專利名稱：光纖通信系統(tǒng)放大單元升級(jí)調(diào)整方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光纖通信技術(shù)。
背景技術(shù)：
隨著基于網(wǎng)絡(luò)的各種信息服務(wù)的飛速增長(zhǎng)，人們對(duì)通信容量的要求不斷提高，為了不斷適應(yīng)新的容量需求，在現(xiàn)有光纖通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)上增加信號(hào)光的波長(zhǎng)數(shù)目(如C波段增加至C+L波段)和/或減小信道的間隔(如粗波分復(fù)用升級(jí)至密集波分復(fù)用)，是提高光纖通信系統(tǒng)容量的經(jīng)濟(jì)、有效手段。由于升級(jí)后的信號(hào)光數(shù)目增加，造成光纖通信系統(tǒng)放大單元不能適應(yīng)信號(hào)光增加后的情況，增益譜性能惡化，對(duì)通信系統(tǒng)質(zhì)量產(chǎn)生了很大的不良影響。
在光纖當(dāng)中，由于泵浦與泵浦之間、泵浦與信號(hào)光之間、信號(hào)光與信號(hào)光之間的受激拉曼散射(SRS)相互作用、放大的自發(fā)輻射(ASE)噪聲、瑞利及雙瑞利散射(DRS)、光纖衰減等因素，使得放大器中的光波環(huán)境非常復(fù)雜.例如，一個(gè)比較完整的穩(wěn)態(tài)下正向泵浦RFA的數(shù)學(xué)?？捎上率絹?lái)表達(dá)dPf(z,v)dz=-α(v)Pf(z,v)+γ(v)Pb(z,v)]]>+∫ζ>v{grAeff(v-ζ)[Pf(z,ζ)+Pb(z,ζ)]Pf(z,v)+2hvgrAeff(v-ζ)[Pf(z,ζ)+Pb(z,ζ)[1+1eh(ζ-v)/kT-1]}dζ]]>-∫ζ<v{grAeff(v-ζ)[Pf(z,ζ)+Pb(z,ζ)]Pf(z,v)+2hvgrAeff(v-ζ)[Pf(z,ζ)+Pb(z,ζ)[1+1eh(ζ-v)/kT-1]}dζ]]>其中pf(z，v)和pb(z，v)分別是頻率為v的光路前向和反向傳播的光功率，α(v)、γ(v)、Aeff和gr(v-ζ)分別為光纖的損耗系數(shù)、瑞利散射系數(shù)、有效纖芯面積和光纖的拉曼增益系數(shù)，ζ、k、h、T、和dz分別是光波頻率、波耳茲曼常數(shù)、普朗克常數(shù)、溫度和光纖的微分長(zhǎng)度元。反向泵浦RFA的數(shù)學(xué)模與(1)式類似，主要是正負(fù)符號(hào)上的差別，雙向泵浦的數(shù)學(xué)模只要把正、反向泵浦的模型結(jié)合起來(lái)即可。
從上式可見，當(dāng)只考慮到上述提及的RFA中的主要效應(yīng)時(shí)，用在DWDM系統(tǒng)中的RFA就已經(jīng)構(gòu)成了非常復(fù)雜的高維非線性系統(tǒng)，如果泵浦和信號(hào)都具有功率和波長(zhǎng)二維調(diào)節(jié)自由度，則整個(gè)系統(tǒng)的變量維數(shù)就等于信號(hào)光和泵浦光總數(shù)的二倍，如果再加上光纖各種屬性所產(chǎn)生的自由度，則系統(tǒng)的維數(shù)就更高。在實(shí)際的設(shè)計(jì)和應(yīng)用中，一般調(diào)節(jié)的只是泵浦的參數(shù)，盡管如此，由于系統(tǒng)的高度非線性，尤其是在反向和雙向泵浦的條件下，由于同時(shí)存在正向和反向傳輸?shù)墓饴罚蠼馍鲜綍r(shí)就要求有很高的空間復(fù)雜度和時(shí)間復(fù)雜度，使取得滿足在一定帶寬內(nèi)增益譜平坦所對(duì)應(yīng)的泵浦功率和波長(zhǎng)是一件非常困難的事情，即便是僅僅調(diào)整升級(jí)過后各路泵浦的光功率也相當(dāng)費(fèi)時(shí)，影響通信網(wǎng)絡(luò)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提供一種光纖通信放大系統(tǒng)的升級(jí)調(diào)整方法，能夠在信號(hào)光數(shù)目和(或)功率增加的情況下，通過增加泵浦源和(或)對(duì)泵浦源自適應(yīng)地調(diào)整，使放大單元滿足新系統(tǒng)的要求。
本發(fā)明解決所述技術(shù)問題采用的技術(shù)方案是，光纖通信系統(tǒng)升級(jí)調(diào)整方法，其特征在于，包括以下步驟1)增加至少一個(gè)泵浦源；2)檢測(cè)升級(jí)后的輸出端信號(hào)光的光功率增益譜，并以微粒群算法計(jì)算，根據(jù)計(jì)算結(jié)果調(diào)整泵浦光。
具體的說，依據(jù)下式計(jì)算Tpid(k)＝Random(0，c1)[Pid(k)-xid(k)]Tqid(k)＝Random(0，c2)[qgd(k)-xid(k)]vid(k+1)＝wvid(k)+Tpid(k)+Tqid(k)xid(k+1)＝xid(k)+vid(k+1)Vdmin≤vid(k)≤VdmaxXdmax≤xid(k)≤Xdmax本發(fā)明的有益效果是，能夠僅根據(jù)增益譜作為參數(shù)對(duì)升級(jí)的通信系統(tǒng)增益譜進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，無(wú)需考慮其他因素的影響，使放大單元能夠適應(yīng)新系統(tǒng)，解決了增加信號(hào)光路數(shù)后，系統(tǒng)放大單元的適應(yīng)性問題，具有智能、高效的優(yōu)點(diǎn)。
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。


圖1是本發(fā)明的方法流程示意圖。
圖2是反向泵浦的放大系統(tǒng)示意圖。
圖3是正向泵浦的放大系統(tǒng)示意圖。
圖4是雙向泵浦的放大系統(tǒng)示意圖。
圖5是本發(fā)明的算法流程圖。
圖6是本發(fā)明的增益譜示意圖。
具體實(shí)施例方式
在光纖通信系統(tǒng)中，由于通信容量需求的不斷增長(zhǎng)，往往需要有更多的信號(hào)光路數(shù)，本發(fā)明的解決方案是采用增加泵浦源的方式，同時(shí)對(duì)增加泵浦源后的放大單元進(jìn)行智能調(diào)整。
具體的說，本發(fā)明的光纖通信系統(tǒng)升級(jí)調(diào)整方法，包括以下步驟1)增加至少一個(gè)泵浦源；2)檢測(cè)升級(jí)后的輸出端信號(hào)光的光功率增益譜，并以下式計(jì)算，根據(jù)計(jì)算結(jié)果調(diào)整泵浦光Tpid(k)＝Random(0，c1)[pid(k)-xid(k)]Tqid(k)＝Random(0，c2)[qgd(k)-xid(k)]vid(k+1)＝wvid(k)+Tpid(k)+Tqid(k)xid(k+1)＝xid(k)+vid(k+1)Vdmin≤vid(k)≤Vdmax(1)Xdmax≤xid(k)≤Xdmax本發(fā)明在系統(tǒng)升級(jí)后檢測(cè)升級(jí)放大器輸出信號(hào)的增益譜，計(jì)算ΔGmax，并判斷增益譜狀態(tài)，如果需要調(diào)整，則按照公式(1)進(jìn)行處理，并根據(jù)處理結(jié)果控制各泵浦光功率P1，P2…Pn。公式(1)屬于微粒群算法，圖1中稱為智能優(yōu)化算法。調(diào)整后，繼續(xù)對(duì)輸出信號(hào)監(jiān)測(cè)，如果達(dá)到預(yù)定目標(biāo)則停止對(duì)泵浦源的調(diào)整，如果未達(dá)到預(yù)定目標(biāo)，則繼續(xù)調(diào)整。流程圖見圖1。
參數(shù)解釋算法的流程圖見圖5。假設(shè)在一個(gè)D維的目標(biāo)搜索空間中，有m個(gè)粒子組成一個(gè)群落，其中第i個(gè)粒子的位置可以表示為一個(gè)D維的向量，xi＝(xi1，xi2，…，xiD)，i＝1，2，…，m，xi就是所求問題的一個(gè)潛在解。將xi帶入一個(gè)目標(biāo)函數(shù)就可以計(jì)算出其適應(yīng)值，根據(jù)適應(yīng)值的大小來(lái)衡量xi的優(yōu)劣。第i個(gè)粒子的“飛翔”速度也是一個(gè)D維向量，記為vi(vi1，vi2，…viD)。記第i個(gè)粒子迄今為止搜索到的最優(yōu)位置為pi＝(pi1，pi2…，piD)，整個(gè)粒子群迄今為止搜索到的最優(yōu)位置為pg＝(pg1，pg2…，pgD)，其中，d＝1，2，…D，w是非負(fù)的常數(shù)，稱為慣性因子，c1，c2是非負(fù)的常數(shù)，稱為學(xué)習(xí)因子，Random是隨機(jī)函數(shù)，k是迭代次數(shù)。為防止粒子遠(yuǎn)離搜索空間，粒子的每一維速度vid還要被鉗位在[-vdmax，vdmax]之間，如果是有界問題，還有如下的約束條件，xid∈[xdmin，xdmax]，vdmax為預(yù)先設(shè)定的常數(shù)，xdmin和xdmax為定義域的邊界值，當(dāng)vid或(和)xid超出預(yù)定的邊界時(shí)，vid或(和)xid就等于其相應(yīng)邊界值。
公式中，pid為單一微粒取得最小ΔGmax時(shí)的xid，qgd為所有微粒取得最小ΔGmax時(shí)的xid，v為功率變化量矢量，x為功率矢量。ΔGmax為增益譜中與目標(biāo)增益之間的最大差值。如圖6中，目標(biāo)增益譜曲線為a，實(shí)際增益譜曲線為b，最大的差值即為ΔGmax。
前式只是微粒群算法的一個(gè)具體實(shí)例，其它微粒群算法的各種變體，可能在表達(dá)方法和形式上有所不同，但依然屬于本發(fā)明的權(quán)利要求范圍內(nèi)。
作為不同的實(shí)施例，本發(fā)明可在原放大單元的基礎(chǔ)上增加正向泵浦源、反向泵浦源或者雙向同時(shí)增加泵浦源，參見圖2-4。圖中C1、C2為環(huán)形器，23、33、43為光纖，PC為泵浦合波器，21、22、31、32、41、42為ISO，即光隔離器，34、44、45為光耦合器。圖中虛線框內(nèi)為增加的泵浦源。無(wú)論新增的泵浦源數(shù)目多少，皆能采用本發(fā)明加以調(diào)整。
權(quán)利要求
1.光纖通信系統(tǒng)放大單元升級(jí)調(diào)整方法，其特征在于，包括以下步驟1)增加至少一個(gè)泵浦源；2)檢測(cè)升級(jí)后的輸出端信號(hào)光的光功率增益譜，并以微粒群算法計(jì)算，根據(jù)計(jì)算結(jié)果調(diào)整泵浦光。
2.如權(quán)利要求1所述的光纖通信系統(tǒng)放大單元升級(jí)調(diào)整方法，其特征在于，所述微粒群算法為Tpid(k)＝Random(0，c1)[pid(k)-xid(k)]Tqid(k)＝Random(0，c2)[qgd(k)-xid(k)]vid(k+1)＝wvid(k)+Tpid(k)+Tqid(k)xid(k+1)＝xid(k)+vid(k+1)Vdmin≤vid(k)≤VdmaxXdmax≤xid(k)≤Xdmax。
3.如權(quán)利要求1所述的光纖通信系統(tǒng)放大單元升級(jí)調(diào)整方法，其特征在于，所述升級(jí)為增加正向泵浦源。
4.如權(quán)利要求1所述的光纖通信系統(tǒng)放大單元升級(jí)調(diào)整方法，其特征在于，所述升級(jí)為增加反向泵浦源。
5.如權(quán)利要求1所述的光纖通信系統(tǒng)放大單元升級(jí)調(diào)整方法，其特征在于，所述升級(jí)為增加正向泵浦源與反向泵浦源。
全文摘要
光纖通信系統(tǒng)放大單元升級(jí)調(diào)整方法，涉及光纖通信技術(shù)。本發(fā)明包括以下步驟1)增加至少一個(gè)泵浦源；2)檢測(cè)升級(jí)后的輸出端信號(hào)光的光功率增益譜，并以微粒群算法計(jì)算，根據(jù)計(jì)算結(jié)果調(diào)整泵浦光。本發(fā)明的有益效果是，能夠僅根據(jù)增益譜作為參數(shù)對(duì)升級(jí)的通信系統(tǒng)增益譜進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，無(wú)需考慮其他因素的影響，使放大單元能夠適應(yīng)新系統(tǒng)，解決了增加信號(hào)光路數(shù)后，系統(tǒng)放大單元的適應(yīng)性問題，具有智能、高效的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)H04B10/17GK101013922SQ20071004845
公開日2007年8月8日 申請(qǐng)日期2007年2月9日 優(yōu)先權(quán)日2007年2月9日
發(fā)明者姜海明, 謝康, 王亞非 申請(qǐng)人:電子科技大學(xué)