（通信与信息系统专业论文）高速突发模式光接收机的设计与仿真分析.pdf

摘要 随着多媒体信息流量爆炸式增大，采用无源光网络p o n i j , 经成为宽带接入的 趋势。目前主要有a p o n 、e p o n 、g p o n 系统。g p o n 又由于高效的带宽利用率 而成为目前最为理想的宽带接入网技术。在g p o n 中，上行信号为速率达到 1 2 5 g b i t s 的突发光信号，可日益增长的带宽需求迫使系统提供更高的上行速率， 因此3 1 2 5 g b i t s 有可能成为下一代g p o n ( n g p o n ) 的上行速率，这给适用于下 一代g p o n 的突发模式光接收机的设计增加了难度。本文在分析现有突发接收技 术的基础上，以交流耦合突发模式接收机为主要研究对象，在大电容交流耦合 和小电容交流耦合两种情况下，分别提出了两种针对3 1 2 5 g b i t s 速率的高速突发 模式接收机设计方案，利用s i m u l i n k 仿真平台对方案进行可行性分析。 论文主要工作如下： l 、本文对g p o n 的结构进行了研究，重点分析了g p o n 系统上行突发信号的 数据包结构和码型特点，概括出突发模式光接收机，特别是高速突发模式接收 机的设计难点以及存在的问题。 2 、在分析现有的突发接收关键技术的基础上，主要考虑耦合电容大小对交 流耦合接收机幅值恢复部分的影响，提出了两种适用于高速突发信号接收的交 流耦合突发模式接收机方案。第一种采用较大的耦合电容，保证信号在接收中 不会有太大的低频损耗，在耦合电路之后采用高速复位开关的方式来加快耦合 电容的充放电速度，避免在信号接收过程中大数据包吞没小数据包；第二种采 用较小的耦合电容，用频率补偿等技术通过对接收机的主放大器进行改进来实 现突发接收。 3 、利用s i m u l i n k 仿真平台，本文首先对高速突发信号发射系统进行了建 模，通过仿真结果证明了该模型能产生符合g p o n 上行信号特点的突发信号。其 次对提出的两种设计方案分别进行仿真模型搭建，在3 1 2 5 g b i t s 的速率下，通过 对模型在响应时间、消光比和抖动等方面的仿真分析，验证了方案的可行性。 4 、通过深入研究突发模式光接收机的误码率和信道利用率，对所提突发模 式光接收机方案在这两方面进行性能分析。 关键词：g p o n ，交流耦合，时间常数，模式依赖抖动( p d j ) ，突发误码率 a b s t r a c t ap a s s i v eo p t i c a ln e t w o r k ( p o n ) i sr e g a r d e dm o r ea n dm o r ea st h eu l t i m a t e s o l u t i o nf o rb r o a d b a n da c c e s s ，b e c a u s eo ft h eb l o o m i n go fo p t i c a lc o m m u n i c a t i o n s a n dt h ea d v a n t a g e so ft h ep o n sa r c h i t e c u r e t h e r ea r ev a r i o u sk i n d so fp o n t e c h n o l o g i e si n c l u d i n gb p o n ，e p o na n dg p o n ，a n dg p o n i st h em o s ti d e a la c c e s s t e c h n o l o g yr e l a t e dt on e x tg e n e r a t i o nn e t w o r k ，w h i c hp o s s e s sm a n yc r i t i c a l a d v a n t a g e ss u c ha sh i g hr a t e ，l o n gh a u ld i s t a n c e ，h i g he f f i c i e n c ya n df l e x i b l e r e t r a c t i l i t y d u et ot h em u l t i p o i n t - t o - p o i n tn a t u r eo ft h eu p l i n k ，t h eu p s t r e a md a t a t r a n s m i s s i o ni nag p o ns y s t e mi sb u r s t - m o d ea tt h er a t eo f1 2 5 g b i t s b u tt h er a t eo f 1 2 5 g b i t si sh a r dt os a t i s f yt h en e e d i n go fb a n d w i d t h s ot h er a t eo f3 12 5 g b i t s b e c o m e sam i d d l er a t eo ft h et r a n s i t i o na san e x t g e n e r a t i o np o n ( n g p o n ) t e c h n o l o g y b u tt h i sn a t u r eb r i n g sm a n yc h a l l e n g e sf o rt h ed e s i g no ft h eb u r s t - m o d e r e c e i v e r c o m p a r e d w i t ht h eb u r s t m o d er e c e i v e ru s e d b e f o r e ，a c c o u p l i n g b u r s t m o d er e c e i v i n gs o l u t i o nw i t hal a r g et i m ec o n s t a n ta n ds m a l lt i m ec o n s t a n ta r e p r o p o s e di n t h i sp a p e rf o rg p o n t h ee f f e c to ft h e s es c h e m sh a v eb e e nt a s t e db y s i m u l a t i o na tt h er a t eo f3 12 5 g b i t s ，m a d eo nam a t l a b s i m u l i n kp l a t f o r m ，a n d t h es i m u l a t i o nr e s u l t sa r ep r o v i d e dt os h o wt h ef e a s i b i l i t yo ft h es c h e m e m a i nr e s e a r c h so ft h e s i si sa sf o l l o w s ： ( 1 ) t h et h e s i s r e s e a r c h so nt h eb a s i ca r c h i t e c t u r ea n dt h eo p e r a t i o n a l p r i n c i p l e a n d ，a n a l y z e st h ed a t ap a c k e ts t r u c t u r ea n dc o d e - m o d e lf e a t u r e so fg p o n s y s t e m ，s u m m a r i z e sd i f f i c u l t i e sa n dt h ee x i s t e n tp r o b l e m so ft h eh i g hs p e e d b u r s t m o d er e c e i v e r ( 2 ) b a s eo na na n a l y s i so fb u r s t m o d er e c e i v i n gt e c h n o l o g y ，a n dc o n s i d e rt h e p e r f o r m a n c eo ft h ec o u p l i n g c a p a c i t o r ，t w o a c c o u p l i n gb u r s t - m o d er e c e i v i n g s o l u t i o n sa r ep r o p o s e d t or e d u c et h el o w - f r e q u e n c yd i s t o r t i o n ，t h ef i r s ts c h e m e e m p l o y st h ea c c o u p l e dc i r c u i tw i t l lal a r g et i m ec o n s t a n t ；ah i g h s p e e dr e s e ts w i t c h i sa l s oa d o p t e dt op r o m o t ec h a r g ea n dd i s c h a r g i n g e f f i c i e n c yo ft h ec o u p l i n g c a p a c i t o r t h es e c o n ds c h e m ee m p l o y san e wd e s i g ns c h e m eo fm a i na m p l i f i e ru s e d n b yt h ea c c o u p l e dc i r c u i tw i t has m a l lt i m ec o n s t a n tt or e d u c et h er e s p o n s et i m e ( 3 ) t h ee f f e c to ft h et r a n s m i t t e rs i m u l a t i o nm o d u l ea n dt h e s ea c - c o u p l e d b u r s t m o d er e c e i v e r sd e s i g n e db yt h i sp a p e rh a v e b e e nt a s t e db ys i m u l a t i o n ，m a d eo n am a t l a b s i m u l i n kp l a t f o r m ，s i m u l m i o na n a l y s i so f j i t t e r ，e xa n dr e s p o n s et i m eo f t h er e c e i v e ri sa l s op r e s e n t e di nt h i sl e t t e r a n dt h es i m u l m i o nr e s u l t sa l ep r o v i d e dt o s h o wt h ef e a s i b i l i t yo ft h e s es c h e m e s ( 4 ) b a s e do nt h ed e e pr e s e a r c h so nt h eb e ra n dt h ec h a n n e lu t i l i z a t i o no ft h e b u r s t - m o d er e c e i v e r s ，t h ea r t i c l ea n a l y s e st h ep e r f o r m a n c eo ft h e s eh i 曲s p e e d b u r s t m o d er e c e i v e r sd e s i g n e db e f o r e k e yw o r d s ：g p o n ，a c - c o u p l i n g ，t i m ec o n s t a n t ，t h ep a t t e md e p e n d e n tj i t t e r ( p d j ) ， b e r i i i 独创性声明 本人声明，所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的 研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含 其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得武汉理工大学或其它教 育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任 何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 研究生( 签名) ：逊日期巡：! ：兰 关于论文使用授权的说明 本人完全了解武汉理工大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有 权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅 和借阅。本人授权武汉理工大学可以将本学位论文的全部内容编入有关数据库 进行检索，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存或汇编本学位论文。同时 授权经武汉理工大学认可的国家有关机构或论文数据库使用或收录本学位论 文，并向社会公众提供信息服务。 ( 保密的论文在解密后应遵守此规定) 研究生( 签名) ：逊导师( 签名) ：日期塑1 7 ：j ! 兰 武汉理工大学硕士学位论文 第1 章绪论 1 1 课题研究背景和意义 我国目前的宽带用户多数使用的是x d s l 或光纤等接入技术，但随着i p t v 、 网络游戏等高带宽业务的出现，个人及家庭用户对接入带宽的需求将进一步增 加，显然现有的以x d s l 为主的接入方式难以满足用户对高带宽、双向传输能力、 安全性及低成本等方面的要求。作为最适宜宽带视频和互动业务的、任何金属 线接入技术都无法比拟的、固定接入的最佳接入方案f t t x 在网络发展的需求下 逐渐成熟【1 1 。而无源光网络( p o n ) 作为点到多点的光纤接入技术，被认为是实 现光纤入户( f t t h ) 的主要发展趋势。 与点到点的有源光网络相比，p o n 的主要特点在于维护简单，成本较低和较高 的传输带宽。p o n 的具体实现大致可以分为：基于a t m 传输协议的a p o n 、基于以 太网的e p o n 以及g b “以上速率的g p o n = 种解决方案l z j 。在以上三种方式中， g p o n 由于具有高带宽、高效率、多业务统一支持、良好的互通性和可管理性等众 多优点，正在被越来越多的主流运营商视为构建全业务宽带网络的理想技术。尽管 g p o n 系统中上行速率可达1 2 5 g b i t s ，但是随着社会公共领域中如可视电话、视频 监控以及一些互动业务如远程医疗、远程教育等技术的推广应用，整个社会正步入 一个带宽高消费的时代，更高的带宽需求迫使系统提供更快的上行速率，因此各方 面正在积极地实施和发展下一代g p o n ( n g p o n ) 例，在下一代g p o n 中，上行速 率将达到1 0 g b i 佻。为了节约成本，如何利用现有的p o n 系统来部署下一代g p o n 成为迫切要解决的问题，且直接由1 2 5 g b i t s 上升到1 0 g b i 洮存在很多技术难题，因 此业界普遍看好将3 1 2 5 g b i t s 速率通过四路的波分复用到1 0 g b i 低速率的方案。 g p o n 的结构与其他p o n 系统一致，主要由o l t 、o d n 和o n u o n t 组 成。由于系统中上行传输突发信号，对o l t 而言，如何实现突发信号的有效接 收至关重要，而3 1 2 5 g b i t s 上行速率又给突发信号的接收提出了新的挑战。如 果采用专用芯片，不仅会增加成本，而且会延长开发周期，最好的方式是对现 有接收技术进行改进。本课题以现有交流耦合突发接收技术为主要研究目标， 通过对其进行一定改进来实现高速突发信号的接收，在加快o l t 的开发，降低 武汉理j = 大学硕士学位论文 下一代g p o n 的部署成本、减小在光通信器件领域我国与国际水平的差距和促 进我们民族光通信产业的发展都有非常重要的意义。 1 2 国内外的发展现状与研究动态 g p o n 技术发展的驱动力来自于市场和技术两方面。从市场驱动力看，电 信竞争的加剧是p o n 发展的市场驱动因素，运营商都在利用光接入这种终极接 入手段争夺市场。其次，光纤光缆价格的不断下降为光纤接入的大规模发展创 造了条件。从技术驱动力角度看，i p t v 、多媒体信息服务、高清晰视频监控等 视频应用的需求以及高速上网等来自业务方面的需求，必然要求宽带接入能够 提供更高的接入速率，因此g p o n 技术在全球迅速发展起来。而且随着标准的 进一步完善和产业链的不断扩大，g p o n 技术在先进性和多业务承载能力等方 面的优势得到了全面体现，已经成为运营商宽带部署的主流。从价格方面比较， g p o n 已经低于e p o n ，并具备下降空间，颠覆了以往的g p o n 极为昂贵的观念。 如果说2 0 0 8 年以前还是e p o n 与g p o n 之争的话，那么2 0 0 8 年以后“如何规模部 署g p o n ”、“g p o n 的下一代技术”将成为流行话题。而且p o n 的两个主要的 标准化组织i e e e 和i t u t 现在都在积极开发下一代g p o n 标准。 目前突发模式光接收技术由国外厂家如朗讯、美国光通信公司和日本等少 数发达国家几个公司垄断。其中朗讯公司的产品采用包含复位信号的自适应判 决门限突发模式接收技术，美国光通信公司的产品采用微分电路和施密特触发 器来实现突发信号的接收。尽管e p o n l 2 5 g b i t s 突发模式光收发模块在国外已 经有多家公司推出商品，但是对于g p o n ，目前还没有公司公开发售适用于上 行速率为1 2 5 g b i t s 的突发模式光接收芯片，美国和欧洲的一些系统设备公司大 多都是自行开发芯片和模块，突发模式光接收模块并不对外出售。爱立信公司 曾于2 0 0 8 年推出具有业界最高的交换性能和用户密度的1 0 g p o n 产品，突出的 特点是下行速率达到1 0 g b i t s ，上行速率达到1 2 5 g b i t s 。就国内来说，深圳市 易飞扬通信技术有限公司推出过g n u 3 4 2 4 敞p g 系列模块，该模块为g p o n 光 网络单元设计，能处理上行速率为1 2 4 4 g b i t s ，下行速率为1 2 5 g b i t s 或 2 4 8 8 g b i t s 。由于研制光突发模式接收技术的相关文献资料也主要集中在国外， 国内还没有开创性的文章出现，因此对于突发模式光接收机的研究还处于初始 阶段，特别是在3 1 2 5 g b i t s 的高速情况下。 2 武汉理工大学硕士学位论文 1 3 现有突发模式光接收技术综述 1 3 1g p o n 上行突发信号的结构与特点 在g p o n 系统中，上行方向采用的是t d m a 技术，由于从o n u 发送的上 行数据包，在传输途中因路径不同而受不同的环境温度、传输衰减的影响，使 得到达o l t 的信号是特殊的突发信号。与连续信号相比，突发信号有如下特征： 1 信号幅度的不均衡；2 数据流中其相位也不均衡：3 有长连“0 ”和长连“l ” 出现【4 1 。图1 1 所示为协议g 9 8 4 2 规定的g p o n 上行数据包结构【5 1 。 薏鬣b i t 断s )差送使1 6b i t 能s 幅度恢复 数据恢复丐瑟( 最嘉12 荷5 i 0 即电子开关继续合上，耦台电容充分充电以实现接收机对数据包的接 收，从而验证了此接收方案的町行性。图2 1 6 中( a ) 与( b ) 分别为图2 - 1 5 中数据包头和包尾的局部波形图。 i 岫 l 阻啊。一啊 i 咖。啊栅糖哪岫 图2 一i5g p o n 中的仿真结果显i 武汉理：人学硕士学位论文 ( a ) 数据包头部分仿真结果 ( b ) 数据包尾部分仿真结果 | 冬12 一1 6g p o n 中仿真结果的局部波形 23 大电容交流耦合突发模式光接收机仿真分析 2 31 耦合电容最小值与模式依赖抖动( p d j ) 的关系 交流耦台突发接收机中耦合电容的大小直接影响突发接收效果本文提出的是 大电容耦合方案，故祸台电容最小值的确定就尤为重要。由干信号中包含有长连0 和长连“1 ”的数据码流经过大电容耦合后，低频分量被削弱，模式依赖抖动 ( p a t t e r n - d e p e n d e n t j i t t e r ，p d j ) 的产生不可避免。这种抖动主要表现为脉冲顶部跌 落，而且长连0 或长连“l ”持续的时创越长，脉冲顶部跌落就越明显。 要限制这种项部跌落只要设置适当的低频截止频率即可。因此本文从允许的脉 冲顶部跌落来f 算最小的耦合电容值。由图2 一1 2 所示可知，其电路的零状态响应为： “r2 “一8 r 2 - 2 、 其中蚱表示输出负载上的电压；虬表示驱动直流电压源的振幅：f = r c 是 电容时间常数：设v 为脉冲项部跌落，则山( 2 - 2 ) 可得： 武汉理1 ，大学硕士学位论文 坐：l p _ | ( 2 3 ) “。 输入信号由直流成分和交流成分叠加而成，当响应稳定以后，直流成分被 滤除掉而j 剩下交流信号，因而虬墩叩，于是得： 罢：o5 0 一p ) ( 2 4 ) v p - p 如粜允许的最大脉冲项部跌落a v v , , 。= 6 ，将其代入式( 2 - 4 ) ，可以得 到耦合电路时 日】常数r 与连续数字码持续时日jt 的关系武： r = 78 t ( 2 5 ) 为方便起见，本文取8 t除了考虑从允许的抖动确定耦台电容的最小值 外还需要确定耦合电容的最大值，耦合电容的最大值是根据数据包的保护时 间和接收机的闽值电平建立时间，即响应时间来估算的。 2 32p d j 的累积效应分析 为了验证公式( 2 5 ) ，对图2 13 所示的仿真模型进行仿真。仿真 ，采用7 阶 伪随机码即连续码k 不超过7 b i t ，仿真时取7 b i l 。由公式( 2 - 5 ) 可知，仿真模 型中的耦合时间常数设为5 6 b i t ，得到的结果如图2 1 7 所示。 剐2 - 1 7 u s 、u c 、u r 的仿真输出波形图 武汉理工大学硕士学位论文 图2 1 7 中第一个、第二个和第三个波形分别显示的是u s 、u c 、u r 的仿真输 出波形。从u c 的仿真输出波形可以看出，当“1 ”到来的时候，耦合电容开始充 电；当“o 到来的时候，电容就放电。那么对于7 位长连“1 序列来说，它所 引起的顶部跌落为： 生：u im u 2 0 0 5 2 - 0 0 4 6 ：6 ( 2 6 ) 一= 一一= n 丫， i - hj 一pv p 叩 o 1 该结果与前面估计的一致，从而验证了式( 2 5 ) 的可靠性。然而由图2 1 7 观察发现，信号经过高通电路后的抖动比式( 2 6 ) 所示的顶部跌落大得多，即： a v u 3 一u 40 0 5 4 0 0 4 4 v 伊v 伊 0 1 = 1 0 ( 2 7 ) 这是因为模式依赖抖动一方面直接表现在由连续数字码引起的脉冲顶部跌 落，另一方面又表现在信号的不平衡度。对g p o n 来说，信道采用的是n r z 码， 而一般n r z 信号的不平衡度是指在单位时间内“0 ”和“l ”的个数之差【1 5 , 1 6 】。 因此需要考虑模式依赖抖动的累积效应来对信号的不平衡度进行判断，即本文 提出采用累积长度的概念进行描述。 对于已知的二进制n r z 序列，从0 时刻开始对“0 ”、“l 计数，若出现 “o ”则减l ，表示耦合电容放电；若出现“l 则加l ，表示耦合电容充电。本 文仿真采用7 阶伪随机码： 0 1 0 0 1 0 0 1 1 0 1 0 0 1 1 1 1 0 1 1 1 0 0 0 0 1 l l l l l l 0 0 0 1 1 1 0 1 1 0 0 0 1 0 1 0 0 1 0 1 1 1 1 1 0 1 0 1 0 1 0 0 0 0 1 0 1 1 0 1 1 1 1 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 0 1 1 0 0 1 1 0 0 0 0 0 1 1 0 1 1 0 1 0 1 1 1 0 1 0 0 0 1 1 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 0 0 。 其累积效应就表现为：1 ，0 ，1 ，2 ，1 ，2 ，3 ，2 ，1 ，2 ，1 ，2 ，3 ， - 2 ，- l ，0 ，l ，0 ，l ，2 ，3 ，2 ，1 ，0 ，1 ，0 ，l ，2 ，3 ，4 ，5 ，6 ，5 ，4 ，3 ，4 ， 5 ，6 ，5 ，6 ，7 ，6 ，5 ，4 ，5 ，4 ，5 ，4 ，3 ，4 ，3 ，4 ，5 ，6 ，7 ，8 ，7 ，8 ，7 ， 8 ，7 ，8 ，7 ，6 ，5 ，4 ，5 ，4 ，5 ，6 ，5 ，6 ，7 ，8 ，9 ，8 ，7 ，8 ，9 ，1 0 ，9 ，8 ， 9 ，8 ，9 ，8 ，9 ，1 0 ，9 ，8 ，9 ，8 ，7 ，6 ，5 ，4 ，3 ，4 ，5 ，4 ，5 ，6 ，5 ，6 ，5 ， 6 ，7 ，8 ，7 ，8 ，7 ，6 ，5 ，6 ，7 ，6 ，5 ，6 ，5 ，4 ，3 ，4 ，3 ，2 ，l ，0 ，1 。其 中，最大值是1 0 ，最小值是3 ，由此可得相对累积长度为1 3 ，即累积抖动的大 小相当于1 3 b i t s 。将这个数值代人公式( 2 4 ) 得： a 1 ，一三一旦坐 二= o 5 ( 1 一e7 ) = o 5 ( 1 一e6 0 m ) = 9 7 4 ( 2 - 8 ) y p p 其中，6 0 b i t 是本文预先设置的仿真系数。该结果与从仿真图中估算得到的 1 9 武汉理1 人学硕+ 学位论文 1 0 非常接近。因此，模式依赖抖动的大小应该用累积效应下的相对累积长度来 计算。而g p o n 系统中的码型是规定的，累积k 度n f v 圳, t 算出束，耦合时b j 常 数就可以山公式( 2 - 4 ) 来确定。 233 响应时间的仿真分析 响应时间与信号幅度的关系 通常信号都包含直流成分和交流成分。在前导码时i 内，信号通过耦合电 容时，其直流成分将对耦台电容进行充电，而耦合电容充分充电到信号均值屯 平的时问就足响应时间【l “。由于突发信号中的数据包幅度有大有小。针对信号 幅度是否会影响响应时间的问题进行了仿真分析，即分别对幅度较大的数据色 和幅度较小的数据包两种情况进行仿真，得到图2 1 8 、2 1 9 所示的仿真结果圈。 图2 - 1 8 大数据包下u s 、u c 、u r 的仿真输出波形 图2 1 9 小数据包下u s 、uc 、u r 的仿真输出波形 武汉理工大学硕士学位论文 对于大数据包情况，从图2 18 上大概估计响应时间为： ，= ( 3 0 5 2 9 ) x l o 。s = 1 5 0 n s = 1 5 0 b i t ( 2 9 ) 对于小信号情况，从图2 1 9 上大概估计响应时间为： f = ( 4 3 5 - 4 2 ) x l 旷s = 1 5 0 n s = 1 5 0 b i t ( 2 1 0 ) 由此可以得出结论：该方案下的突发模式光接收机的响应时间和信号的幅 度没有关系。 响应时间与消光比的关系 由前述分析可知，响应时间是建立在对直流成分的响应之上，那么针对图 2 1 2 所示的电路图，由一阶高通阶跃响应表达式可得： _ 一三 = = 1 一口r( 2 1 1 ) u s 与之前求抖动时候的用的公式( 2 3 ) 不同，这时u 。表示信号中的直流成分 的大小，即平均值。假设交流信号对电容充放电引起的抖动为： 竺：七0 k 1 ( 2 1 2 ) 一= 疗 l k z l z ， 当电容充电到“。= “。嘲一o 5 v 的时候认为充电完成1 9 _ 2 1 1 。于是推得方程组： 竺：七，0 七 1 y p p u 。= “。- 0 5 a v ( 2 1 3 ) 型l ：1 - e 。； u m 删， 又消光比为： 积：u m e a n - - 0 s v p p ( 2 1 4 ) u 。h + o 5 v 彤 所以响应时间和消光比的关系为： f = 一( 1 i l ( 丽1 - e r ) + i n k ) f ( 2 - 1 5 ) 假设，当允许抖动竺：七：o 1 ，e r ：o 1 ，r ：6 0 b i t 时，代入式( 2 1 5 ) 得 y p p t ：1 5 0 b i t ；当允许抖动竺：七：0 1 ，e r ：0 2 ，f ：6 0 b i t 时，t = 1 6 2 b i t ；当允许抖 ，印 动尘：七：o 1 ，e r ：0 3 ，f ：6 0 b i t 时，t = 1 7 5 b i t 。 2 l 武汉理t ：大学硕士学位论文 可见，当消光比增加l 倍的时候，需要的响应时间才增加1 2 b i t 的时间，因 此从仿真得到的波形图上靠肉眼是很难发现明显变化。除非消光比很大，但是 在g p o n 系统中消光比的大小又是有限制的【2 2 1 。因此可以推得：本设计方案的 突发接收机的响应时间与消光比没有关系。 2 4 本章小结 本章首先利用m a t l a b 对g p o n 系统的发射部分进行仿真建模，该发射 模型由码序列生成模块、可调消光比模块、发射高斯滤波模块、分路合路器和 可调衰减器组成，能够产生两路突发信号。然后结合突发信号的特点，提出了 一种适合于下一代g p o n 的交流耦合光突发模式接收机的方案，此种方案既避 免了突发信号中长连“0 ”与长连“l 带来的低频失真，又避免了由于耦合时 间常数过大而造成的响应时间问题。针对该方案，本文进行了仿真论证，提出 了抖动累积长度的概念，得到了耦合电容最小值与p d j ( 模式依赖抖动) 的关 系，以及响应时间与信号幅度和消光比无关这些重要结论，从而说明了本章所 提出方案的可行性。 武汉理工人学硕士学位论文 第3 章小电容交流耦合突发模式光接收机仿真分析 由前一章的分析可知，对于大电容交流耦合光突发模式接收机来说，需要 加额外的复位信号才能应用于高速突发信号的接收，电路实现比较复杂。相较 而言，如果能通过一定方式降低由小电容交流耦合引起的低频损耗，对于前导 码非常短的g p o n 来说，要想实现接收机的快速响应，小电容交流耦合还是一 种非常好的方式。具体来说，要采用小电容耦合来实现突发接收，该接收机的 主放大器就必须重新设计。本章针对小电容交流耦合方式，提出了一种适合于 接收3 1 2 5 g b i t s 突发信号的主放大器设计方案，通过相应的仿真分析，验证方 案的可行性。 3 1 小电容交流耦合突发模式光接收机主放方案的提出