内容发布更新时间 : 2024/5/18 21:43:34星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

式(4)中，g0和g分别表示输入信号功率为Pin时的小信号增益和饱和增益，其中Ps 和?是两个待定的参数；式(2)中N0和N分别是对应于小信号增益g0和饱和增益g的噪声因子，a和b是两个待定的参数，其中g0和g的单位都是dB。式(4)和式(5)中各有两个待定参数，理论上只需要取测量数据中的任意两点就可以得到其中的参数。可取任意多点测量数据，得到一个超定方程组，求解出待定参数，然后通过一致逼近计算出不同输入信号功率时放大器的增益和噪声系数。

4.2.2 传输速率与光纤传输系统特性的关系

一般说来，传输速率越低光纤通信系统的性能就越好。但在某些情况下，例如：在速率非常低时，系统的误码率并不会降低而会上升。这是由于在限定误码率的条件下，决定光接收机灵敏度的主要因素是传输速率和光检测器、前置放大器的特性。传输间隙会使光检测器的识别码元的性能降低，继而使误码率上升，而且这会使系统的有效性降低。

以传输速率为10Kb/s、1Gb/s和10Gb/s光纤系统为例。图4-4为系统模型。其中系统包括用户自定义比特序列发生器(User Defined Bit Sequence Generator)、直接调制激光器(Directly Modulated Laser Measured)、非归零脉冲发生器(NRZ Pulse Generator)、光纤信道(Optical Fiber)、光检测器APD(Photodetector APD)、掺铒光纤放大器(EDFA)、低通滤波器(Low Psaa Gaussian Filter)。还有眼图观察仪，光脉冲观察仪误码率观察仪和误码率观察仪。

仿真系统的参数为：序列长度为128b，每比特的抽样数为64，取信息速率为1Gb/s。发射机调制速率为193.1THz，幅宽为10MHz ，消光比为10dB。比特序列发生器的比特序列为010110111011110。放大器的掺铒光纤长度为10m，波长为1550nm的损耗系数为0.1dB/m。光检测器的响应度为1A/W。

图4.4 光纤通信系统仿真模型

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当系统传输速率为1Gb/s时，它的系统参数、误码率和眼图如图4-5示：

图4-5 a)传输速率为1Gb/s时的系统参数

图4-5 b)传输速率为1Gb/s时系统Q值 图4-5 c)传输速率为1Gb/s时系统眼图

将系统传输速率Bit rate改为10Gb/s时，则等到如图4-6示的系统误码率和眼图：

图4-6 a)传输速率为10Gb/s时系统Q值 图4-6 b)传输速率为10Gb/s时系统眼图

将系统传输速率Bit rate改为1Kb/s时，则得到如图4-7示的系统误码率和眼图：

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图4-7 a)传输速率为10Kb/s时系统Q值 图4-7 b)传输速率为10Kb/s时系统眼图

根据仿真实验，从图4-5、4-6、4-7可以看出，当传输速率逐渐增大时，系统眼图所显示信号的电压变小，失真程度变大，判决门限变低，系统对定时误差的敏感程度变差。

4.2.3 光纤信道参数与光纤传输系统特性的关系

光纤的损耗和色散随着信号在光纤中传输距离的增加而增加，在图4-4所示的光纤通信系统中，在其他参数相同的情况下，将传输速率设定为10Gb/s改变图4-8中长度参数Length为50m、50km。如图4-9所示，观察所输出的眼图及Q值。

图4-8 光纤信道参数

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图4-9 a)光纤长度为50m时的系统眼图及Q值

图4-9 b)光纤长度为50km时的系统眼图及Q值

由图4-9所示，当光纤长度增大时，眼图的信号电压随之减小，这对光纤通信系统有着很大的影响；在光纤长度增加时，眼图对定时误差的灵敏度逐渐变低，幅度畸变变大。归结到底，是由于光纤的损耗和色散特性。若光纤不存在此特性，则其长度并不能对系统性能造成任何影响。

光纤线路的功能是把来自光发射机的光信号，以尽可能小的畸变（失真）和衰减传输到光接收机。对光纤的基本要求是损耗和色散这两个传输特性参数都尽可能的小，而且有足够好的机械特性和环境特性。随着光纤通信的发展，网络容量也在不断扩大，当前，光纤的损耗和色散是影响光纤通信向高速大容量发展的两个主要因素，因此损耗和色散成为光纤通道设计中的两个重要因素。损耗限制系统的传输距离，色散则限制系统的传输容量。

光纤损耗用损耗系数

????来表示，光信号在光纤中传播时，起光功率P随着传

1?dP??? (4-5) P?dZ?输距离的增加按指数形式衰减，即??-Pin设输入功率为

，则在光纤中传输异端距离L后，光纤的输出功率为 (4-6)

Pout?Pinexp???L?1P由此可得出衰减系数??-lnout(其中?单位为1dB/km) (4-7)

LPin在光纤长度一定的情况下，图4-4 所示的光纤通信系统中，设定光纤速率为10Gb/s、长度为50km，将如图4-8的光纤信道参数中的Attenuation改变，光纤损耗系数对系统性能的影响如图4-10示。

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图4-10 a)光纤损耗系数为0.2dB/km

图4-10 b)光纤损耗系数为0.8dB/km

图4-10 c)光纤损耗系数为2dB/km

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