数字通信系统学习教案.pptx

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1、会计学1数字通信系统数字通信系统(xtng)第一页，共41页。内内容容(n(nirirng)ng)n n5.1 5.1 点到点链路点到点链路点到点链路点到点链路n n5.2 5.2 线路线路线路线路(xinl)(xinl)编码编码编码编码n n5.3 5.3 系统性能分析系统性能分析系统性能分析系统性能分析第1页/共41页第二页，共41页。Simplepoint-to-pointlink5.1 点到点链路点到点链路TxRxTxRxRxTx中继站终端(zhn dun)中继站终端(zhn dun)LLL第2页/共41页第三页，共41页。传输系统要求：传输系统要求：1、预期（或可能）的传输距离；、预

2、期（或可能）的传输距离；2、数据速率或信道带宽；、数据速率或信道带宽；3、误码率（、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、单模光纤或多模光纤（a）纤芯尺寸）纤芯尺寸（b）纤芯折射率剖面）纤芯折射率剖面（c）带宽或色散）带宽或色散（d）损耗）损耗(snho)（e）数值孔径或模场直径）数值孔径或模场直径5.1.1 光纤链路的设计光纤链路的设计(shj)要求要求第3页/共41页第四页，共41页。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(fngxing)图（f）发射模式数量第4页/共41页第

3、五页，共41页。3、pin或APD光电二极管（a）响应(xingyng)度（b）工作波长（c）速率（d）灵敏度系统性能分析：链路功率预算系统性能分析：链路功率预算(y sun)和系统展宽时间预和系统展宽时间预算算(y sun)第5页/共41页第六页，共41页。5.1.2 链路的功率链路的功率(gngl)预算预算光功率(gngl)损耗模型（连接器损耗、熔接点损耗、光纤损耗）第6页/共41页第七页，共41页。n n单元单元(dnyun)(dnyun)损耗：损耗：Pin和Pout分别(fnbi)表示损耗单元的输入及输出功率。链路损耗(snho)预算：P Pt t 是总光功率损耗，是总光功率损耗，Ps

4、Ps是激光器输出端耦合进光纤是激光器输出端耦合进光纤的功率，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(固定连接固定连接0.10.1-0.2dB,-0.2dB,活动连接活动连接1mn(nm，一般，一般，一般，一般(ybn)n=m+1)(ybn)n=m+1)个二个二个二个二进制比特构成的分组。附加的冗余比特以进制比特构成的分组。附加的冗余比特以进制比特构成的分组。附加的冗余比特以进制比特构成的分组。附加的冗余比特以n/mn/m的比的比的比的比率增加带宽，但其没有长的连率增加带宽，但其没有长的连率增加带宽，但其没有长的连率增加带宽，但其没有长的连1 1和长的连和长

5、的连和长的连和长的连0 0码，没有码，没有码，没有码，没有基线漂移问题，可提供足够的定时和检错信息。基线漂移问题，可提供足够的定时和检错信息。基线漂移问题，可提供足够的定时和检错信息。基线漂移问题，可提供足够的定时和检错信息。适合高速传输的有适合高速传输的有适合高速传输的有适合高速传输的有3B4B3B4B、4B5B4B5B、5B6B5B6B、8B10B8B10B码。码。码。码。5.2.3 分组码分组码第26页/共41页第二十七页，共41页。自动请求重发（ARQ）：若接收机检测(jin c)出误码，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。信源信源发送发送(f sn)控制控制

6、器器编码器编码器解码器解码器接收接收(jishu)控制器控制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）第27页/共41页第二十八页，共41页。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(yjing)得到应用的例子，如（224，216）短化的 Hanming码、（192，190）Reed-Solomon码

7、、（255，239）Reed-Solomon码、（18880，18865）和（2370，2385）短化的Hanming码。前向纠错前向纠错(ji cu)（FEC）：）：第28页/共41页第二十九页，共41页。n n5.3 系统性能分析系统性能分析n n数数字字光光纤纤通通信信系系统统的的性性能能主要主要(zhyo)包括：包括：n n （1）误码性能）误码性能(功率代价）功率代价）n n （2）抖动性能）抖动性能n n （3）系统的可靠性。）系统的可靠性。第29页/共41页第三十页，共41页。n n1.1.1.1.误码起源误码起源误码起源误码起源n n发射端：发射端：发射端：发射端：n n消光比

8、消光比消光比消光比n n激光强度噪声激光强度噪声激光强度噪声激光强度噪声n n激光相位噪声激光相位噪声激光相位噪声激光相位噪声n n模分配噪声模分配噪声模分配噪声模分配噪声n n调制啁啾调制啁啾调制啁啾调制啁啾n n传输链路传输链路传输链路传输链路n n光纤及光器件的色散引起的码间串扰光纤及光器件的色散引起的码间串扰光纤及光器件的色散引起的码间串扰光纤及光器件的色散引起的码间串扰n n光纤及光器件的非线性效应光纤及光器件的非线性效应光纤及光器件的非线性效应光纤及光器件的非线性效应n n 光放大器引入的噪声光放大器引入的噪声光放大器引入的噪声光放大器引入的噪声(ASE)(ASE)(ASE)(AS

9、E)n n模式模式模式模式(msh)(msh)(msh)(msh)噪声噪声噪声噪声n n光纤连接点的反射光纤连接点的反射光纤连接点的反射光纤连接点的反射n n接收端接收端接收端接收端n n各种噪声源（光电检测器散弹噪声、雪崩倍增噪声、放大器各种噪声源（光电检测器散弹噪声、雪崩倍增噪声、放大器各种噪声源（光电检测器散弹噪声、雪崩倍增噪声、放大器各种噪声源（光电检测器散弹噪声、雪崩倍增噪声、放大器热噪声等）热噪声等）热噪声等）热噪声等）n n定时抖动定时抖动定时抖动定时抖动n n信道串绕（波分复用系统）信道串绕（波分复用系统）信道串绕（波分复用系统）信道串绕（波分复用系统）误码性能误码性能(xng

10、nng)(xngnng)(功率代价）功率代价）第30页/共41页第三十一页，共41页。n n4.4.误码特性误码特性(txng)(txng)的评定方法的评定方法n n（1 1）长期平均比特误码率）长期平均比特误码率n n长长期期平平均均误误码码率率是是指指在在较较长长的的一一段段时时间间内内的的平平均均误误码码率率。仅仅适适于于单单个个随随机机误误码码情情况况，不不适适于于突突发发的的群群误误码码的的情情况。况。n n（2 2）误码的时间率）误码的时间率n n以以 比比 特特 误误 码码 率率 超超 过过 规规 定定 阈阈 值值（BERTBERT）的百分数来表示。）的百分数来表示。10-310

11、-610-9TLT0不可(bk)接受时间 1 T0劣化时间 4 T0第31页/共41页第三十二页，共41页。（3）传输(chun sh)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传输(chun sh)链路链路传输传输(chun sh)前接收灵敏度测试方法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

12、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第32页/共41页第三十三页，共41页。（4 4）QQ参数参数参数参数(cnsh)(cnsh)测试测试测试测试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获得获得Q参数参数实验上实验上Q参数测量方法：调整判决电平参数测量方法：调整判决电平(din pn)，测量，测量BER与判决电与判决电平平(din pn)的关

13、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参数及其相应的优化判决电平决电平(din pn)判决判决(pnju)电平电平第33页/共41页第三十四页，共41页。PRBS估计(gj)实际实际(shj)Q参参数数1,0,1,0估计(gj)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第34页/共41页第三十五页，共41页。n n5.3.2.抖动和漂移特性n n 抖动是电信号传输过程中的一种瞬时(shn sh)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 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

14、抖动是指脉冲编码传输系统中的同步误差。第35页/共41页第三十六页，共41页。n n 定时抖动对网络的性能损伤表现在下面几个方面：n 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(shch)模拟信号的失真，形成所谓抖动噪声；发送(f sn)信号接收(jishu)信号第36页/共41页第三十七页，共41页。n n 在再生器中，定时的不规则性使有效判决偏离(pinl)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 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

15、滑动损伤。第37页/共41页第三十八页，共41页。n n5.2.3.5.2.3.系统可靠性系统可靠性n n 系系统统的的可可靠靠性性一一般般采采用用故故障障统统计计分分析析法法，即即根根据据实实际际调调查查结结果果(ji(ji gugu)，统统计计足足够够长长时时间间内内的的可可用用时时间间和和不不可可用用时时间间，然然后后用用可可用用性性指指标标来来表表示示。所所谓谓可可用用性性是是指指可可用用时时间间占占系系统统全全部部运运营营时时间间的的百百分分比比。因因为为是是统统计计量量，因因此此统统计计时时间间越越长长，所所得得结结果果(ji gu(ji gu)越精确。越精确。第38页/共41页第

16、三十九页，共41页。可用性的表示(biosh)方法：其中(qzhng)，MTBF：平均故障时间；MTTR：平均故障修复时间失 效 性 的 表 示(biosh)方法：第39页/共41页第四十页，共41页。第五次作业第五次作业第五次作业第五次作业(zuy)(zuy)5.3 A star network uses directional couplers with 0.5-dB insertion loss to distribute data to its subscribers.If each receiver requires a minimum of 100nW and each transmitter is capable of emitting 0.5 mW,calculate the maximum number of subscribers served by the network.第40页/共41页第四十一页，共41页。