演示文稿光纤通信第三章接收机灵敏.pptVIP

放大器的输出噪声： 思路：输出就是升余弦频谱的波形，放大器和均衡滤波器的需要的传递函数由输入波形所决定。 Z为放大器的噪声参量 当前第30页\共有50页\编于星期五\4点 输入波形 矩形脉冲 高斯脉冲 指数形脉冲 2) 输出脉冲: 升余弦频谱脉冲 的计算 当 其余 当前第31页\共有50页\编于星期五\4点 3）假设Id为零，将输出端的计算等效到输入端 将信号和噪声功率同时除以 等效到输入端 除以 除以 除以 , 二次电子-空穴对数 初始电子-空穴对数 二次电子-空穴对数 除以 ，初始电子-空穴对数 入射光子数 乘以 ，光子数 光能量，具有能量的量纲 当前第32页\共有50页\编于星期五\4点 在输入端 与输出端的 相同 当前第33页\共有50页\编于星期五\4点 “0”码和“1”码的概率密度函数为： 令 当前第34页\共有50页\编于星期五\4点 令 当前第35页\共有50页\编于星期五\4点 BER和Q一一对应 Q含有信噪比的概念 对于“0”、“1”等概率码， 当前第36页\共有50页\编于星期五\4点 北京邮电大学顾畹仪 * （优选）光纤通信第三章接收机灵敏度 当前第1页\共有50页\编于星期五\4点 一、灵敏度计算的一般方法 1. 灵敏度的概念: 保证误码率为确定值的情况下所需要的最低接收平均光功率(dBm). 2. 一般方法 1）求总噪声的概率密度函数f0(x),f1(x) ; 2) 从概率密度函数出发计算误码率。 当前第2页\共有50页\编于星期五\4点 “0”码误判为“1”码的概率： “1”码误判为“0”码的概率： 误码率 计算BER 当前第3页\共有50页\编于星期五\4点 2、光接收机灵敏度计算方法 1）精确计算：从雪崩倍增实际的概率密度函数出发计算总噪声的概率密度函数，进而计算接收机的灵敏度。 2）高斯近似计算 假设雪崩倍增过程的概率密度函数为高斯函数，从而使总噪声的计算变得简单。 计算精度可保持在1dB范围内，满足工程设计的需要。 当前第4页\共有50页\编于星期五\4点 二、光电检测随机过程的统计特性 1、光子计数过程 1）泊松分布 2）光电检测过程的量子极限 条件：放大器不存在热噪声 光电二极管的量子效率为1，暗电流为零 光源的消光比为零 当前第5页\共有50页\编于星期五\4点 因为光源的消光比为零，所以“0”码时接收光功率为零，没有光生的电子-空穴对；Id = 0, 没有暗电流生成的电子-空穴对；放大器无噪声，没有热激励的电子-空穴对。 “0”码不会发生误判决，E01=0。 “1”误判为“0”码的概率等于接收“1”码时一个电子-空穴对也没有产生的概率。 当前第6页\共有50页\编于星期五\4点 2、雪崩光电检测随机过程的统计特性 雪崩光电检测随机过程的统计特性是非常复杂的。 时隙L内， gl = n 的概率是一个复杂的函数： 当前第7页\共有50页\编于星期五\4点 n个Pprob(?)的卷积 随机性：I. gl是随机的, 其概率密度函数是复杂的函数； II. N是随机的，即在时隙L内产生的初始电子- 空穴是泊松分布 结论：光电检测过程是非常复杂的随机过程。 当前第8页\共有50页\编于星期五\4点 三、接收机灵敏度的精确计算 1、方法 设Ns和Nd分别为每秒钟光生和暗电流生成的电子-空穴 对数，qn是放大器的高斯噪声归一化为二次电子-空穴对数 X的概率密度函数为： 当前第9页\共有50页\编于星期五\4点 放大器的噪声： 总噪声： 所以，总噪声的概率密度函数和灵敏度的精确计算是很复杂的。可以采用一些近似的处理方法,如切诺夫界限法、重要性取样法等。 当前第10页\共有50页\编于星期五\4点 2、切诺夫界限法（Chernoff Bounds） 1）矩母函数和半不变矩母函数 连续随机变量 ?的矩母函数 半不变矩母函数 离散随机变量 N的矩母函数 s是实参量 当前第11页\共有50页\编于星期五\4点 对于连续型随机变量 对于高斯型分布 对于泊松分布 当前第12页\共有50页\编于星期五\4点 求一实数s, 满足 2) 用矩母函数求误码率的上限 当前第13页\共有50页\编于星期五\4点 只要求出“0”码时总噪声的半不变矩母函数和它的导数，就能求出E0