第05章数字通信系统

1、第第5 5章章 数字传输系统数字传输系统电信学院电信学院 电子工程系电子工程系区域光纤与新型光通信系统国家重点实验室区域光纤与新型光通信系统国家重点实验室内容内容n5.1 点到点链路点到点链路n5.2 线路编码线路编码n5.3 系统性能分析系统性能分析Simple point-to-point link5.1 点到点链路点到点链路TxRxTxRxRxTx中继站终端中继站终端LLL传输系统要求：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：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

2、散（d）损耗（e）数值孔径或模场直径5.1.1 光纤链路的设计要求光纤链路的设计要求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）灵敏度系统性能分析：链路功率预算和系统展宽时间预算系统性能分析：链路功率预算和系统展宽时间预算5.1.2 链路的功率预算链路的功率预算光功率损耗模型（连接器损耗、熔接点损耗、光纤损耗）n单元损耗：inoutPP10log损耗Pin和Pout分别表示损耗单元的输入及输出功率。链路损耗预算：redundan

3、ceLnlPPPfcRstP Pt t 是总光功率损耗，是总光功率损耗，PsPs是激光器输出端耦合进光是激光器输出端耦合进光纤的功率，纤的功率，PrPr是接收机灵敏度，是接收机灵敏度，lclc是连接损耗是连接损耗( (固固定连接定连接0.10.1-0.2dB,-0.2dB,活动连接活动连接1m，一般n=m+1)个二进制比特构成的分组。附加的冗余比特以n/m的比率增加带宽，但其没有长的连1和长的连0码，没有基线漂移问题，可提供足够的定时和检错信息。 适合高速传输的有3B4B、4B5B、5B6B、8B10B码。5.2.3 分组码分组码 自动请求重发（自动请求重发（ARQARQ）： 若接收机检测出误

4、码，则通过反馈信道技术请求消息重发。不适于需要较低执行时间的场合。信源信源发送控制发送控制器器编码器编码器解码器解码器接收控制接收控制器器用户用户反馈信道反馈信道自动请求重发（ARQ）5.2.4 纠错纠错提高数据传输可靠性的方法：自动请求重发（ARQ）和前向纠错（FEC） FEC避免了高带宽的光网络要求低延迟条件时ARQ的缺点。在FEC技术应用中，辅助信息和主信息同时传输，若主信息丢失或接收到误码，辅助信息可以重构主信息。最常用的纠错码为循环码。将它们标记为（n，m），其中n等于原比特数m加上冗余比特数。 一些已经得到应用的例子，如（224，216）短化的Hanming码、（192，190）R

5、eed-Solomon码、（255，239）Reed-Solomon码、（18880，18865）和（2370，2385）短化的Hanming码。前向纠错（前向纠错（FEC）：n5.3 系统性能分析系统性能分析n数字光纤通信系统的性能主要包括：n （1）误码性能(功率代价）n （2）抖动性能n （3）系统的可靠性。n1.1.误码起源误码起源n发射端：l消光比l激光强度噪声l激光相位噪声l模分配噪声l调制啁啾n传输链路l光纤及光器件的色散引起的码间串扰l光纤及光器件的非线性效应l 光放大器引入的噪声(ASE)l模式噪声l光纤连接点的反射n接收端l各种噪声源（光电检测器散弹噪声、雪崩倍增噪声、放大

6、器热噪声等）l定时抖动l信道串绕（波分复用系统）误码性能误码性能( (功率代价）功率代价）n4.误码特性的评定方法n（1）长期平均比特误码率n长期平均误码率是指在较长的一段时间内的平均误码率。仅适于单个随机误码情况，不适于突发的群误码的情况。n（2）误码的时间率）误码的时间率n以比特误码率超过规定阈值（BERT）的百分数来表示。10-310-610-9TLT0不可接受时间 1 T0劣化时间 4 T0（3）传输功率代价Tx可变衰减器可变衰减器Rx可变衰减器可变衰减器传输链路传输链路传输前接收灵敏度测试方法传输前接收灵敏度测试方法传输后接收灵敏度测试方法传输后接收灵敏度测试方法系统传输功率代价是表

7、征系统传输质量的最佳方法系统传输功率代价是表征系统传输质量的最佳方法分别测试传输前后的接收误码率与接收功率的关系曲线，由分别测试传输前后的接收误码率与接收功率的关系曲线，由此获得某一误码率下因为传输引入的接收灵敏度的差，称之此获得某一误码率下因为传输引入的接收灵敏度的差，称之功率代价功率代价TxRx有时我们关心的只是系统传输后的质量，并不需要了解传输功有时我们关心的只是系统传输后的质量，并不需要了解传输功率代价率代价Q参数最能表征接收信号的质量参数最能表征接收信号的质量Q参数较高时，对应的参数较高时，对应的BER非常小，无法通过直接测试非常小，无法通过直接测试BER获获得得Q参数参数实验上实验

8、上Q参数测量方法：调整判决电平，测量参数测量方法：调整判决电平，测量BER与判决电平与判决电平的关系曲线，由此可推算信号的的关系曲线，由此可推算信号的Q参数及其相应的优化判决电平参数及其相应的优化判决电平判决电平判决电平2erfc4111DII2erfc4100IIDPRBS估计实际实际Q参数参数1,0,1,0估计Q参数估计及其准确性参数估计及其准确性最佳判决电平n5.3.2. 抖动和漂移特性n 抖动是电信号传输过程中的一种瞬时不稳定现象。它定义为：数字信号的各有效瞬间对其理想时间位置的短时偏移。n抖动可分为相位抖动和定时抖动。相位抖动是指传输过程中所形成的周期性的相位变化。定时抖动是指脉冲编

9、码传输系统中的同步误差。n 定时抖动对网络的性能损伤表现在下面几个方面：n 对数字编码的模拟信号，在解码后数字流的随机相位抖动使恢复后的样值具有不规则的相位，从而造成输出模拟信号的失真，形成所谓抖动噪声；发送信号接收信号n 在再生器中，定时的不规则性使有效判决偏离接收眼图的中心，从而降低了再生器的信噪比余度，直至发生误码；n 在SDH网中，像同步复用器等配有缓存器的网络单元，过大的输入抖动会造成缓存器的溢出或取空，从而产生滑动损伤。n5.2.3. 系统可靠性n 系统的可靠性一般采用故障统计分析法，即根据实际调查结果，统计足够长时间内的可用时间和不可用时间，然后用可用性指标来表示。所谓可用性是指可用时间占系统全部运营时间的百分比。因为是统计量，因此统计时间越长，所得结果越精确。可用性的表示方法： MTTRMTBFMTBFA总的工作时间可用时间其中，MTBF：平均故障时间； MTTR：平均故障修复时间失效性的表示方法： AMTTRMTBFMTTRF1总的工作时间不可用时间5.3 A star network uses directional couplers with 0.5-dB insertion loss to distribute data to its subscribers. If each