光纤通信ppt课件第六章.ppt

6.2 模拟基带直接光强调制光纤传输系统 6.3 副载波复用光纤传输系统 由此可见，载噪比CNR随着调制指数m和平均接收光功率P0的增加而增加，随三项噪声的增加而减小。下面观察一下三项噪声的界限。 在平均接收光功率P0较大的条件下，激光器的相对强度噪声(RIN)和前置放大器的噪声可以忽略，这样系统只有量子噪声起作用，由式(6.30)得到  这时CNR与m2和P0成正比。 (CNR)q=10 lg 如果平均接收光功率P0很大，激光器相对强度噪声(RIN)起决定作用，光检测器的量子噪声和前置放大器噪声都可以忽略，在这个条件下， (CNR)RIN= (6.32) 这时CNR与m2成正比，与(RIN)成反比。 当平均接收光功率P0很小时，前置放大器噪声起着决定性作用，其他两项噪声都可以忽略，这时由式(6.30)得到   （CNR)T=10lg (6.33) 利用式(6.30)～式(6.33)，设平均接收光功率P0=2～—12 dBm,计算AM/SCM光纤传输系统CNR与P0的关系以及各项噪声起决定作用时CNR的界限，如图6.12所示。计算中采用的数据如下： 电子电荷：  e=1.6×10-19 C 波尔兹曼常数： k=1.38×10-23 J/K 调制指数：  m=0.05 相对强度噪声： (RIN)=—150 dB/Hz 噪声带宽：  B=4×106 Hz 响应度：  ρ=0.8 A/W 图 6.12 CNR的特性和各种噪声的界限 RIN噪声的界限 量子噪声界限 前置放大器噪声界限 平均接收光功率/dBm CNR/dB 2 0 -2 -4 -6 -8 -10 -12 44 48 50 52 54 56 46 负载电阻: RL=1 kΩ 前放噪声系数：F=3 dB 热噪声温度：T=290 K 假设P0=0 dBm, 计算各项噪声分别起决定作用时的CNR。由式(6.32)，相对强度噪声起决定作用时， (CNR)RIN=54.9 dB。由式(6.31)，量子噪声起决定作用时，CNR=58.9 dB。由式(6.33)，前置放大器噪声起决定作用时，CNR=68.0 dB。 提高CNR是系统设计中的重要问题。由式(6.30)可以看出， 增大P0不一定能提高CNR。为了提高CNR，增大m是可取的。 但是增大m又会使激光器的线性劣化，要用预失真技术来补偿。如果选用质量极好的DFB激光器来制造线性良好、发射功率又大的光发射机，势必降低器件成品率，增加成本。 综合各种因素，最好采用适当低的光功率和适当大的调制指数，而不是相反。 不论采用什么预调制方式，计算CNR的公式都相同， 只是公式中具体参数不同而已。所以式(6.29)～式(6.33)既适用于VSBAM, 也适合于FM。 式中, Ｆd为由图像信号产生的频偏峰-峰值，Bb为基带信号带宽，Bf为FM信号带宽。 设Fd=17 MHz, Bb=4 MHz, Bf=27 MHz, 代入式(6.34)计算结果用dB表示，得到FM相对于VSB-AM, 其CNR改善了21.1 dB。考虑到其他因素的影响，这个数值可以达到24 dB。 但是为获得相同SNR，不同预调制方式所需的CNR都是不同的。为在接收机解调后获得相同SNR， 两种预调制方式所需的CNR比值为： （6.34） 两种预调制方式的CNR比较如图6.13所示。 例如，用VSB-AM方式，要求CNR=52 dB，图中显示， 至少要求平均接收光功率为2 dBm。如果用FM方式，只需要CNR=5224=28 dB, 图中显示，平均接收光功率可以降低到15 dBm，接收光功率改善了13 dB。 设光纤线路平均损耗系数为0.5 dB/km, 则FM方式的传输距离可增加13/0.5=26 km。 由此可见，就载噪比而言，预调制方式FM优于VSB-AM。但是和VSB-AM方式相比，FM方式存在一个本质性问题，就是它占用的带宽较宽， 约为VSBAM方式的6倍。所以要根据不同应用场合，选择不同预调制方式。 图 6.13 VSB-AM和FM方式CNR的比较 +2 -8 -6 -4 0 -2 -14 -12 -10 -16 10 60 50 40 3