光通信系统Q因子测量和原理

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电信工程技术与标准化

最终决定物理层系统 B R。 E可以适用于各种信号格式和速率的数字客户信号，而且不需要解拜帧结构，比较简单易行本文具体讨论口因子的定义及与 O NR之间的关系，同时介绍 I U关于口因子的测 S T试方法和对测试设备的要求； 关键词口因子 O NR高斯噪声 S

在光通信系统中，特别是 WDM系统中，0ⅣR s 是目前衡量光路性能的重要指标，目前在光域内还没有

检测到的电S NR最终决定物理层系统 B R。 E与B R和 E误块率相比 .因子只需要光电变换和时钟恢复， 0而不需要解开帧结构，进行开销分析，因此可以应用在 3 R中继器的光通路连接处，如图 l所示。

其它指标像 O N一样真实地反映信号性能质量。但 SR是越来越多的人认为 1G i s 0 bt及其以上速率系统非线/性效应很强，系统最终的 B R性能有着举足轻重的对 E影响，仅仅依靠 O NR光信噪比已无法准确地衡量系 S统的性能，同样的光信噪比 O NR情况下，非线性效 S应的大小会引起系统 B R的显著变化。 E光信噪比并没有考虑非线性的作用，即同样的光信噪比情况下，由于非线性或波形失真，系统的误码性能可能有很大区别。 为此，有些厂商倾向提出一个新的概念，即 0因子来衡量系统性能。所谓 q因子就是在判决电平点信号和噪声的比值，是一个电信号信噪比的概念。 在过去 .人们对于光信噪比 O N与 0因子的 SR关系进行了许多讨论，得出了许多有益结论。本文具体讨论 0因子的定义及与 O N之间的关系， SR同时介绍I乙关于 0因子的测试方法和对测试设备的要求。 T

匡 l■一

”

一圈—_ 1 L

图 1光传送网(T ) O N0因子被定义为在最佳判决点，信号与噪声的比值。假设信号 1”和 0的概率是相同的， ) O5 .,噪声与信号统计无关：

0:丝二些+c0 r

[ 1】

0因子被定义为在接收机判决电路信噪比。这种

0因子可以写为 d形式 B

张成良5现任信息产业部电信传输研究所有缦室主任工程师、高衄工程师.长期从事大容量光缆系统和光联网植术的研究。首主持制定国内行业标准光波分复用系统总体技术要求(暂行规定)、该标准已经成寿国内 W M系统建

设和研究的” D纲领性文件。目前负责承担 8 5 3 0大啊目<中国高速信息示范网光网络性能测试，,在国内外刊物发表文章 5 6— 0重< ) 0舟篇曾在日本眦&,司从事 S H ￣ s传输色散补偿技术的研究。 厶\ D IG/ O

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0 (eie )2* g 0 ier dc l= 0l l l a) bs o n 其中“”电平时的平均电平， 0 …电平时的标准方差 0

[ 2】。是

在上图中，

坐标相交点为

、

,斜率分

是“电平时的平均电平， l

别为口、 1., 9实际上测试点一般分布在理论直线的 -周围，但偏离程度不一。

和。是“”电平和 1

在上面对 0因子考虑中，假设噪声源的分布是理想的高斯分布实际上考虑其他因素的影响，例如光纤类型、波长密度、线性效应和非线性损伤等，放大器噪声不再是信号损伤的主导因素，实际噪声已经偏离高斯分布。由于以上的非理想性，建立在高斯分布上的 0因子评估方法可能会导致不正确的结果，必须认真进行适配引入修正因子。

S m pig∞ a a i n s0

U∞ n,

码间干扰和串音会引起高逻辑电平和低逻辑电平被图 2误码率与概率分布密度函数的关系

分离为几个电平，在这些电平附近就严重偏离高斯分

布。其他像 XP交叉相位调制会导致额外的幅度噪 M声，该噪声与接收机、放大器的分布并不一致，但增加该噪声后，总的噪声叉会形成新的高斯分布。一

个数据比特在接收机的取样电路被理想探测，它

总的来说，在逻辑电平附近高斯分布受到干扰比较大，但在判决电平的附近比较接近理想，因此一些依赖

的值为…’或“” 0 1。例如，如果来的比特为“” 1,并

且有噪声附加到信号上，比较门限电平与比特…的 1偏离度之间有一个统计关系。信号的误码率发生在。” 0比特和…比特概率分布函数的交叉点之下， E与 1 BR概率分布函数P F之间的数学关系通过假设高斯分布 D

于逻辑电平附近幅度分布的直方评估方法有着精确度问题如果评估限制在低误码率 1。 0’~l,判决电平 0偏离方法是比较好的选择，以上对 0因子的分析就是建立在判决电平偏离方法的基础上。

获得。B R为判决门限的函数： E

珊：

+÷ ( - 1 e或者写成 B R ) B R E+ E…为：BER=

口采用光放大器的系统，光放大器的输出功率 ( o t P u>e e s与光放大器自发辐射噪声的比值定义为光 sn )信噪比 O NR。系统的 0因子与光信噪比 O NR有定 S S量的关系。许多文献都对两者之间的关系进行了推导 C M 5 3给出了新的计算公式。 O 1~3 对一个光放大辐射噪声AS受限的光系统( E忽略电热噪声和光接收机的散弹噪声),同时考虑到消光比的影响，光信噪比与 0因子的关系可以简化为：

如果门限被设置为最佳值…,误码率可以写成n 2

驯；1一 e .

其中：∞

B

雌)去邢[ 5】公式I】 3可以写为线性公式，如图 3示：所

(十)1蛔 B 1r(+ . e9S NR I m 0 n=——

Q I】 2 I 7

( )

1】 1 -/口和

) 一 0口网=( ) 0 /其中：

(- 1r )

Bd

r

o m/ P

= 0 1 r 0 o :—1 dB o 1 lg r—0

发送光信号消光比升余 B e:0 5(对比特率t的有效电带宽 ( ￡ 7图 3回归线外推法

弦函数),

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B= 1 Hz或 0lnn光信噪比 O N测 d 26 G l S R试的光带宽 Q= 4 6对应于 B R= 1× l的 0 95 E . 0 0

耗，可以再增加光放大器。因子测试设备的时钟恢复 0必须是可调的，能够适用于(或者自动调节)包括数字封包在内的所有 I TU- T的比特率。

因子 23 2 ( 5 7数学值) 根据上述公式，对于 2 Gbts . i速率的信号，按照 5/公式计算，光信噪比要求为 O NR= 1 B.对于 S 24 d

1G i s 0 bt信号，要达到 l,光信噪比 O NR要求为/ 0 S l 4B, 8 d这种近似方法与试验结果是比较接近的最近 进行的 3 O bt s 2 G i测试表明：对于一个色散补偿完整、/ 光功率控制得当的 l G i s W D系统 .光信噪比 0 bt / M O NR与 B R基本上是线性关系，在一定的输入功 S E

率下， E随光信噪比 O NR的增加而减小。在没有 BR S任何前向纠错 C施的情况下光信噪

比为(7 )B措 1. d 5

图 4 Q因子测试双判决电平实施框图

这种测试方法不需要特别的测试序列，可以采用实

时， E可以达到 1 0 (个厂商的设备由于接 BR 0x1各收机设计等因素略有不同),与理论计算的 l . d 84 B也 是一致的。

际业务信号来进行测试，根据图4,从光电转换器来的信号被送入两个有时钟提取功能决电路，判决电路 l U

先调整到眼图最佳位置，作为参考半决电路。《改变判决电路 2门限电平和时钟得到相应的误码率。基于这些数据，判决电路 l参考判决电平和时钟调整到最佳位置判决电路2的取样门限和相位再次被调整为任意值，采

0因子测试是确定光通道质量的有效手段，通过测试固因子评估 B R性能，可以得出在最优设计的设 E备中的最小 B R。I给出了 …… 此处隐藏：3896字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……