光纤通信第4章课件.ppt

第 4 章光端机 4.2 光接收机 4.3线路编码  译码器与编码器基本相同，只是除去组别控制部分。 译码时，把送来的已变换的4B信号码流，每4比特并联为一组， 作为PROM的地址，然后读出3B码，再经过并 - 串变换还原为原来的信号码流。  其他的mBnB码编译码电路原理相同，只是电路复杂程度有所区别而已。  4.3.3插入码 插入码是把输入二进制原始码流分成每m比特(mB) 一组，然后在每组mB码末尾按一定规律插入一个码，组成m+1个码为一组的线路码流。根据插入码的规律，可以分为mB1C码、mB1H码和mB1P码。  1. 插入码的编码原理 mB1C码：把原始码流分成每m比特(mB)一组，然后在每组mB码的末尾插入1比特补码（反码），这个补码称为C码，所以称为mB1C码。补码插在mB码的末尾，连“0”码和连“1”码的数目最少。 图 4.18 计算误码率的示意图 码元被误判的概率，可以用噪声电流(压)的概率密度函数来计算。如图4.18所示，I1是“1”码的电流，I0是“0”码的电流。 Im是“１”码的平均电流，而“0”码的平均电流为0。D为判决门限值，一般取D=Im/2。在“１”码时，如果在取样时刻带有噪声的电流I1D，则可能被误判为“0”码；在“0”码时，如果在取样时刻带有噪声的电流I0D，则可能被误判为“１”码。要确定误码率，不仅要知道噪声功率的大小，而且要知道噪声的概率分布。 光接收机输出噪声的概率分布十分复杂，一般假设噪声电流(或电压)的瞬时值服从高斯分布，其概率密度函数为 式中x是代表噪声这一高斯随机变量的取值， 其均值为零，方差为σ2。  (4.8) 在已知光检测器和前置放大器的噪声功率，并假设了噪声的概率分布后， 现在可以分别计算“0”码和“１”码的误码率了。  在发“0”码时， 平均噪声功率N0=NA，NA为前置放大器的平均噪声功率。 这时没有光信号输入，光检测器的平均噪声功率ND=0(略去暗电流)。由式得到发“0”码的条件下噪声的概率密度函数为 根据误码率的定义，把“0”码误判为“1”码的概率， 应等于I0值超过D值的概率，即 式中x=I0/ 在发“1”码时，平均噪声功率N1=NA+ND。ND是在放大器输出端光检测器的平均噪声功率。这时噪声电流的幅度为I1-Im，判决门限值仍为D，则只要取样值Im-I1Im-D或I1-ImD-Im，就可能把“１”码误判为“0”码。所以，把“1”码误判为“0”码的概率为： 式中y=(I1-Im)/ 。  式中 Q= Q= Q称为超扰比，含有信噪比的概念。它还表示在对“0”码进行取样判决时，判决门限值D超过放大器平均噪声电流 的倍数。  “0”码和“1”码的误码率一般是不相等的，但对于“0”码和“1”码等概率的码流而言，一般认为Pe,01=Pe, 10时，可以使误码率达到最小。因此，总误码率(BER)可以表示为 （4.12） 图4.19 误码率和Q的关系 由此可见，只要知道Q值，就可根据式(4.12) 的积分求出误码率，结果示于图4.19。例如： Q=6, BER≈10-9 Q≈7， BER=10-12。 4.2.4灵敏度 灵敏度是衡量光接收机性能的综合指标。 灵敏度Pr： 在保证通信质量(限定误码率或信噪比)的条件下， 光接收机所需的最小平均接收光功率〈P〉min，并以dBm为单位。由定义得到 Pr=10lg (4.14) 灵敏度表示光接收机调整到最佳状态时，能够接收微弱光信号的能力。提高灵敏度意味着能够接收更微弱的光信号。 1. 理想光接收机的灵敏度 假设光检测器的暗电流为零，放大器完全没有噪声，系统可以检测出单个光子形成的电子 - 空穴对所产生的光电流， 这种接收机称为理想光接收机。其灵敏度只受到光检测器的量子噪声的限制。  首先考虑理想光接收机的误码率。当光检测器没有光输入时， 放大器就完全没有电流输出，因此“0”码误判为“１”码的概率为0，即Pe, 01=0。产生误码的惟一可能就是当一个光脉冲输入时，光检测器没有产生光电流，放大器没有电流输出。 这个概率，即“1”码误判为“0”码的概率Pe, 10=exp(-n)，n为一个码元的平均光子数。当“0”码和“1”码等概率出现时，误码率为 Pe=