第八章数字传输系统

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1、第八章数字传输系统H本章讨论的主要问题功率预算和带宽分析线路编码技术噪声来源8.1点到点链路信息源光发射机光纤光接收机用户端设计要求：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，选择800nm?l

2、900nm之间的波长■传输距离较远，选择1300nm或1550nm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T光源T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光检测器的选择综合考虑光检测器的性

3、能（如灵敏度）、复杂度和成本70pin■结构简单、成本低-所需偏压低（v5伏特）-无需温控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100-70-60一50-40-30-20-10Pr(dBm)60O54020O3(0P)o^sUSOFO工eu.^s1.LD的输出谱宽比LED窄-800nm〜900nm：LED+光纤BL〜150(Mb/s)-kmLD+光纤BL>2500(Mb/s)-km・〜1300nm：LED+光纤BL〜1500(Mb/s)-kmLD+光纤BJ>25(Gb/s)-km-〜1550nm：LD+光纤BL〜500(Gb/s)-km2

4、.LD发光强度高，输岀光束窄，LD耦合进光纤链路的功率比LED高出10dB到15dB,故具有更长的无中继传输距离3.LD价格昂贵，而且需要温控光纤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、弯曲损耗点到点链路的功率损耗模型发射机接收机连接器光源尾纤熔接点光纤连接器连接器f检测尾纤Pt=Ps-Pr=2lc+afL+redundance(6dB)匕链路功率损耗/连接损耗C光源入纤功率厶光纤长度匕接收机灵敏度勺光纤衰减系数注：损耗=101og^-(dB)可以用于计算每个组成单元的损耗某系统数据速率为20Mb/s,要求的

5、误码率为IO%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50微米的尾纤。于是系统允许有29cffi的链路损耗。设每个连接点的连接损耗为ldB,且系统设计富裕度为6dB,那么对于衰减勺，其传输距离可以由上式得到£=出—£=29dB=2(ldB)+Q/Z+6dB如I果勺二3.5dB/km,则传输距离为6km链路损耗预算图示法-10②I・13dBm-14dBm从LED耦合进尾纤的功率1:二^二二二二二二+连接器损耗耦合进光缆的功率丁3.5dB/kni的光缆损耗(ump)

6、<吞由光缆和熔接点带来的总损耗・21dB预期的传输距离30①-40-35dBmL丄丄6dE的系统余量1.t・41dBm）一•二二二土二二二二二二二二5：连接器损耗pin接收机灵敏度-42dBm01234；距离（公里）例：链路损耗预算列表法假定一个1550mn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/kmo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。

7、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■-32)135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展宽时间(rising-time)矩形脉冲J［系统展宽时间的定义及其影响因素限制系统速率的四个主要因素为：1.发射机展宽时间心2.光纤群速率色散(GVD)展宽吋间tGVD；3.光纤模式色散展宽时间/加4.接收机展宽时间以定义：链路总的展宽时间知等于每种因素引起的脉冲展宽时间百的平方和的平方根：'(N

8、hys=为；I/=1丿一般来说，一条数字链路的总展宽时间至多不能超过NRZ比特周期的70%,或不超过RZ比特周期的35%Ojq发射机和接收机展宽时间①主要取决于光源及其驱动电路，而匚由光检测器响应时间和接收机电路的3dB带宽来决定。接收机电路可以由一个具有阶跃响应的一阶低通滤波器来模拟：g(0=[1-exp(-2虜J)]M)B壮为接收机3dB带宽，"⑴为阶候函数。接收机展宽时间为：350»光纤展宽时间1.由群速率色散导致的展宽时间：^GVDUDLb九D：平均色散系数；L：光纤长度；巧：光源半功率谱宽2.模式色散引起的展宽(多模光纤)440/mod3。