，如果是，則執(zhí)行步驟504，否則執(zhí)行步驟505。在計算得到光放大器的增益輸出譜和噪聲指數(shù)輸出譜后，分別判斷光放大器的增益輸出譜和噪聲指數(shù)輸出譜與增益參考譜和噪聲指數(shù)參考譜之間的誤差是否滿足精度要求。本步驟為先比較增益輸出譜與增益參考譜，判斷增益輸出譜與增益參考譜之間的誤差是否小于預設的精度閾值；如果二者的誤差滿足精度要求，則執(zhí)行步驟504，繼續(xù)對噪聲指數(shù)輸出譜與噪聲指數(shù)參考譜進行比較；如果二者的誤差不能滿足精度要求，則執(zhí)行步驟505，對之前設定的物理參數(shù)預設值進行更新，并返回執(zhí)行步驟502，直到增益輸出譜和噪聲指數(shù)輸出譜與增益參考譜和噪聲指數(shù)參考譜之間的誤差均滿足精度要求為止。步驟504，判斷噪聲指數(shù)輸出譜與噪聲指數(shù)參考譜之間的誤差是否小于預設的精度閾值，如果是，則執(zhí)行步驟506，否則執(zhí)行步驟505。當計算得到的增益輸出譜與增益參考譜之間的誤差小于精度閾值后，繼續(xù)比較噪聲指數(shù)輸出譜與噪聲指數(shù)參考譜，判斷噪聲指數(shù)輸出譜與噪聲指數(shù)參考譜之間的誤差是否小于預設的精度閾值；如果二者的誤差滿足精度要求，則執(zhí)行步驟506，將本次計算所使用的物理參數(shù)預設值作為光放大器的物理參數(shù)；如果二者的誤差不能滿足精度要求，則也執(zhí)行步驟505，對之前設定的物理參數(shù)預設值進行更新，并返回執(zhí)行步驟502，直到增益輸出譜和噪聲指數(shù)輸出譜與增益參考譜和噪聲指數(shù)參考譜之間的誤差均滿足精度要求為止。步驟505，更新物理參數(shù)預設值，并返回執(zhí)行步驟502。當增益輸出譜與增益參考譜之間的誤差大于或等于精度閾值，或者噪聲指數(shù)輸出譜與噪聲指數(shù)參考譜之間的誤差大于或等于精度閾值時，則對設定的物理參數(shù)預設值進行更新，并返回執(zhí)行步驟502-504進行迭代，直到增益輸出譜與增益參考譜之間的誤差小于精度閾值，且噪聲指數(shù)輸出譜與噪聲指數(shù)參考譜之間的誤差小于精度閾值為止。步驟506，將當前物理參數(shù)預設值作為光放大器的物理參數(shù)。當增益輸出譜與增益參考譜之間的誤差小于精度閾值，且噪聲指數(shù)輸出譜與噪聲指數(shù)參考譜之間的誤差也小于精度閾值時，則表明該光放大器的物理參數(shù)擬合完畢，將本輪計算所使用的當前物理參數(shù)預設值作為光放大器的物理參數(shù)，并將該物理參數(shù)進行保 存。值得說明的是，在上述迭代擬合過程中，實驗中得到的增益參考譜和噪聲指數(shù)參考譜是不變的，每次迭代得到的增益輸出譜和噪聲指數(shù)輸出譜將會逐次逼近實驗得到的增益參考譜和噪聲指數(shù)參考譜，此外，本實施例中預先設定的物理參數(shù)預設值為光放大器在設計時的標稱值，單板的差異性越小則迭代的速度越快。需要指出的是，本實施例中的上述步驟501-506為對光放大器的物理參數(shù)的擬合過程，這些步驟可以離線執(zhí)行，即可以在進行參數(shù)仿真之前事先擬合得到，并進行保存，其與后續(xù)的步驟之間不存在緊密的時序關系，在進行參數(shù)仿真時再調(diào)用擬合得到的結果即可。步驟507，根據(jù)各頻率下的泵浦光功率的輸入值、各頻率下的信號光功率的輸入值和各頻率下的ASE光功率的輸入值以及光放大器的物理參數(shù)計算鉺纖上能級粒子反轉數(shù)。在進行參數(shù)仿真時，本實施例通過穩(wěn)態(tài)求解過程來獲取光放大器中各業(yè)務波長對應的輸出光增益和輸出0SNR，此處的穩(wěn)態(tài)是針對鉺纖上能級粒子反轉數(shù)而言的。本步驟為根據(jù)各頻率下的泵浦光功率的輸入值、各頻率下的信號光功率的輸入值和各頻率下的ASE光功率的輸入值以及光放大器的物理參數(shù)計算鉺纖上能級粒子反轉數(shù)。其中，各頻率下的泵浦光功率的輸入值、各頻率下的信號光功率的輸入值和各頻率下的ASE光功率的輸入值可以為z = O時所對應的已知功率值，則根據(jù)公式(I)所示的鉺纖上能級粒子反轉數(shù)的徑向相關關系可以計算得到鉺纖上能級粒子反轉數(shù)
roo76l dn2(z)_ I ^Pi(Z)aj I ( Pi (2)(^+8 )η2 ( ) 2(ζ)( 1 )
dt N, zT HviAejf N, 1THviAeffτ21
VJ其中，η2為鉺纖上能級粒子反轉數(shù)，Pi為信號光功率，Aeff為鉺纖的等效橫截面積,
Nt為鉺纖的摻雜濃度，gi為增益系數(shù),該增益系數(shù)滿足如下公式(2):gt = ^aj +g*,.) 2 -Oci -BGloss( 2 )其中，i和？分別為鉺纖對頻率為Vi光場的等效吸收截面和發(fā)射截面，BGloss為背景損耗。τ 21為4113/2到4115/2能級的弛豫特征時間，滿足如下公式(3):ζ = Aeff · Nt/ τ 21 (3)其中，ζ為飽和相關參數(shù)。等效吸收和發(fā)射截面g和？^分別表示為如下公式(4)和(5)

權利要求
1.一種參數(shù)仿真處理方法，其特征在于，包括 根據(jù)光放大器的輸入光功率和輸出光功率，米集在滿波輸入的情況下的所述光放大器的增益參考譜和噪聲指數(shù)參考譜； 根據(jù)預設的所述光放大器的物理參數(shù)預設值得到所述光放大器的增益輸出譜和噪聲指數(shù)輸出譜，通過比較所述光放大器的增益參考譜和噪聲指數(shù)參考譜與所述光放大器的增益輸出譜和噪聲指數(shù)輸出譜，并迭代修改所述光放大器的物理參數(shù)預設值來擬合所述光放大器的物理參數(shù)； 根據(jù)所述光放大器的物理參數(shù)、業(yè)務波長、輸入光功率和輸入光信噪比對所述光放大器的性能參數(shù)進行仿真。
2.根據(jù)權利要求I所述的方法，其特征在于，所述通過比較所述光放大器的增益參考譜和噪聲指數(shù)參考譜與所述光放大器的增益輸出譜和噪聲指數(shù)輸出譜，并迭代修改所述光放大器的物理參數(shù)預設值來擬合所述光放大器的物理參數(shù)包括 當所述增益輸出譜與所述增益參考譜之間的誤差，以及所述噪聲指數(shù)輸出譜與噪聲指數(shù)參考譜之間的誤差均小于預設的精度閾值時，將所述物理參數(shù)預設值作為所述光放大器的物理參數(shù)； 當所述增益輸出譜與所述增益參考譜之間誤差，或所述噪聲指數(shù)輸出譜與所述噪聲指數(shù)參考譜之間的誤差不小于預設的精度閾值時，更新所述物理參數(shù)預設值，直到根據(jù)所述物理參數(shù)預設值計算得到的增益輸出譜和噪聲指數(shù)輸出譜與所述增益參考譜增益和所述噪聲指數(shù)參考譜之間的誤差均小于預設的精度閾值，并將更新后的物理參數(shù)預設值作為所述光放大器的物理參數(shù)。
3.根據(jù)權利要求I或2所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)所述光放大器的物理參數(shù)、業(yè)務波長、輸入光功率和輸入光信噪比對所述光放大器的性能參數(shù)進行仿真包括 根據(jù)獲取的鉺纖上能級粒子反轉數(shù)、所述光放大器的物理參數(shù)和業(yè)務波長生成各頻率下的增益系數(shù)； 根據(jù)所述各頻率下的增益系數(shù)以及當光場在鉺纖中沿徑向傳播時滿足的偏微分方程，生成各頻率下的泵浦光功率、各頻率下的信號光功率和各頻率下的放大的自發(fā)輻射ASE光功率沿增益介質徑向分布的計算值； 根據(jù)所述各頻率下的泵浦光功率、所述各頻率下的信號光功率和所述各頻率下的ASE光功率沿增益介質徑向分布的計算值，以及所述光放大器的物理參數(shù)，更新鉺纖上能級粒子反轉數(shù)； 當更新前后的鉺纖上能級粒子反轉數(shù)的絕對差值小于預設的收斂閾值時，根據(jù)所述各頻率下的增益系數(shù)、各頻率下的輸入光功率和各頻率下的輸入光信噪比，生成所述光放大器的輸出參數(shù)。
4.根據(jù)權利要求3所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)所述光放大器的物理參數(shù)、業(yè)務波長、輸入光功率和輸入光信噪比對所述光放大器的性能參數(shù)進行仿真還包括 當更新前后的鉺纖上能級粒子反轉數(shù)的絕對差值大于或等于預設的收斂閾值時，更新所述各頻率下的泵浦光功率、所述各頻率下的信號光功率和所述各頻率下的ASE光功率在放大器中沿增益介質徑向的分布，直到根據(jù)所述偏微分方程計算得到的鉺纖上能級粒子反轉數(shù)，與更新前的鉺纖上能級粒子反轉數(shù)的絕對差值小于預設的收斂閾值為止。
5.根據(jù)權利要求3所述的方法，其特征在于，所述鉺纖上能級粒子反轉數(shù)為根據(jù)各頻率下的泵浦光功率的輸入值、各頻率下的信號光功率的輸入值和各頻率下的ASE光功率的輸入值以及所述光放大器的物理參數(shù)而計算得到。
6.根據(jù)權利要求3所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)所述各頻率下的增益系數(shù)、各頻率下的輸入光功率和各頻率下的輸入光信噪比生成所述光放大器的輸出參數(shù)包括 根據(jù)所述各頻率下的增益系數(shù)和各頻率下的輸入光功率生成各頻率下的輸出光功率和各頻率下的輸出光信噪比，并根據(jù)所述各頻率下的輸入光功率和所述各頻率下的輸出光功率生成各頻率下的輸出光增益； 根據(jù)各頻率下的信號光功率計算光放大器的總增益； 當所述光放大器的總增益達到預設的增益值時，將所述各頻率下的輸出光功率和所述各頻率下的輸出光信噪比作為所述光放大器的輸出參數(shù)。
7.根據(jù)權利要求6所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)所述各頻率下的增益系數(shù)、各頻率下的輸入光功率和各頻率下的輸入光信噪比生成所述光放大器的輸出參數(shù)還包括 當所述光放大器的總增益未達到預設的增益值，按照泵浦光的上電規(guī)則更新各頻率下的泵浦光功率的輸入值，并更新各頻率下的泵浦光功率、各頻率下的信號光功率和各頻率下的ASE光功率在放大器中沿增益介質徑向的分布，直到根據(jù)更新后的各頻率下的信號光功率的輸出值和各頻率下的ASE光功率的輸出值，計算得到的放大器的總增益達到預設的增益值為止。
8.一種參數(shù)仿真處理裝置，其特征在于，包括 米集模塊，用于根據(jù)光放大器的輸入光功率和輸出光功率，米集在滿波輸入的情況下的所述光放大器的增益參考譜和噪聲指數(shù)參考譜； 擬合模塊，用于根據(jù)預設的所述光放大器的物理參數(shù)預設值得到所述光放大器的增益輸出譜和噪聲指數(shù)輸出譜，通過比較所述光放大器的增益參考譜和噪聲指數(shù)參考譜與所述光放大器的增益輸出譜和噪聲指數(shù)輸出譜，并迭代修改所述光放大器的物理參數(shù)預設值來擬合所述光放大器的物理參數(shù)； 仿真模塊，用于根據(jù)所述光放大器的物理參數(shù)、業(yè)務波長、輸入光功率和輸入光信噪比對所述光放大器的性能參數(shù)進行仿真。
9.根據(jù)權利要求8所述的裝置，其特征在于，所述擬合模塊包括 計算單元，用于根據(jù)所述光放大器的物理參數(shù)預設值計算所述光放大器的增益輸出譜和噪聲指數(shù)輸出譜； 擬合單元，用于當所述增益輸出譜與所述增益參考譜之間的誤差，以及所述噪聲指數(shù)輸出譜與噪聲指數(shù)參考譜之間的誤差均小于預設的精度閾值時，將所述物理參數(shù)預設值作為所述光放大器的物理參數(shù)； 第一更新單元，用于當所述增益輸出譜與所述增益參考譜之間誤差，或所述噪聲指數(shù)輸出譜與所述噪聲指數(shù)參考譜之間的誤差不小于預設的精度閾值時，更新所述物理參數(shù)預設值，直到根據(jù)所述物理參數(shù)預設值計算得到的增益輸出譜和噪聲指數(shù)輸出譜與所述增益參考譜增益和所述噪聲指數(shù)參考譜之間的誤差均小于預設的精度閾值，并將更新后的物理參數(shù)預設值作為所述光放大器的物理參數(shù)。
10.根據(jù)權利要求8或9所述的裝置，其特征在于，所述仿真模塊包括第一生成單元，用于根據(jù)獲取的鉺纖上能級粒子反轉數(shù)、所述光放大器的物理參數(shù)和業(yè)務波長生成各頻率下的增益系數(shù)； 第二生成單元，用于根據(jù)所述各頻率下的增益系數(shù)以及當光場在鉺纖中沿徑向傳播時滿足的偏微分方程，生成各頻率下的泵浦光功率、各頻率下的信號光功率和各頻率下的放大的自發(fā)輻射ASE光功率沿增益介質徑向分布的計算值； 第二更新單元，用于根據(jù)所述各頻率下的泵浦光功率、所述各頻率下的信號光功率和所述各頻率下的ASE光功率沿增益介質徑向分布的計算值以及所述光放大器的物理參數(shù)，更新鉺纖上能級粒子反轉數(shù)； 仿真單元，用于當更新前后的鉺纖上能級粒子反轉數(shù)的絕對差值小于預設的收斂閾值時，根據(jù)所述各頻率下的增益系數(shù)、所述各頻率下的輸入光功率和所述各頻率下的輸入光信噪比生成所述光放大器的輸出參數(shù)。
11.根據(jù)權利要求10所述的裝置，其特征在于，所述仿真模塊還包括 第三更新單元，用于當更新前后的鉺纖上能級粒子反轉數(shù)的絕對差值大于或等于預設的收斂閾值時，更新所述各頻率下的泵浦光功率、所述各頻率下的信號光功率和所述各頻率下的ASE光功率在放大器中沿增益介質徑向的分布，直到根據(jù)所述偏微分方程計算得到的鉺纖上能級粒子反轉數(shù)，與更新前的鉺纖上能級粒子反轉數(shù)的絕對差值小于預設的收斂閾值為止。
12.根據(jù)權利要求10所述的裝置，其特征在于，所述仿真單元包括 生成子單元，用于根據(jù)所述各頻率下的增益系數(shù)和各頻率下的輸入光功率生成各頻率下的輸出光功率和各頻率下的輸出光信噪比，并根據(jù)所述各頻率下的輸入光功率和所述各頻率下的輸出光功率生成各頻率下的輸出光增益； 計算子單元，用于根據(jù)各頻率下的信號光功率計算所述光放大器的總增益； 仿真子單元，用于當所述光放大器的總增益達到預設的增益值時，將所述各頻率下的輸出光功率和所述各頻率下的輸出光信噪比作為所述光放大器的輸出參數(shù)。
13.根據(jù)權利要求12所述的裝置，其特征在于，所述仿真單元還包括 更新子單元，用于當所述光放大器的總增益未達到預設的增益值時，按照泵浦光的上電規(guī)則更新各頻率下的泵浦光功率的輸入值，并更新各頻率下的泵浦光功率、各頻率下的信號光功率和各頻率下的ASE光功率在放大器中沿增益介質徑向的分布，直到根據(jù)更新后的各頻率下的信號光功率的輸出值和各頻率下的ASE光功率的輸出值，計算得到的放大器的總增益達到預設的增益值為止。
全文摘要
本發(fā)明實施例公開了一種參數(shù)仿真處理方法和裝置，方法包括根據(jù)光放大器的輸入光功率和輸出光功率，采集在滿波輸入的情況下的光放大器的增益參考譜和噪聲指數(shù)參考譜；根據(jù)預設的光放大器的物理參數(shù)預設值得到光放大器的增益輸出譜和噪聲指數(shù)輸出譜，通過比較光放大器的增益參考譜和噪聲指數(shù)參考譜與光放大器的增益輸出譜和噪聲指數(shù)輸出譜，并迭代修改光放大器的物理參數(shù)預設值來；根據(jù)光放大器的物理參數(shù)、業(yè)務波長、輸入光功率和輸入光信噪比對光放大器的性能參數(shù)進行仿真。裝置包括采集模塊、擬合模塊和仿真模塊。本實施例融合了解析模型的快速性和數(shù)值模型的準確性，準確獲取計算所需的所有物理參數(shù)，提高了仿真結果的精確性。
文檔編號H04B10/17GK102790643SQ20111012926
公開日2012年11月21日 申請日期2011年5月18日 優(yōu)先權日2011年5月18日
發(fā)明者周恩波 申請人:華為技術有限公司