数字通信系统.pptx

会计学内容Simplepoint-to-pointlink传输系统要求：
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）；

器件和相关的特性参量：
1、单模光纤或多模光纤
（a）纤芯尺寸
（b）纤芯折射率剖面
（c）带宽或色散
（d）损耗
（e）数值孔径或模场直径2、LED或半导体激光器光源
（a）发射波长
（b）谱线宽度
（c）输出功率
（d）有效辐射区
（e）发射方向图
（f）发射模式数量3、pin或APD光电二极管
（a）响应度
（b）工作波长
（c）速率
（d）灵敏度
5.1.2链路的功率预算单元损耗：
中继距离:例5.1假定数据速率为20Mb/s，误码率为10-9（每发送109个比特，其错误最多为一个）。对于接收机，可以选择工作在850nm的SiPIN光电二极管。接收机所需要的信号功率为-42dBm，下面我们选择一个GaAlAsLED，使其能够把50微瓦（-13dBm）的平均光功率耦合进纤芯直径为50微米的尾纤，这样就允许有29dB的损耗。可以进一步假设尾纤与光缆的连接损耗为1dB，在光缆光-检测器的连接点上也有1dB的连接损耗。包括6dB的系统富余度，对于衰减为的光缆，其传输距离为：5.1.3展宽时间预算例5.3我们假定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升时延为14ns，如果我们选择的光纤有400MHzkm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：例5.4我们假定LD及其驱动电路有0.025ns(25ps)的展宽时间。采用谱宽为0.1nm、平均色散为2ps/(nm.km)的1550nm半导体激光器，在60km长的光纤上，总共有12ps（0.012ns)与GVD相关的展宽时间。假定基于InGaAs-APD的接收机有25GHZ的带宽，则可得接收机的展宽时间为0.14ns。把不同部分的展宽时间代入，可得到总的展宽时间为0.14ns。5.1.4系统设计方法
数字光纤通信系统一般分为无光纤放大器系统和有光纤放大器系统(需考虑光信噪比）。系统设计的主要问题是确定中继距离，尤其对长途光纤通信系统，中继距离的设计对系统的性能和经济效益影响很大。工程上常用的设计方法主要有三种：最坏值设计法、统计设计法和联合设计法。(1)最坏值设计法
最坏值设计法就是在设计再生段距离时，所有参数(包括光功率、光谱范围、光谱宽度、接收机灵敏度、光纤衰减系数、接头与活动连接器插入损耗等参数)均采用寿命期中允许的最坏值，而不管其具体的分布如何。
(2)统计设计法
统计设计法是利用光参数分布的统计特性更有效地设计再生段距离。与最坏值设计法相比，统计设计法可以延长再生段距离，但横向兼容性不再满足。
(3)联合设计法
在某些情况下，按标准的光接口参数值进行设计不能满足实际工程再生段距离，运营者需要仔细考虑设计中不满足光接口规范的主要方面。5.1.5系统设计考虑（1）PINorAPD
PIN具有结构简单，温度变化时性能稳定，成本低，偏置电压低于5V，而APD偏置电压在40V到几百V之间。而APD具有更高的灵敏度，具有接收更微弱光信号的能力。
（2）LEDorLD
激光器的输出谱宽比LED窄。波长在800nm和900nm的范围内，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，则在此波长区域使用LD。当波长在1300nm左右时，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，则该波长区域上的带宽距离积可以得到25(Gb/s).km。在1550nm波长区域内，单模光纤的极限带宽距离积可以得到500(Gb/s).km。

LD耦合进光纤链路的功率比LED要高出10dB到15dB。LD具有更长的无中继传输距离。但半导体激光器价格昂贵，而且需要复杂的驱动电路来控制温度。5.1.7单模光纤链路的传输距离5.1.8数字光通信系统优点
(1)抗干扰能力强，传输质量好。
(2)可以再生，传输距离远。
(3)数字系统采用大量的数字电路，容易集成，采用超大规模集成电路芯片使数字设备体积小，功耗低。线路编码是指使用一套规则把信号符号编排为一个特殊的格式。其主要功能是在数据流中引入冗余码，从而使信道干扰引起的误码最小。

三种常用的编码方式：
（1）非归零（NRZ）格式
（2）归零（RZ）格式
（3）相位编码（PE）格式NRZ-Ldatapattern长连1码引起的接收机基线漂移（由于接收机低频效