《数字传输系统》ppt课件

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1、第八章数字传输系统功率预算和带宽分析线路编码技术噪声来源本章讨论的主要问题8.1点到点链路设计要求：1.预期(或可能)的传输距离2.数据速率或信道带宽3.误码率(BER)4.使用寿命系统性能分析：链路功率预算和信号展宽分析1.确定波长：-传输距离较短，可以选择800nm到900nm之间的波长-传输距离较远，可以选择1300nm或1500nm附近的波长2.联合考虑光纤链路的三个模块(接收设备、发送设备和光纤)-模块选择顺序为：检测器光源光纤链路-根据检测器的灵敏度和光源的发射功率决定链路中是否需要放大器链路功率预算：系统考虑综

2、合考虑光检测器的性能(如灵敏度)、复杂度和成本光检测器的选择APD-灵敏度高-成本相对较高-所需偏压高(40到几百伏)-需要温控pin-结构简单、成本低-所需偏压低(<5伏特)-无需温控1.LD的输出谱宽比LED窄-800nm~900nm：LED的谱宽和石英光纤的色散特性把带宽距离积限制在150(Mb/s)·km左右。要达到更高的数值，如2500(Mb/s)·km以上，则需要使用LD。-~1300nm：该区域光纤的色散很小，此时使用LED就可以得到1500(Mb/s)·km的带宽距离积。若采用InGaAs激光器，则该波长区域上的

3、带宽距离积可达到25(Gb/s)·km-~1550nm：单模光纤的带宽距离积可达到500(Gb/s)·km2.LD发光强度高，输出光束窄，LD耦合进光纤链路的功率比LED要高出10dB到15dB因此LD具有更长的无中继传输距离3.LD价格昂贵，而且需要温控光源的选择单模光纤不存在模间色散的问题被用于长途传输多模光纤则用于短途传输附加损耗：成缆损耗，连接损耗，弯曲损耗光纤的选择Pt链路功率损耗lc连接损耗Ps光源入纤功率L光纤长度Pr接收机灵敏度af光纤衰减系数点到点链路的功率损耗模型注：可以用于计算每个组成单元的损耗某系统数据速

4、率为20Mb/s，要求的误码率为10-9。其接收机为工作在850nm的Sipin光电二极管，灵敏度为-42dBm。系统光源为GaAlAsLED，它能把-13dBm的平均光功率耦合进纤芯直径为50mm微米的尾纤。于是系统允许有29dB的链路损耗。设每个连接点的连接损耗为1dB，且系统设计富裕度为6dB，那么对于衰减af，其传输距离可以由上式得到如果af=3.5dB/km，则传输距离为6km例链路损耗预算图示法器件/损耗参数(dB)输出/灵敏度/损耗功率富余度激光器输出3dBmAPD在2.5Gb/s时的灵敏度-32dBm允许损耗[3

5、-(-32)]35光源连接器损耗1dB34跳线+连接器损耗3+1dB30光缆损耗(60km)18dB12跳线+连接器损耗3+1dB8接收机连接器损耗1dB7例：链路损耗预算列表法假定一个1550nm的半导体激光器，其发送到尾纤的光功率为3dBm，一个InGaAsAPD在2.5Gb/s时灵敏度为-32dBm；一条60km长的光缆，衰减为0.3dBm/km。由于设备安装需要，在传输光缆的末端与SONET设备架之间的每个端口都需要一条短跳线，假定每条跳线有3dB的损耗。另外，假设每个光纤连接点上有1dB的连接损耗。展宽时间(risin

6、g-time)限制系统速率的四个主要因素为：1.发送机展宽时间ttx；2.光纤群速率色散(GVD)展宽时间tGVD；3.光纤模式色散展宽时间tmod；4.接收机展宽时间trx定义：链路总的展宽时间tsys等于每种因素引起的脉冲展宽时间ti的平方和的平方根：一般来说，一条数字链路的总展宽时间不能超过NRZ比特周期的70%，或不超过RZ比特周期的35%。系统展宽时间的定义及其影响因素发射机和接收机展宽时间发射机的展宽时间ttx主要取决于光源及其驱动电路，而接收机的展宽时间由光检测器响应时间和接收机电路的3dB带宽来决定。接收机电路可

7、以由一个具有阶跃响应的一阶低通滤波器来模拟：Brx为接收机3dB带宽，u(t)为阶跃函数。如果Brx以兆赫兹为单位，则接收机展宽时间为纳秒级：1.由群速率色散导致的展宽时间：D：平均色散系数；L：光纤长度；sl：光源半功率谱宽2.模式色散引起的展宽(多模光纤)B0表示1公里光缆的带宽(MHz)，q一般在0.5~1之间取值光纤展宽时间系统总展宽时间例：假定LED及其驱动电路有15ns的展宽时间。采用典型的40nm谱宽的LED，在6km的链路上可以得到与材料色散相关的21ns展宽时延。假定接收机有25MHz的带宽，则可得到接收机的上

8、升时延为14ns，如果光纤有400MHz·km的带宽距离积，而且q=0.7，则模式色散引起的光纤展宽时间为3.9ns。可以得到链路的展宽时间为：对于20Mb/s(50ns)的NRZ数字流，这个结果低于允许的35ns的最高上升时延。故这些器件的选择符合系统设计标准