本發(fā)明涉及光纖通信，尤其涉及一種光纖信道偏振旋轉(zhuǎn)模擬方法及系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
1、在光纖通信系統(tǒng)中，偏振損傷作為高速光信號傳輸?shù)暮诵膿p傷機(jī)理，已成為制約單模光纖傳輸容量與距離提升的關(guān)鍵瓶頸。偏振損傷，主要包括偏振模色散(polarizationmode?dispersion，pmd)、偏振態(tài)旋轉(zhuǎn)(rotation?of?state?of?polarization，rsop)以及偏振相關(guān)損耗(polarization?dependent?loss，pdl)。其中，rsop是指在光纖鏈路中，由于經(jīng)常受到自身以及外界環(huán)境影響，例如震動、彎曲，甚至極端天氣等，光纖雙折射引起傳輸?shù)墓庑盘柶駪B(tài)的變化，產(chǎn)生畸變。通常情況下，光纖鏈路的rsop在krad/s級別。但在極端條件下，例如雷電天氣下，雷電強(qiáng)電場和強(qiáng)磁場會在周圍大范圍內(nèi)的光纖產(chǎn)生的rsop高達(dá)mrad/s級別，繼而造成信號接收失敗或通信中斷。信號接收失敗的原因在于：rsop會造成接收端偏振態(tài)和發(fā)送端偏振態(tài)產(chǎn)生巨大差異，在接收端進(jìn)行偏振分束時(shí)，造成兩路信號的混疊，無法正確解調(diào)出調(diào)制信號。光信號進(jìn)入光纖之前，處于某一偏振態(tài)，由于隨機(jī)雙折射的作用，光信號的偏振態(tài)會隨傳輸一直在變化。rsop可看作是斯托克斯空間（簡稱s空間）偏振態(tài)的旋轉(zhuǎn)操作，對于光信號的偏振態(tài)作用相當(dāng)于偏振態(tài)之間的變換。三參量rsop描述模型隨時(shí)間變化，通常引起偏振態(tài)sop隨時(shí)間而改變，同時(shí)改變了向量主態(tài)方向。
2、現(xiàn)有研究針對rsop的概率密度分布服從瑞利分布時(shí)，在多數(shù)情況下與數(shù)值仿真結(jié)果擬合不理想，存在數(shù)學(xué)期望、峰值及概率密度分布（probability?density?function,pdf）方面的巨大差異?，F(xiàn)有研究針對rsop變化速率的概率密度分布的擬合曲線模型與rsop變化速率的概率密度分布數(shù)值仿真結(jié)果擬合不理想。因此，對rsop正確建模對于接收端“預(yù)判”發(fā)送端偏振態(tài)經(jīng)傳輸后的變化至關(guān)重要。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)對偏振態(tài)旋轉(zhuǎn)變化速率概率密度分布擬合不理想的問題，提出了一種光纖信道偏振旋轉(zhuǎn)模擬方法及系統(tǒng)，通過更新針對偏振態(tài)旋轉(zhuǎn)的統(tǒng)計(jì)分布提出的瑞利分布系數(shù)，得到總的輸出偏振態(tài)的統(tǒng)計(jì)分布即總光纖鏈路偏振態(tài)旋轉(zhuǎn)平均變化速率，使得輸出的總偏振態(tài)的統(tǒng)計(jì)分布和瑞利分布曲線完美擬合；有效提升數(shù)據(jù)分析結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性，即與實(shí)際仿真擬合更加貼切。
2、為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
3、第一方面，本發(fā)明提供一種光纖信道偏振旋轉(zhuǎn)模擬方法，該方法包括如下步驟：
4、配置包括第一偏振角、第二偏振角以及第三偏振角的二次項(xiàng)及交叉項(xiàng)，通過計(jì)算得到偏振態(tài)旋轉(zhuǎn)平均變化速率；
5、簡化偏振態(tài)旋轉(zhuǎn)平均變化速率；
6、設(shè)定二次項(xiàng)中的第一偏振角、第二偏振角以及第三偏振角的取值互質(zhì)并擬合簡化后偏振態(tài)旋轉(zhuǎn)平均變化速率，得到擬合系數(shù)；
7、簡化擬合系數(shù)并代入簡化后偏振態(tài)旋轉(zhuǎn)平均變化速率求得總光纖鏈路偏振態(tài)旋轉(zhuǎn)平均變化速率。
8、作為一種可能的實(shí)現(xiàn)方式，通過計(jì)算得到偏振態(tài)旋轉(zhuǎn)平均變化速率，具體為：將二次項(xiàng)及交叉項(xiàng)求和后開方，開方結(jié)果乘以加權(quán)系數(shù)，得到偏振態(tài)旋轉(zhuǎn)平均變化速率。
9、作為一種可能的實(shí)現(xiàn)方式，加權(quán)系數(shù)為光纖段數(shù)加1的開方。
10、作為一種可能的實(shí)現(xiàn)方式，光纖段數(shù)的取值范圍大于等于200，小于等于5000。
11、作為一種可能的實(shí)現(xiàn)方式，簡化偏振態(tài)旋轉(zhuǎn)平均變化速率是通過判斷并找出交叉項(xiàng)中的第一、第二偏振角的交叉項(xiàng)、第一、第三偏振角的交叉項(xiàng)以及第二、第三偏振角的交叉項(xiàng)與偏振態(tài)旋轉(zhuǎn)平均變化速率的相關(guān)度并依據(jù)相關(guān)度簡化偏振態(tài)旋轉(zhuǎn)平均變化速率。
12、作為一種可能的實(shí)現(xiàn)方式，依據(jù)相關(guān)度簡化偏振態(tài)旋轉(zhuǎn)平均變化速率，具體為，將相關(guān)度最低的含負(fù)對角相位差角頻率的項(xiàng)置0。
13、作為一種可能的實(shí)現(xiàn)方式，含負(fù)對角相位差角頻率的項(xiàng)，包括：第二偏振角二次配置項(xiàng)、第一、第二偏振角的交叉項(xiàng)以及第二、第三偏振角的交叉項(xiàng)。
14、作為一種可能的實(shí)現(xiàn)方式，擬合系數(shù)，包括第一偏振角二次配置項(xiàng)、第三偏振角二次配置項(xiàng)以及第一、第三偏振角的交叉項(xiàng)的系數(shù)。
15、作為一種可能的實(shí)現(xiàn)方式，簡化擬合系數(shù)，具體為將擬合系數(shù)中與0距離最近的系數(shù)置0。
16、第二方面，本發(fā)明提供一種光纖信道偏振旋轉(zhuǎn)模擬系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括相連的二次項(xiàng)配置單元、交叉項(xiàng)配置單元與求和單元，及分別與求和單元、加權(quán)單元相連的開方單元；
17、二次項(xiàng)配置單元，用于配置第一偏振角二次項(xiàng)、第二偏振角二次項(xiàng)以及第三偏振角二次項(xiàng)；
18、交叉項(xiàng)配置單元，用于配置第一、第二偏振角的交叉項(xiàng)、第一、第三偏振角的交叉項(xiàng)以及第二、第三偏振角的交叉項(xiàng)；
19、求和單元，將二次項(xiàng)配置單元以及交叉項(xiàng)配置單元求和；
20、加權(quán)單元，將開方單元的輸出乘以加權(quán)系數(shù)。
21、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所產(chǎn)生的有益效果在于：
22、本發(fā)明提出的一種光纖信道偏振旋轉(zhuǎn)模擬方法及系統(tǒng)，通過仿真模擬信號在光纖信道中的動態(tài)變化特性，再建立高精度數(shù)學(xué)模型，能正確評估偏振損傷對系統(tǒng)的真實(shí)影響，有助于進(jìn)一步設(shè)計(jì)出具有最佳性能的自適應(yīng)均衡濾波器。本發(fā)明提出的一種光纖信道偏振旋轉(zhuǎn)模擬方法及系統(tǒng)，更新了針對偏振態(tài)旋轉(zhuǎn)的統(tǒng)計(jì)分布提出的瑞利分布系數(shù)，得到總的輸出偏振態(tài)的統(tǒng)計(jì)分布即總光纖鏈路偏振態(tài)旋轉(zhuǎn)平均變化速率，使得輸出的總偏振態(tài)的統(tǒng)計(jì)分布和瑞利分布曲線完美擬合；有效提升數(shù)據(jù)分析結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性，即與實(shí)際仿真擬合更加貼切。本發(fā)明提出的一種光纖信道偏振旋轉(zhuǎn)模擬方法及系統(tǒng)，通過依據(jù)第一、第二偏振角的交叉項(xiàng)、第一、第三偏振角的交叉項(xiàng)以及第二、第三偏振角的交叉項(xiàng)與偏振態(tài)旋轉(zhuǎn)平均變化速率的相關(guān)度，以及擬合系數(shù)，兩次簡化偏振態(tài)旋轉(zhuǎn)平均變化速率，得到總光纖鏈路偏振態(tài)旋轉(zhuǎn)平均變化速率，能夠正確評估偏振損傷對系統(tǒng)的真實(shí)影響。
1.一種光纖信道偏振旋轉(zhuǎn)模擬方法，其特征在于，包括如下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖信道偏振旋轉(zhuǎn)模擬方法，其特征在于，所述通過計(jì)算得到偏振態(tài)旋轉(zhuǎn)平均變化速率，具體為：將二次項(xiàng)及交叉項(xiàng)求和后開方，開方結(jié)果乘以加權(quán)系數(shù)，得到偏振態(tài)旋轉(zhuǎn)平均變化速率。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光纖信道偏振旋轉(zhuǎn)模擬方法，?其特征在于，所述加權(quán)系數(shù)為光纖段數(shù)加1的開方。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的光纖信道偏振旋轉(zhuǎn)模擬方法，其特征在于，所述光纖段數(shù)的取值范圍大于等于200，小于等于5000。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖信道偏振旋轉(zhuǎn)模擬方法，其特征在于，所述簡化偏振態(tài)旋轉(zhuǎn)平均變化速率是通過判斷并找出交叉項(xiàng)中的第一、第二偏振角的交叉項(xiàng)、第一、第三偏振角的交叉項(xiàng)以及第二、第三偏振角的交叉項(xiàng)與偏振態(tài)旋轉(zhuǎn)平均變化速率的相關(guān)度并依據(jù)相關(guān)度簡化偏振態(tài)旋轉(zhuǎn)平均變化速率。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的光纖信道偏振旋轉(zhuǎn)模擬方法，其特征在于，所述依據(jù)相關(guān)度簡化偏振態(tài)旋轉(zhuǎn)平均變化速率，具體為，將相關(guān)度最低的含負(fù)對角相位差角頻率的項(xiàng)置0。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的光纖信道偏振旋轉(zhuǎn)模擬方法，其特征在于，所述含負(fù)對角相位差角頻率的項(xiàng)，包括：第二偏振角二次配置項(xiàng)、第一、第二偏振角的交叉項(xiàng)以及第二、第三偏振角的交叉項(xiàng)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖信道偏振旋轉(zhuǎn)模擬方法，其特征在于，所述擬合系數(shù)，包括第一偏振角二次配置項(xiàng)、第三偏振角二次配置項(xiàng)以及第一、第三偏振角的交叉項(xiàng)的系數(shù)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖信道偏振旋轉(zhuǎn)模擬方法，其特征在于，所述簡化擬合系數(shù)，具體為將擬合系數(shù)中與0距離最近的系數(shù)置0。
10.一種光纖信道偏振旋轉(zhuǎn)模擬系統(tǒng)，其特征在于，包括相連的二次項(xiàng)配置單元、交叉項(xiàng)配置單元與求和單元，及分別與求和單元、加權(quán)單元相連的開方單元；