第7章光纤传输系统祥解.ppt

第7章光纤传输系统 内容要求 7.1.1 调制 调制是用数字或模拟信号改变载波的幅度、频率或相位的过程。调制分相干调制和非相干调制； 非相干调制---改变载波的幅度； 相干调制---改变载波的频率或相位； 光通信系统中非相干调制有直接调制和外调制两种； 直接调制---信息直接调制光源的输出光强； 外调制---信息通过外调制器对连续输出光进行调制； 最常用的的光纤系统都是采用非相干的强度调制-直接检测(IM/DD)方式； 近来，采用偏振复用正交相移键控（PM-QPSK）调制，在接收端使用相干检测，能够实现在现有10 Gb/s光纤线路上传输40 Gb/s信号，这种相干检测受到重视。 IM/DD方式 在发送端，电信号直接调制（IM）光载波的强度； 在接收端，光信号被光电二极管直接探测（DD），从而恢复发射端的电信号。 图7.1.1 光通信采用的调制方式 图7.1.2 IM/DD方式实现图解 图7.1.3 频率调制以增加调制带宽换取信噪比的降低 图7.1.4 模拟副载波调制 图7.1.5 ASK、PSK 和 FSK 调制方式比较 例题7.1.1 脉冲信号对光强度调制 7.1.2 编码 对数字信号进行编码的理由是： (1)为了使接收再生电路把相位或频率锁定到信号定时上； (2)因为光接收机采用电容耦合，接收机不能对直流和低频分量响应，使长连零信号的幅度逐渐下降，经判决电路后会产生误码，如图7.1.3所示。 图7.1.3 光接收机电容耦合使长连零信号幅度下降导致判决产生误码 编码的目的 使输出的二进制码不要产生长连 “1” 或长连 “0”，而是使 “1” 码和 “0” 码尽量相间排列。 这样既有利于时钟提取，也不会产生因长连零信号幅度下降使判决产生误码。 图7.1.4 两种二进制编码 双二进制编码（DB）技术 双二进制编码（DB，Duo Binary）技术能使“0”和“1”的数字信号，经低通滤波后变换为具有3个值“1”、“0”和“?1”的信号。 这种技术与一般的幅度调制技术比较，信号谱宽减小一半，这就使相邻信道的波长间距减小，可扩大信道容量，近来受到人们的高度重视。 图7.1.7 各种二进制编码 SDH干线采用扰码的NRZ码 大多数高性能干线系统使用扰码的NRZ码，如 SDH 干线。 这种码型最简单，带宽窄，SNR 高，线路速率不增加，没有光功率代价，无需编码，只要一个扰码器即可，使其最适合长距离系统应用。 图7.1.8 调制和编码前后信道信噪比的关系 7.1.3 复 用 信道复用是为了便于光纤传输，把多个低容量信道以及开销信息，复用到一个大容量传输信道的过程。 在电域内，信号复用可分为时分复用（TDM）、频分复用（FDM）和码分复用(CDM)； 在光域内，信号复用有光时分复用（OTDM）、光频（波）分复用（OFDM，WDM）和光码分复用(OCDM)。 光纤通信系统为了充分发挥其宽带的优点，允许复用多个信道到一根光纤上。因此，复用后的多个信道共享光源的光功率和光纤的传输带宽。 副载波调制（SCM） 副载波调制是首先用信息信号调制一个比基带信号最高频率高几倍的载波 然后用该载波信号再去调制光波。 因为信号是用光波传输的，载波对光波而言只扮演着副载波的作用，所以这种技术就称为副载波调制（SCM，Subcarrier modulation）。 SCM分类 模拟调制 用输入模拟信号调制高频正弦波的过程叫模拟调制。在接收端基带信号的恢复是通过低通滤波器，滤除所有的高频成分而得到的。 频率调制 它是保持正弦载波的幅度不变，改变它的频率，使其成为输入信号电压的函数。 相位调制 它是保持正弦载波的幅度和频率不变，改变它的相位，而使其输出调制信号为输入信号电压的函数。 7.2 光调制 7.2.1 模拟强度光调制 7.2.2 数字强度光调制 模拟强度调制 数字强度调制 当调制信号是数字信号时，调制原理与模拟强度调制相同，只要用脉冲波取代正弦波即可。但是工作点的选择不同，模拟强度调制选在 P- I 特性的线性区；而数字调制选在阈值点。 7.3 电复用光纤传输系统 7.3.1 频分复用光纤传输系统 7.3.2 微波副载波复用（SCM）光纤传输系统 7.3.3 电时分复用的典型应用—SDH光纤传输系统 图7.3.1 电频分复用光纤传输系统原理图 7.3.2 微波副载波复用(SCM)光纤传输系统 SCM （Subcarrier Multiplexing）是一种新的、结合现有微波和光通信技术的通信系统。 众所周知，微波通信是使用多个微波载波经同轴电缆或自由空间传输多个信道（电频分复用）的技术。使用同轴电