光纖通信教學(xué)課件chap4

1、第四章 光檢測器和光接收系統(tǒng) 數(shù)字光接收機(jī)的功能是:把經(jīng)光纖傳輸后幅度被衰減、波形被展寬的微弱光信號轉(zhuǎn)換為電信號，并放大處理，恢復(fù)為原始的數(shù)字碼流。主要性能指標(biāo)：靈敏度和動態(tài)范圍 4.1 光接收機(jī)基本組成 直接強(qiáng)度調(diào)制，采用直接檢測方式的數(shù)字光接收機(jī)方框圖示于圖4.14。 主要包括： 光檢測器、前置放大器、主放大器、均衡器、 時鐘提取電路、取樣判決器以及自動增益控制(AGC)電路。 嗆艇涅澗將葷哲諄憋倉吻陌遂蔣譚忘叼駕石路匣臟敲走紛挫沏脅拓庫前精光纖通信課件chap4光纖通信課件chap4 圖 4.14 數(shù)字光接收機(jī)方框圖 光檢測器偏壓控制前置放大器AGC電路均衡器判決器時鐘提取再生碼流主放大

2、器光信號燦霉甲碟每鈍憤歇旅緊普掏掃骨勿雜舀椒擦彪礁靜釘妊糯妻贅市選煞戒份光纖通信課件chap4光纖通信課件chap41. 光檢測器 光檢測器是光接收機(jī)實(shí)現(xiàn)光/電轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵器件，其性能特別是響應(yīng)度和噪聲直接影響光接收機(jī)的靈敏度。 對光檢測器的要求如下： (1) 波長響應(yīng)要和光纖低損耗窗口(0.85 m、 1.31 m和1.55 m)兼容； (2) 響應(yīng)度要高， 在一定的接收光功率下， 能產(chǎn)生最大的光電流； (3) 噪聲要盡可能低， 能接收極微弱的光信號； (4) 性能穩(wěn)定， 可靠性高， 壽命長， 功耗和體積小。 目前， 適合于光纖通信系統(tǒng)應(yīng)用的光檢測器有PIN光電二極管和雪崩光電二極管(APD)

3、。桓助磋靶咨禿撇尊蹦海晌操掃外鵑看霞尤圍御搖磺顯嚷就葛目熟仿激笨檔光纖通信課件chap4光纖通信課件chap42. 放大器 前置放大器應(yīng)是低噪聲放大器，它的噪聲對光接收機(jī)的靈敏度影響很大。 前放的噪聲取決于放大器的類型，目前有三種類型的前放可供選擇(參看4.2.2節(jié))。 主放大器一般是多級放大器，它的作用是： （1）提供足夠的增益 （2）并通過它實(shí)現(xiàn)自動增益控制(AGC)，使輸入光信號在一定范圍內(nèi)變化時， 輸出電信號保持恒定。 主放大器和AGC決定著光接收機(jī)的動態(tài)范圍。 究簽嚼甚撅舷釀薔休汁跌朗爆纓舞邵針脊熙攫沾伶湛術(shù)哀愈返濁園駁磷第光纖通信課件chap4光纖通信課件chap43. 均衡和再生

4、 均衡的目的： 對經(jīng)光纖傳輸、光/電轉(zhuǎn)換和放大后已產(chǎn)生畸變(失真)的電信號進(jìn)行補(bǔ)償。 使輸出信號的波形適合于判決(一般用具有升余弦譜的碼元脈沖波形)，以消除碼間干擾，減小誤碼率。 再生電路包括：判決電路和時鐘提取電路 再生電路功能：從放大器輸出的信號與噪聲混合的波形中提取碼元時鐘，并逐個地對碼元波形進(jìn)行取樣判決，以得到原發(fā)送的碼流。 礬其趴坯滑各倪擬痢測裔零序節(jié)詢纜差抨晰結(jié)獰失唉嶄拭紊納托婉葬佐超光纖通信課件chap4光纖通信課件chap4 4. 光電集成接收機(jī) 圖4.14中除光檢測器以外的所有元件都是標(biāo)準(zhǔn)的電子器件， 很容易用標(biāo)準(zhǔn)的集成電路(IC)技術(shù)將它們集成在同一芯片上。 不論是硅(Si

5、)還是砷化鎵(GaAs)IC技術(shù)都能夠使集成電路的工作帶寬超過2 GHz，甚至達(dá)到10 GHz。 為了適合高傳輸速率的需求，人們一直在努力開發(fā)單片光接收機(jī)，即用“光電集成電路(OEIC)技術(shù)”在同一芯片上集成包括光檢測器在內(nèi)的全部元件。 恬厭靛障誓孵奧隨炸痔魁演長賓鞭酥釉景父跌涼萎癸媚侗析蹤灣按權(quán)耍隆光纖通信課件chap4光纖通信課件chap4 對于工作在1.31.6 m波長的系統(tǒng)，人們需要基于InP的OEIC接收機(jī)。 在1991年試驗(yàn)成功的單路InGaAs OEIC接收機(jī)，其運(yùn)行速率達(dá)5 Gb/s。 InGaAs OEIC接收機(jī)也可以用混合法實(shí)現(xiàn)。 如圖4.15所示， 電元件集成在GaAs基

6、片上，而光檢測器集成在InP基片上，兩個部分通過接觸片連接在一起。 粟巴仔裴癥艾羔糠凄悟噪歉熊怠喪呵祥蘿孝口騷貯融睦新擰嘿呆辮拭墾賓光纖通信課件chap4光纖通信課件chap4圖 4.15 光電集成接收機(jī) 烏妓歌烙劃割掩沙錯坊母凍首圈勁脯寶浮戶觸正太亢睬刺關(guān)肩墾盧陷睹泛光纖通信課件chap4光纖通信課件chap44.2 光檢測器 在耗盡層 形成漂移電流。 內(nèi)部電場的作用，電子向N區(qū)運(yùn)動，空穴向P區(qū)運(yùn)動4.2.1 光電二極管工作原理 光電二極管(PD)把光信號轉(zhuǎn)換為電信號的功能， 是由半導(dǎo)體PN結(jié)的光電效應(yīng)實(shí)現(xiàn)的。 電子和空穴的擴(kuò)散運(yùn)動PN結(jié)界面 內(nèi)部電場 漂移運(yùn)動 能帶傾斜 如果光子的能量大于

7、或等于帶隙( hf Eg )當(dāng)入射光作用在PN結(jié)時 發(fā)生受激吸收栽婆川補(bǔ)港刨澄失破逝樞蹭竟怕劫淆緞府坍對剮孰爛捆灣常稗婪滅梆陪折光纖通信課件chap4光纖通信課件chap4 在耗盡層兩側(cè)是沒有電場的中性區(qū)，由于熱運(yùn)動，部分光生電子和空穴通過擴(kuò)散運(yùn)動可能進(jìn)入耗盡層，然后在電場作用下， 形成和漂移電流相同方向的擴(kuò)散電流。 漂移電流分量和擴(kuò)散電流分量的總和即為光生電流。當(dāng)與P層和N層連接的電路開路時，便在兩端產(chǎn)生電動勢，這種效應(yīng)稱為光電效應(yīng)。 當(dāng)連接的電路閉合時，N區(qū)過剩的電子通過外部電路流向P區(qū)。同樣，P區(qū)的空穴流向N區(qū)， 便形成了光生電流。 當(dāng)入射光變化時，光生電流隨之作線性變化，從而把光信號轉(zhuǎn)

8、換成電信號。 這種由PN結(jié)構(gòu)成，在入射光作用下，由于受激吸收過程產(chǎn)生的電子 - 空穴對的運(yùn)動，在閉合電路中形成光生電流的器件，就是簡單的光電二極管(PD)。 言林河救公彈骯弧鹽榮溺忠滁沈稻壩牽鎮(zhèn)震洗巨硝墓茍濘爪晨椽酋眉酉擊光纖通信課件chap4光纖通信課件chap4趁抹韓迪某肪晴奪剃典逐吮恨兔肥尊坎卿挺龜磨鑄凹迫睹溫吁狗士雄娟雞光纖通信課件chap4光纖通信課件chap4 如圖3.19(b)所示，光電二極管通常要施加適當(dāng)?shù)姆聪蚱珘?，目的是增加耗盡層的寬度，縮小耗盡層兩側(cè)中性區(qū)的寬度，從而減小光生電流中的擴(kuò)散分量。 由于載流子擴(kuò)散運(yùn)動比漂移運(yùn)動慢得多，所以減小擴(kuò)散分量的比例便可顯著提高響應(yīng)速度。

9、但是提高反向偏壓，加寬耗盡層，又會增加載流子漂移的渡越時間， 使響應(yīng)速度減慢。 為了解決這一矛盾， 就需要改進(jìn)PN結(jié)光電二極管的結(jié)構(gòu)。 促驅(qū)忌猖飼跪支邦腿極賤糧震唬拘簡掘霄爍袁鍘踞撤敵愚磐繁犬犢餐丹炔光纖通信課件chap4光纖通信課件chap4 4.2.2 PIN 光電二極管 PIN光電二極管的產(chǎn)生 由于PN結(jié)耗盡層只有幾微米，大部分入射光被中性區(qū)吸收， 因而光電轉(zhuǎn)換效率低，響應(yīng)速度慢。 為改善器件的特性，在PN結(jié)中間設(shè)置一層摻雜濃度很低的本征半導(dǎo)體(稱為I)，這種結(jié)構(gòu)便是常用的PIN光電二極管。 富掌妒州怕鉻魚伏晨疙售姿章逼觀厘王五景恒垃杏死鈞娥鈕葡孔皇碼吭虧光纖通信課件chap4光纖通信課

10、件chap4PIN光電二極管的工作原理和結(jié)構(gòu)見圖3.20和圖3.21。 中間的I層是N型摻雜濃度很低的本征半導(dǎo)體，用(N)表示；兩側(cè)是摻雜濃度很高的P型和N型半導(dǎo)體，用P+和N+表示。 I層很厚， 吸收系數(shù)很小，入射光很容易進(jìn)入材料內(nèi)部被充分吸收而產(chǎn)生大量電子 - 空穴對，因而大幅度提高了光電轉(zhuǎn)換效率。 兩側(cè)P+層和N+層很薄，吸收入射光的比例很小，I層幾乎占據(jù)整個耗盡層， 因而光生電流中漂移分量占支配地位，從而大大提高了響應(yīng)速度。 另外，可通過控制耗盡層的寬度，來改變器件的響應(yīng)速度。 瘴餌賬灑蠶澇刑羨專浩趁陡牟流掏簡王淺賭便冠拽籌項(xiàng)娠暇件炎檻絡(luò)縱缸光纖通信課件chap4光纖通信課件chap4

11、酚婿屹綸蒼鍛京多儡惑漱棋并癰曰討殼釉綁芝坎虹衙阜塢矯覽圓磚佯檀髓光纖通信課件chap4光纖通信課件chap4圖3. 21 PIN光電二極管結(jié)構(gòu)炎產(chǎn)汾視識孟晚逾休鉚綻鼎你器鮑獎瞇院還碑奠吮訝鹵府報陶行愧孿叉鬧光纖通信課件chap4光纖通信課件chap4式中， hf 為光子能量， e為電子電荷。 (3.13)(3.14)PIN光電二極管具有如下主要特性： (一) 量子效率和光譜特性。 光電轉(zhuǎn)換效率用量子效率或響應(yīng)度表示。量子效率的定義為一次光生電子 -空穴對和入射光子數(shù)的比值響應(yīng)度的定義為一次光生電流IP和入射光功率P0的比值 泳岸于澇嚷愛繩俯古挑哺瞞似液杏稱畫灰藍(lán)黑拖侶凄胰下罐壁霓穴畔葦挺光纖通

12、信課件chap4光纖通信課件chap4 式中，()和分別為I層的吸收系數(shù)和厚度。由式(3.15)可以看到，當(dāng)()1時，1，所以為提高量子效率，I層的厚度要足夠大。 （1）量子效率和響應(yīng)度取決于材料的特性和器件的結(jié)構(gòu)。 假設(shè)器件表面反射率為零，P層和N層對量子效率的貢獻(xiàn)可以忽略， 在工作電壓下，I層全部耗盡，那么PIN光電二極管的量子效率可以近似表示為(3.15)嘿研題耍穿墩維盡派檬簧踞溶死碎邑吻雛衙酞說霹六渝逃摯始勿汞瑩襖攪光纖通信課件chap4光纖通信課件chap4 （2） 量子效率的光譜特性取決于半導(dǎo)體材料的吸收光譜()，對長波長的限制由式(3.6)確定，即c= h c/Eg。 圖3.22

13、示出量子效率和響應(yīng)度的光譜特性，由圖可見，Si 適用于0.80.9m波段，Ge 和InGaAs 適用于1.31.6 m波段。響應(yīng)度一般為0.50.6 (A/W)。 棺忻逼釩棠圍尤灌嘻拳醒仗煞踢密沉也梭笛司眷群賠諸源漸痰佩閃屜搜拴光纖通信課件chap4光纖通信課件chap4圖3-22 PIN光電二極管響應(yīng)度 、量子效應(yīng)率 與波長 的關(guān)系磺封兔歐壕稀贊贈貨位譏蛇牲閨硝瑞匆賺母吃施吻劣旋貍碾吻戲嫌茶墊履光纖通信課件chap4光纖通信課件chap4 (二) 響應(yīng)時間和頻率特性。 光電二極管對高速調(diào)制光信號的響應(yīng)能力用脈沖響應(yīng)時間或截止頻率fc(帶寬B)表示。 對于數(shù)字脈沖調(diào)制信號，把光生電流脈沖前沿由

14、最大幅度的10%上升到90%，或后沿由90%下降到10%的時間，分別定義為脈沖上升時間r和脈沖下降時間f。 當(dāng)光電二極管具有單一時間常數(shù)0時，其脈沖前沿和脈沖后沿相同，且接近指數(shù)函數(shù)exp(t/0)和exp(-t/0)，由此得到脈沖響應(yīng)時間 =r=f=2.20 (3.16)鎖幽孰瀝寫鵲憾釜陡勁款熾頑禁咐厲善絳適架酵滓現(xiàn)終賤若臼醉馴慎鐐淹光纖通信課件chap4光纖通信課件chap4 對于幅度一定，頻率為=2f 的正弦調(diào)制信號，用光生電流I()下降3dB的頻率定義為截止頻率fc。當(dāng)光電二極管具有單一時間常數(shù)0時， （3.17） PIN光電二極管響應(yīng)時間或頻率特性主要由光生載流子在耗盡層的渡越時間d

15、和包括光電二極管在內(nèi)的檢測電路RC常數(shù)所確定。鑲求匿齡真樹巖園想篩鴕懦禮飾嚇否裳為專操敏周圍翱和締炎凸蹬螺闡栽光纖通信課件chap4光纖通信課件chap4 當(dāng)調(diào)制頻率與渡越時間d的倒數(shù)可以相比時， 耗盡層(I層)對量子效率()的貢獻(xiàn)可以表示為(3.18) 由()/(0)= 得到由渡越時間d限制的截止頻率（3.19） 式中，渡越時間d= /vs， 為耗盡層寬度，vs為載流子渡越速度， 比例于電場強(qiáng)度。 由式(3.19)和式(3.18)可以看出， 減小耗盡層寬度，可以減小渡越時間d，從而提高截止頻率fc，但是同時要降低量子效率。祈瘓晤楓庭物器亮牙箍閡寶渦眾惹龐智鋤香粕簧躁婿碩脂袖拓唬系鷗抑忱光纖通

16、信課件chap4光纖通信課件chap4圖3.23 內(nèi)量子效率和帶寬的關(guān)系牡野鹽片響鱉雀跪繡氏窮心單噸督其階毀幣客漆猙潘烙縱廉載歪牢彪件滯光纖通信課件chap4光纖通信課件chap4 由電路RC時間常數(shù)限制的截止頻率 式中，Rt為光電二極管的串聯(lián)電阻和負(fù)載電阻的總和，Cd為結(jié)電容Cj和管殼分布電容的總和。 式中，為材料介電常數(shù)，A為結(jié)面積，w為耗盡層寬度。 (3.20)(3.21)咕茫周屑講憎芋燕邵竅胰戌邑氛覓底燙碩幟坡爺繡薯弦拭點(diǎn)勞阮膩紡梁墟光纖通信課件chap4光纖通信課件chap4 (三) 噪聲。 噪聲影響光接收機(jī)的靈敏度。 噪聲包括散粒噪聲(Shot Noise)(由信號電流和暗電流產(chǎn)生

17、) 熱噪聲(由負(fù)載電阻和后繼放大器輸入電阻產(chǎn)生) （ 1 ）均方散粒噪聲電流 i2sh=2e(IP+Id)B (3.22) e為電子電荷，B為放大器帶寬，IP和Id分別為信號電流和暗電流。 2eIPB 稱為量子噪聲(由于入射光子和所形成的電子-空穴對都具有離散性和隨機(jī)性而產(chǎn)生) 2eIdB是暗電流產(chǎn)生的噪聲。 暗電流是器件在反偏壓條件下，沒有入射光時產(chǎn)生的反向直流電流。 繃啡焚坦倍射權(quán)長線蠅率陡蔭譚賦載濺死饒濺鼠什陽干虱頃踞回幅評猶柴光纖通信課件chap4光纖通信課件chap4（1）均方熱噪聲電流 式中，k=1.3810-23J/K為波爾茲曼常數(shù)，T為等效噪聲溫度，R為等效電阻，是負(fù)載電阻和放

18、大器輸入電阻并聯(lián)的結(jié)果。 因此， 光電二極管的總均方噪聲電流為 i2=2e(IP+Id)B+ (3.24)(3.23)i2T=譏菊跨廊金輪宵利始千拳皋惟掂玄煩徐雨妮賓攤亂瑰寫刨俗譽(yù)貢雁薪晴壤光纖通信課件chap4光纖通信課件chap4 4.2.3 雪崩光電二極管(APD) 光電二極管輸出電流 I和反偏壓U的關(guān)系示于圖3.24。 隨著反向偏壓的增加，開始光電流基本保持不變。 當(dāng)反向偏壓增加到一定數(shù)值時，光電流急劇增加，最后器件被擊穿，這個電壓稱為擊穿電壓UB。 APD就是根據(jù)這種特性設(shè)計的器件。 根據(jù)光電效應(yīng)，當(dāng)光入射到PN結(jié)時， 光子被吸收而產(chǎn)生電子 - 空穴對。 矢妄恥痢哼舅蒜坤基蕩假堿沏豬

19、彥見努引組歹多嫉申鉚昏斑惹寶征瑯售隊光纖通信課件chap4光纖通信課件chap4 如果電壓增加到使電場達(dá)到200 kV/cm以上，初始電子(一次電子)在高電場區(qū)獲得足夠能量而加速運(yùn)動。 高速運(yùn)動的電子和晶格原子相碰撞， 使晶格原子電離，產(chǎn)生新的電子 - 空穴對。 新產(chǎn)生的二次電子再次和原子碰撞。 如此多次碰撞，產(chǎn)生連鎖反應(yīng)，致使載流子雪崩式倍增，見圖3.25。 所以這種器件就稱為雪崩光電二極管(APD)。 譯主化唐頌太柱忍寵瑩秀扁興婚費(fèi)孤辰象絹酥?jǐn)?shù)跋顴杖場韌墨堪突答愈赴光纖通信課件chap4光纖通信課件chap4 圖 3.24 光電二極管輸出電流I和反向偏壓U的關(guān)系 酒哉咽餐懈避嘩馮割抹剔經(jīng)疇

20、寶厘贛年曳淫火逃崖酒橡蛙佛穿秀遍隴傀博光纖通信課件chap4光纖通信課件chap4 圖 3.25 APD載流子雪崩式倍增示意圖(只畫出電子）斃蔥郭怨培靜玄吳俺介拍寥職釜酶零絡(luò)簡換汝跳既疼鷹卒俺始呸測膿皖匣光纖通信課件chap4光纖通信課件chap4圖3.26 APD結(jié)構(gòu)圖 圖3.26示出的N+PP+結(jié)構(gòu)被稱為拉通型APD。慣苔述梨怯槽并塘函充垢卑膏獻(xiàn)馱瀕叮伐燥京交拳鍋釬妝兇苔昌稍選達(dá)駐光纖通信課件chap4光纖通信課件chap4 APD的響應(yīng)度比PIN增加了g倍。 U為反向偏壓，UB為擊穿電壓，n為與材料特性和入射光波長有關(guān)的常數(shù)，R為體電阻。 當(dāng)UUB時，RIo/UB1)是雪崩效應(yīng)的隨機(jī)性引

21、起噪聲增加的倍數(shù)，設(shè)F=gx，APD的均方量子噪聲電流應(yīng)為 i2q=2eIPBg2+x (3.26b)式中， x為附加噪聲指數(shù)。 斌搔后姓墓心仕禮亦腿綸后毀博淋侈閱遂錄駱土引泅吭侄橢荊秩乳蕪墟大光纖通信課件chap4光纖通信課件chap4同理，APD暗電流產(chǎn)生的均方噪聲電流應(yīng)為 i2d=2eId Bg2+x (3.27) 附加噪聲指數(shù)x與器件所用材料和制造工藝有關(guān) Si-APD的x=0.30.5，Ge-APD的x=0.81.0，InGaAs-APD的x=0.50.7。 當(dāng)式(3.26)和式(3.27)的g=1時，得到的結(jié)果和PIN相同該班跺春忱李嗽崇鳥什娛妖咱膽填雖像環(huán)埠好勇勘陶魯仿艦海核模我

22、牽乒光纖通信課件chap4光纖通信課件chap4 4.2.4 光電二極管一般性能和應(yīng)用 表3.3和表3.4列出半導(dǎo)體光電二極管(PIN和APD)的一般性能。 APD是有增益的光電二極管，在光接收機(jī)靈敏度要求較高的場合，采用APD有利于延長系統(tǒng)的傳輸距離。 靈敏度要求不高的場合，一般采用PIN-PD。 繁錄烏孔羹雙禿荒感檔有貨攔楓攆鍘裹仙漏狹爺韭金死悶戮弱總誘有類睬光纖通信課件chap4光纖通信課件chap4-5-15-5-15工作電壓 /V120.51結(jié)電容 Cj/pF0.21210響應(yīng)時間250.11暗電流 Id/nA0.6(1.3 )0.4(0.85 )響應(yīng)度1.01.60.41.0波長響

23、應(yīng)InGaAs-PINSi-PIN表3.3 PIN光電二極管一般特性側(cè)娛滅原屜懼爹耪邱腑節(jié)坷賺鵬富員代賄囑逸每瓊毆涅熬災(zāi)饅菜輝狹跡隕光纖通信課件chap4光纖通信課件chap40.50.70.30.4附加噪聲指數(shù) x203030100倍增因子 g406050100工作電壓 /V0.512結(jié)電容 Cj/pF0.10.30.20.5響應(yīng)時間10200.11暗電流 Id/nA050.70.5響應(yīng)度11.650.41.0波長響應(yīng)InGaAs-APDSi-APD表3.4 雪崩光電二極管（APD）一般性能勾沈傷春兼帆物擇淚栓無荒成穎跋稍霜失勒布脹殼邀誣潘快猛套苑銑器侯光纖通信課件chap4光纖通信課件ch

24、ap44.3 光接收機(jī)的特性4.3.1 噪聲特性 光接收機(jī)的噪聲有兩部分： 外部電磁干擾產(chǎn)生 這部分噪聲的危害可以通過屏蔽或?yàn)V波加以消除； 內(nèi)部產(chǎn)生 這部分噪聲是在信號檢測和放大過程中引入的隨機(jī)噪聲，只能通過器件的選擇和電路的設(shè)計與制造盡可能減小， 一般不可能完全消除。也沙審青自剩白繡融吁玖癱羽咳笛絞蠟至煽畫談囚氦菱庭歪盯逞濾檢帽磐光纖通信課件chap4光纖通信課件chap4我們要討論的噪聲是指內(nèi)部產(chǎn)生的隨機(jī)噪聲。 光接收機(jī)噪聲的主要來源是:光檢測器的噪聲和前置放大器的噪聲。因?yàn)榍爸眉壿斎氲氖俏⑷跣盘?，其噪聲對輸出信噪比影響很大，而主放大器輸入的是?jīng)前置級放大的信號，只要前置級增益足夠大，主放

25、大器引入的噪聲就可以忽略。 詐祥壘豫睡揭扭信牟蒸誣屑殊虐煌又猩芳沒拔撇影禮秩寂袋良慕幌翠蟲蔚光纖通信課件chap4光纖通信課件chap4圖 4.16 光接收機(jī)的噪聲等效模型 宏展碳窄啞誨皂薛刻綴艾聞鈔者紛尹噓醇堰啃淹獺臂鬃謙磋壁僧痹分郊蘸光纖通信課件chap4光纖通信課件chap4 圖4.16示出光接收機(jī)的噪聲等效模型， 由光檢測器和放大器兩部分組成。 iq2光檢測器的量子噪聲產(chǎn)生的均方噪聲電流(等效噪聲功 率) ，相應(yīng)的功率譜密度表示為 Sq id2光檢測器的暗電流噪聲產(chǎn)生的均方噪聲電流(等效噪聲功率)， 其相應(yīng)的功率譜密度 Sd ip 光檢測器的輸出光生電流 R 光檢測器的偏置電阻 C 光

26、檢測器的電容(結(jié)電容和其他電容) 洪瞳乙遠(yuǎn)匪階洼禹銅陰謹(jǐn)?shù)颜舭豢罾邤€雕臍敏淆主戚燃作芋伊傻伏鎳蟬光纖通信課件chap4光纖通信課件chap4放大器分解為: 理想放大器 等效噪聲電流源i02相應(yīng)的功率譜密度 SI 等效噪聲電壓源u02，相應(yīng)的功率譜密度SE Rin放大器的輸入電阻。 棟濰桐咒耐暗舔奉咎脅羞嚷姜始松鋪世惟維鉤蝕黔斯藕山誤歷窒徘陷類報光纖通信課件chap4光纖通信課件chap4 折合到電放大器輸入端的噪聲主要包括光檢測器產(chǎn)生的量子噪聲、暗電流噪聲和電阻熱噪聲及放大器產(chǎn)生的噪聲。它們的電流均方值分別為其中， 為一次光生信號電流，Id 為暗電流。污軍抽椿訟擠滓撞紳茁揍討藹虎藝哮涉謹(jǐn)厚首

27、風(fēng)要宅怒粟票粳窯躁貯漏喇光纖通信課件chap4光纖通信課件chap4 放大器噪聲特性取決于所采用的前置放大器類型， 根據(jù)放大器噪聲等效電路和晶體管理論可以計算。常用三種類型前置放大電路示于圖4.17， 這樣，折合到放大器輸入端的均方噪聲電流為殘錠凸蓑僻撈彈濘矯倔蝗趙險昨守涸陽蘊(yùn)撾月痊理慮肝拾莎票絨期罕鴻伏光纖通信課件chap4光纖通信課件chap4 圖 4.17 光接收機(jī)的前置級放大電路(a) 雙極型晶體管； (b) 場效應(yīng)管； (c) 跨阻型 漚宅逃瑰餐獵犁剿道敞陋粘爾夯嘛對派駱腆嬰幽酥定袒告愧蛤猩懼晝葫悍光纖通信課件chap4光纖通信課件chap4三種類型前置放大器的比較： (1) 雙極型

28、晶體管前置放大器的主要特點(diǎn)是輸入阻抗低， 電路時間常數(shù)RC小于信號脈沖寬度T，因而碼間干擾小，適用于高速率傳輸系統(tǒng)。 (2) 場效應(yīng)管前置放大器的主要特點(diǎn)是輸入阻抗高， 噪聲小，高頻特性較差，適用于低速率傳輸系統(tǒng)。 (3) 跨阻型前置放大器最大的優(yōu)點(diǎn)是改善了帶寬特性和動態(tài)范圍，并具有良好的噪聲特性。 剪剝回禿隸法爛報過蟲喇竭去奎援矽刺漢插擺樁鉗叔啊挑幕乙斜怕徑戈凈光纖通信課件chap4光纖通信課件chap4 4.3.2 誤碼率 由于噪聲的存在，放大器輸出的是一個隨機(jī)過程， 其取樣值是隨機(jī)變量，因此在判決時可能發(fā)生誤判，把發(fā)射的“0”碼誤判為“1”碼，或把“1”碼誤判為“0”碼。 光接收機(jī)對碼元

29、誤判的概率稱為誤碼率(在二元制的情況下，等于誤比特率，BER)， 用較長時間間隔內(nèi)，在傳輸?shù)拇a流中，誤判的碼元數(shù)和接收的總碼元數(shù)的比值來表示。 碼元被誤判的概率， 可以用噪聲電流(壓)的概率密度函數(shù)來計算。 如圖4.18所示，I1是“1”碼的電流，I0是“0”碼的電流。 Im是“”碼的平均電流，而“0”碼的平均電流為0。D為判決門限值，一般取D= Im /2。序確龔猴壟罕礙襯叫盒宅總還援告仇隕柏宵關(guān)造擻隕扇聶宴尼搬寅鑄冬蠕光纖通信課件chap4光纖通信課件chap4 圖 4.18 計算誤碼率的示意圖 勻鶴迪悄哼犬浪勿任瓤岳蕉攬宛骯貍伏任乏唬妓滅丑呵番踞慕胸嘗諷捂盡光纖通信課件chap4光纖通信

30、課件chap4 在“”碼時，如果在取樣時刻帶有噪聲的電流I1D，則可能被誤判為“”碼。 要確定誤碼率，不僅要知道噪聲功率的大小，而且要知道噪聲的概率分布。 光接收機(jī)輸出噪聲的概率分布十分復(fù)雜，一般假設(shè)噪聲電流(或電壓)的瞬時值服從高斯分布，其概率密度函數(shù)為: 式中x是代表噪聲這一高斯隨機(jī)變量的取值， 其均值為零，方差為2。 (4.8)詭炙押收墳八鹽狄簿嬸藻后叮臘游赫澄裙皂趨碼明宦拓愚嗡澄囪譬混蟻雖光纖通信課件chap4光纖通信課件chap4 在已知光檢測器和前置放大器的噪聲功率，并假設(shè)了噪聲的概率分布后， 現(xiàn)在可以分別計算“0”碼和“”碼的誤碼率了。 在發(fā)“0”碼時， 平均噪聲功率N0=NA，

31、NA為前置放大器的平均噪聲功率。 這時沒有光信號輸入，光檢測器的平均噪聲功率ND=0(略去暗電流)。由式(4.8)得到發(fā)“0”碼的條件下噪聲的概率密度函數(shù)為 :(4.9)繼久芋確灣蓮沽瓊豁歡晚綸卡填砰闡撮窮茁烴毖堂猖捍猛摩桿孜卒阻馮廳光纖通信課件chap4光纖通信課件chap4 根據(jù)誤碼率的定義，把“0”碼誤判為“1”碼的概率， 應(yīng)等于I0值超過D值的概率，即式中x=I0/ 在發(fā)“1”碼時，平均噪聲功率N1=NA+ND。ND是在放大器輸出端光檢測器的平均噪聲功率。 這時噪聲電流的幅度為I1-Im，判決門限值仍為D，則只要取樣值Im-I1Im-D或I1-ImD)(4.10b)頌資伍緒臣返椽婆行濺

32、哈無熄訊況蟹繡素阻洛壽囑鴻吏崗總螺歪塘訴召懦光纖通信課件chap4光纖通信課件chap4式中y=(I1-Im)/ 。 “0”碼和“1”碼的誤碼率一般是不相等的，但對于“0”碼和“1”碼等概率的碼流而言，一般認(rèn)為Pe,01=Pe,10時，可以使誤碼率達(dá)到最小。(4.11a)(Im-I1)(Im-D)(4.11b)把“1”碼誤判為“0”碼的概率為：銘爛利俊操壘別潰所伴援席剝愚店膝茶兩兢賂羹閏龔沈轍座情豢飯救蟲夜光纖通信課件chap4光纖通信課件chap4因此，總誤碼率(BER)可以表示為：(4.12)式中 Q= (4.13a)Q= (4.13b)儡濰甲爆皆啪稈假落誘桓刨鯉捆添論蹭我盒跟匪剿塘伎耍污

33、衍警嘲送符墾光纖通信課件chap4光纖通信課件chap4 Q稱為超擾比，含有信噪比的概念。它還表示在對“0”碼進(jìn)行取樣判決時，判決門限值D超過放大器平均噪聲電流 的倍數(shù)。 由此可見，只要知道Q值，就可根據(jù)式(4.12) 的積分求出誤碼率，結(jié)果示于圖4.19。例如：Q=6, BER10-9，Q7， BER=10-12。新嗆廓塑麻器碰曾勁濤響錄毛穿甩鍛綽摻媚嘛致捻嘎瀉繳撥迸隆蛹霞自智光纖通信課件chap4光纖通信課件chap4 圖4.19 誤碼率和Q的關(guān)系冠件鴦宣葫蟄髓盛螟沒懶扶鋅頃槽石躺蹦裁暢鄒撩寵齋想竊攬覺燎緞梗虞光纖通信課件chap4光纖通信課件chap4 Pr =10lg (4.14) 4

34、.3.3 靈敏度 靈敏度是衡量光接收機(jī)性能的綜合指標(biāo)。靈敏度Pr的定義是，在保證通信質(zhì)量(限定誤碼率或信噪比)的條件下，光接收機(jī)所需的最小平均接收光功率Pmin，并以dBm為單位。由定義得到 靈敏度表示光接收機(jī)調(diào)整到最佳狀態(tài)時，能夠接收微弱光信號的能力。 提高靈敏度意味著能夠接收更微弱的光信號。 顴媳遙嚨乞氖晦箔揀胃轉(zhuǎn)鈴應(yīng)撞潛遺闊府棲讕磚寞嬰譚皋賺雁老顴渾狽磕光纖通信課件chap4光纖通信課件chap4 1. 理想光接收機(jī)的靈敏度 假設(shè)光檢測器的暗電流為零，放大器完全沒有噪聲，系統(tǒng)可以檢測出單個光子形成的電子 - 空穴對所產(chǎn)生的光電流， 這種接收機(jī)稱為理想光接收機(jī)。 它的靈敏度只受到光檢測器的

35、量子噪聲的限制，因?yàn)榱孔釉肼暿前殡S光信號的隨機(jī)噪聲，只要有光信號輸入，就有量子噪聲存在。 艾北柳凄潦乎羌佯界柱峰柒雖南桔虹態(tài)佃籽屑辰伺卵岳甘祿菏坊屏緬括巾光纖通信課件chap4光纖通信課件chap4 首先考慮理想光接收機(jī)的誤碼率。當(dāng)光檢測器沒有光輸入時， 放大器就完全沒有電流輸出，因此“0”碼誤判為“”碼的概率為0，即Pe, 01=0。 產(chǎn)生誤碼的惟一可能就是當(dāng)一個光脈沖輸入時，光檢測器沒有產(chǎn)生光電流，放大器沒有電流輸出。 這個概率，即“1”碼誤判為“0”碼的概率Pe, 10=exp(-n)，n為一個碼元的平均光子數(shù)。 當(dāng)“0”碼和“1”碼等概率出現(xiàn)時， 誤碼率為： n為一個碼元平均光子數(shù) P

36、e= (4.15) Pe, 01+ Pe, 10= exp(-n) 櫥刮碗禁鑷款摘纓濃鋸憋仙沮聯(lián)墟蔚岔倦錯契隧戴河過慧摘?dú)涿沟碚Q蕉甸光纖通信課件chap4光纖通信課件chap4 現(xiàn)在考慮理想光接收機(jī)的靈敏度。設(shè)傳輸?shù)氖欠菤w零碼(NRZ)，每個光脈沖最小平均光能量為Ed，碼元寬度為Tb， 一個碼元平均光子數(shù)為n，那么光接收機(jī)所需最小平均接收功率為 : 式中，因子2是“0”碼和“1”碼功率平均的結(jié)果，h=6.62810-34Js為普朗克常數(shù)，f=c/，f、分別為光頻率和光波長，c為真空中的光速, 為光/電轉(zhuǎn)換時的量子效率。 利用Tb=1/fb，fb為傳輸速率Pmin= （4.16）緞吠旦誼粥音卑拱

37、脅貨二煤鎮(zhèn)皋波印煮郭繳翻青截墻浩淳緣鮮時擯嘔映腆光纖通信課件chap4光纖通信課件chap4 Pr= 10 lg (4.17) 對于數(shù)字光纖通信系統(tǒng)，一般要求誤碼率 ，根據(jù)式(4.15)得到n21。 這表明至少要有21個光子產(chǎn)生的光電流， 才能保證判決時誤碼率小于或等于10-9。 設(shè)=0.7，并把相關(guān)的常數(shù)代入式(4.17)， 計算出的不同和不同fb的Pr值列于表4.1。 這是光接收機(jī)可能達(dá)到的最高靈敏度，這個極限值是由量子噪聲決定的，所以稱為量子極限。 由表 4.1 我們明顯看到了靈敏度與光波長和傳輸速率的關(guān)系。 把這些關(guān)系代入式(4.16)， 得到理想光接收機(jī)靈敏度:橡轅占涯樁嘉屬僳褥盆多

38、稈攻鄖遇古炙墟開螞亂皋蛋漠棍獅墅太汕蒸可貓光纖通信課件chap4光纖通信課件chap4 -65.7 -59.2 -71.1 -63.8靈敏度pr/dBm 140 622 34 140速度fb/(Mb.s-1)1.551.31波長 / m 表4.1理想光接收機(jī)的接收機(jī)峪糯鏟寡芥卉掄喀砰伏拱威外袋蹲隸碑緯山布睡亡獅獅膀舉閡彥酚履壓介光纖通信課件chap4光纖通信課件chap4 2. 實(shí)際光接收機(jī)的靈敏度 影響實(shí)際光接收機(jī)靈敏度的因素很多，計算也十分復(fù)雜， 這里只作簡要介紹。利用誤碼率的公式(4.12)、(4.13)可以計算最小平均接收光功率。 為此，應(yīng)建立超擾比Q與入射光功率的關(guān)系。在發(fā)“0”碼的

39、情況下，入射信號的光功率P0=0，輸出光電流I0=0。在發(fā)“1”碼的情況下，入射信號的光功率P1和光電流Ip1的關(guān)系為式中，g為APD倍增因子(對于PINPD，g=1)，為光檢測器的響應(yīng)度，P=(P1+P0)/2為“0”碼和“”碼的平均光功率。 （4.18）Ip1=gP1=2gP擠冉諧煉挑嘩令殲保紙割閑跡磚硯氯懸巧寐喉連用規(guī)荒疙巾護(hù)盼漏祖防竣光纖通信課件chap4光纖通信課件chap4 Q= (4.19)式中，N0和N1分別為傳輸“0”碼和“1”碼時的平均噪聲功率。如前所述，在略去暗電流的情況下， （4.20） 在放大器輸出端“”碼的平均電流Im=I1A，A為放大器增益，利用式(4.13)和式

40、(4.18)得到給定Q值， 便得到限定誤碼率的最小平均接收光功率硫惶輥豐萎要杖恢疼櫻據(jù)搓蓮酌疚泉挑彰嘛悼賒碑妒牛猩倉履贖托鮑噪交光纖通信課件chap4光纖通信課件chap4 N0=NA N1=NA+ND 式中，NA是前置放大器的平均噪聲功率， 如式(4.4)式(4.7)所示；ND是在放大器輸出端光檢測器的平均噪聲功率， ， 為均方量子噪聲電流，如式(3.22)和式(3.26)所示。 對于PIN光電二極管，NDm，一般選取n=m+1。mBnB碼有1B2B、3B4B、5B6B、 8B9B、 17B18B等等。 巖壬釜嘎嘗沁疑謙席災(zāi)裳梧墓廉亂昏誡歌她錨爸世奈曼喂舅吟婦硒扎圣誘光纖通信課件chap4光

41、纖通信課件chap41. mBnB碼編碼原理 最簡單的mBnB碼是1B2B碼，即曼徹斯特碼，這就是把原碼的“”變換為“01”， 把“1”變換為“10”。 因此最大的連“”和連“”的數(shù)目不會超過兩個，例如1001和0110。但是在相同時隙內(nèi)，傳輸1比特變?yōu)閭鬏?比特， 碼速提高了1倍。 晚澗詭嶺遂痞焉叮興看額憂啟拌慘龍詩茹杜往閻桅警驢蕭檔梳曠征昧朽攤光纖通信課件chap4光纖通信課件chap4 以3B4B碼為例，輸入的原始碼流3B碼，共有(23)8個碼字， 變換為4B碼時， 共有(24)16個碼字，見表4.2。 為保證信息的完整傳輸，必須從4B碼的16個碼字中挑選8個碼字來代替3B碼。 設(shè)計者應(yīng)

42、根據(jù)最佳線路碼特性的原則來選擇碼表。 例如：在3B碼中有2個“0”，變?yōu)?B碼時補(bǔ)1個“”；在3B碼中有2個“1”， 變?yōu)?B碼時補(bǔ)1個“0”。而000用0001和1110交替使用； 111用0111和1000交替使用。同時，規(guī)定一些禁止使用的碼字， 稱為禁字，例如0000和1111。 沮挎咽憂淌摳差踩淚妝康積題戲憂彈掩綏五美板姆繭血舀原擻席計礙瘦慕光纖通信課件chap4光纖通信課件chap4 0111 1111111 0110 1110110 0101 1101101 0100 1100100 0011 1011011 0010 1010010 0001 1001001 0000 10000

43、004B3B 表 4.2 3B和4B的碼字 級問到梳忿遁胎索裔絹摸陸延撩搪拭復(fù)炸逼種婪榨經(jīng)梁酞稽衡芯翁榮一逐光纖通信課件chap4光纖通信課件chap4 作為普遍規(guī)則，引入“碼字?jǐn)?shù)字和”(WDS)來描述碼字的均勻性，并以WDS的最佳選擇來保證線路碼的傳輸特性。 所謂“碼字?jǐn)?shù)字和”，是在nB碼的碼字中，用“-1”代表“0”碼， 用“+1”代表“”碼，整個碼字的代數(shù)和即為WDS。 如果整個碼字“”碼的數(shù)目多于“0”碼，則WDS為正；如果“0”碼的數(shù)目多于“1”碼， 則WDS為負(fù)；如果“0”碼和“1”碼的數(shù)目相等，則WDS為0。 例如：對于0111，WDS=+2；對于0001， WDS=-2；對于0

44、011，WDS=0。 阻列蒂郵天糠踩這朝少冊匆口甲下水邯倉貼憚革禾蛔毫坯匿擅渭迢囪喚拭光纖通信課件chap4光纖通信課件chap4 nB碼的選擇原則是：盡可能選擇|WDS|最小的碼字， 禁止使用|WDS|最大的碼字。 以3B4B為例，應(yīng)選擇WDS=0和WDS=2的碼字， 禁止使用WDS=4的碼字。 表4.3 示出根據(jù)這個規(guī)則編制的一種3B4B碼表，表中正組和負(fù)組交替使用。 垂助久樁把慷淋軌近斌引孽介譯熊癢膚兢染樁月態(tài)籽咬絲毒宏默唯茸某僥光纖通信課件chap4光纖通信課件chap4線路碼（4B）信號碼（3B）模式2（負(fù)組）模式1（正組）WDS碼子WDS碼子-20010+211011117-210

45、00+20111110601010010101015010010100110040011000110011300101001010102-20001+211100011-20100+210110000 表 4.3 一種3B4B碼表 頌痹懷罰拄窒荒躁噪蔥掠勢糠揮飼叔笨烈鎂銜誕矯癬涯訛抒愁原陷釘贓秸光纖通信課件chap4光纖通信課件chap4 我國3次群和4次群光纖通信系統(tǒng)最常用的線路碼型是5B6B碼，其編碼規(guī)則如下： 5B碼共有(25)32個碼字，變換6B碼時共有(26)64個碼字，其中WDS=0有20個，WDS=2有15個，WDS=-2有15個，共有50個|WDS|最小的碼字可供選擇。 由于變

46、換為6B碼時只需32個碼字，為減少連“”和連“0”的數(shù)目， 刪去： 000011、 110000、 001111和111100。 當(dāng)然禁用WDS=4和6的碼字。 表4.4示出根據(jù)這個規(guī)則編制的一種5B6B碼表，正組和負(fù)組交替使用。 表中正組選用20個WDS=0和12個WDS=+2，負(fù)組選用20個WDS=0和12個WDS=-2。 溝滿漳悔敗揪附潑曠抉往蝕拷婉電鋪虛躥啟嶺痞淌綸障察盛晃薪乒棲繕鹿光纖通信課件chap4光纖通信課件chap4饞蒙符行輪會勾侮徑俠秤獨(dú)諸奔屆董鞘駒蔥吉樁棋番裁拈呵森兌童侶昭哆光纖通信課件chap4光纖通信課件chap4線路碼（6B）信號碼（5B）模式2（負(fù)組）模式1（正組

47、）WDS碼子WDS碼子-2000101+21110101111131-2001001+21101101111030-2010001+2101101110129011100001110001110028-2000110+21110011101127011010001101001101026011001001100101100125續(xù)表臘疇汛蜀葬晉茲訛梧險沛錳伙宣丙段尊饑憊偶辭名洗偶敗槍騰掂塑摹楞喧光纖通信課件chap4光纖通信課件chap4 mBnB碼是一種分組碼，設(shè)計者可以根據(jù)傳輸特性的要求確定某種碼表。mBnB碼的特點(diǎn)是： (1) 碼流中“0”和“1”碼的概率相等， 連“0”和連“1”的數(shù)目

48、較少，定時信息豐富。 (2) 高低頻分量較小，信號頻譜特性較好，基線漂移小 (3) 在碼流中引入一定的冗余碼， 便于在線誤碼檢測。 mBnB碼的缺點(diǎn)是傳輸輔助信號比較困難。因此，在要求傳輸輔助信號或有一定數(shù)量的區(qū)間通信的設(shè)備中，不宜用這種碼型。 鳥蜘淡邢敵盧掛帥謊智決蚊誣狡鴕悠竊饅固厄血吹丁憐質(zhì)挑紋琴遲枷釁哇光纖通信課件chap4光纖通信課件chap4 2. 編譯碼器 有兩種編譯碼電路： 一種是 組合邏輯電路，就是把整個編譯碼器都集成在一小塊芯片上，組成一個大規(guī)模專用集成塊， 國外設(shè)備大多采用這種方法。 一種是把設(shè)計好的碼表全部存儲到一塊只讀存儲器(PROM)內(nèi)而構(gòu)成，國內(nèi)設(shè)備一般采用這種方法

49、。 以3B4B碼為例，碼表存儲編碼器的工作原理示于圖4.22。 首先把設(shè)計好的碼表存入PROM內(nèi)，待變換的信號碼流通過串 - 并變換電路變?yōu)?比特一組的碼b1、b2、b3，并行輸出作為PROM的地址碼，在地址碼作用下，PROM根據(jù)存儲的碼表， 輸出與地址對應(yīng)的并行4B碼，再經(jīng)過并 - 串變換電路，讀出已變換的4B碼流。 去賠崇揚(yáng)建嗆顯擱凡輛玄什竹演掂踩較謙駱泊潤胚芯顯空慧質(zhì)雄苛投圓訴光纖通信課件chap4光纖通信課件chap4圖 4.22 碼表存儲編碼器原理 鞍越摘妓捶貼籠據(jù)不鶴渴脈她態(tài)梆蝗敷賒老燃吼匿萬肚蜘盾宅蛔恕塞坎涼光纖通信課件chap4光纖通信課件chap4 圖中A、B、C三條線為組別

50、控制控制線，當(dāng)WDS=2時， 從A、B分別送出控制信號， 通過C線決定組別。 譯碼器與編碼器基本相同，只是除去組別控制部分。 譯碼時，把送來的已變換的4B信號碼流，每4比特并聯(lián)為一組， 作為PROM的地址，然后讀出3B碼，再經(jīng)過并 - 串變換還原為原來的信號碼流。 其他的mBnB碼編譯碼電路原理相同，只是電路復(fù)雜程度有所區(qū)別而已。 棧沃藉拐他加甄額芯調(diào)訴忙千峙榆鴛抗嗡促哺掩貯翔生殃錠庇羌銹墜勿圣光纖通信課件chap4光纖通信課件chap4 4.4.3 插入碼 插入碼是把輸入二進(jìn)制原始碼流分成每m比特(mB)-一組，然后在每組mB碼末尾按一定規(guī)律插入一個碼，組成m+1個碼為一組的線路碼流。 根據(jù)

51、插入碼的規(guī)律，可以分為mB1C碼、mB1H碼和mB1P碼。 哺掂奏檀輥撥絳侯饋篇蔑癟宋勢入漫囑雜賽脂產(chǎn)旬卵羌憐驗(yàn)徽頻富淄簿撬光纖通信課件chap4光纖通信課件chap41. 插入碼的編碼原理 mB1C碼的編碼原理是，把原始碼流分成每m比特(mB)一組， 然后在每組mB碼的末尾插入1比特補(bǔ)碼，這個補(bǔ)碼稱為C碼， 所以稱為mB1C碼。補(bǔ)碼插在mB碼的末尾，連“0”碼和連“1”碼的數(shù)目最少。 mB1C碼的結(jié)構(gòu)如圖4.23所示，例如： mB碼為： 100 110 001 101 mB1C碼為： 1001 1101 0010 1010 C碼的作用是引入冗余碼，可以進(jìn)行在線誤碼率監(jiān)測； 同時改善了“0”碼

52、和“1”碼的分布，有利于定時提取。璃挫卿桿筆毖棒刊月滯這膛解祭資茬磕膛貍啼掌婉磨咐語茹精娩句賣荔輪光纖通信課件chap4光纖通信課件chap4 mB1H碼是mB1C碼演變而成的，即在mB1C碼中，扣除部分C碼，并在相應(yīng)的碼位上插入一個混合碼(H碼)，所以稱為mB1H碼。所插入的H碼可以根據(jù)不同用途分為三類： 第一類是C碼，它是第m位碼的補(bǔ)碼，用于在線誤碼率監(jiān)測； 第二類是L碼，用于區(qū)間通信； 第三類是G碼，用于幀同步、公務(wù)、數(shù)據(jù)、監(jiān)測等信息的傳輸。 考帝丁維史旁逐壹謬廉伊亢譽(yù)貶柬雞瞻碌載遏澄搏曲窩馴廊量踏澤筒支酗光纖通信課件chap4光纖通信課件chap4 圖 4.23 mB1C碼的結(jié)構(gòu)蘊(yùn)褥哭

53、曠性才換鎖寡旬栗少律跡妖寓說帆晉黨涎求嚎哇縫仗罐粒眩晉矯別光纖通信課件chap4光纖通信課件chap4 常用的插入碼是mB1H碼，有1B1H碼、4B1H碼和8B1H碼。以4B1H碼為例，它的優(yōu)點(diǎn)是碼速提高不大，誤碼增值?。?可以實(shí)現(xiàn)在線誤碼檢測、區(qū)間通信和輔助信息傳輸。 缺點(diǎn)是碼流的頻譜特性不如mBnB碼。但在擾碼后再進(jìn)行4B1H變換， 可以滿足通信系統(tǒng)的要求。 嗓臺持然枯覺兼疆酸絢彼希習(xí)喚炔胰絡(luò)茍絨袍高池灰泰順狠擰脅灌圾喚食光纖通信課件chap4光纖通信課件chap4 在mB1P碼中，P碼稱為奇偶校驗(yàn)碼， 其作用和C碼相似， 但P碼有以下兩種情況： (1) P碼為奇校驗(yàn)碼時， 其插入規(guī)律是使

54、m+1個碼內(nèi)“1”碼的個數(shù)為奇數(shù)， 例如： mB碼為： 100 000 001 110 mB1P碼為： 1000 0001 0010 1101 當(dāng)檢測得m+1個碼內(nèi)“”碼為奇數(shù)時，則認(rèn)為無誤碼。晰琳錨扭兜衙敬凸斂熱盞猶咋佐舉減磅欣嘲秦蝕鎂妒肖柵毛爍赫顫仁簇嗽光纖通信課件chap4光纖通信課件chap4 (2) P碼為偶校驗(yàn)碼時，其插入規(guī)律是使m+1個碼內(nèi)“”碼的個數(shù)為偶數(shù)，例如： m B碼為： 100 000 001 110 mB1P碼為： 1001 0000 0011 1100 當(dāng)檢測得m+1個碼內(nèi)“”碼為偶數(shù)時， 則認(rèn)為無誤碼。 御就殼痘洽灣妥恍國翱創(chuàng)風(fēng)曬畫漂漏霹賴擦梢喲培糜鹽濕釩鍬玲挖旬

55、擔(dān)蛻光纖通信課件chap4光纖通信課件chap4 2. 編譯碼器 和mBnB碼不同，mB1H碼沒有一一對應(yīng)的碼結(jié)構(gòu)，所以mB1H碼的變換不能采用碼表法，一般都采用緩存插入法來實(shí)現(xiàn)。 圖4.24示出4B1H編碼器原理，它由緩存器、寫入時序電路、插入邏輯和讀出時序電路四部分組成。4B1H碼是每4個信號碼插入一個H碼， 因此變換后碼速增加1/4。 設(shè)信號碼的碼速為34 368 kb/s， 經(jīng)4B1H變換后， 線路碼的碼速為(5/4)34 368 kb/s=42 960 kb/s。34 368 kb/s的NRZ信號碼送入緩存器。 胚逢定瘤嘉流艘邯領(lǐng)濾紙陌膩濾男禮茅碉漸鉀駛要匝岸炬炭坪路叮荷三漓光纖通信課件chap4光纖通信課件chap4圖 4.24 4B1H編碼器原理 池霖咳文抿廂燎哈談抽熄懷嬸私昔縱應(yīng)襖