《光纤通信》第6章课后习题答案

11．光接收机中有哪些噪声？答：热噪声、散粒噪声和自发辐射噪声。2．RZ码和NRZ码有什么特点？答：NRZ（非归零码）：编码1对应有光脉冲，且持续时间为整个比特周期，0对应无光脉冲。RZ（归零码）：编码1对应有光脉冲，且持续时间为整个比特周期的一半，0对应无光脉冲。NRZ码的优点是占据频宽窄，只是RZ码的一半；缺点是当出现长连“1”或“0”时，光脉冲没有交替变换，接收时对比特时钟的提取是不利的。RZ码解决了长连“1”的问题，但长连“0”的问题没解决。3．通信中常用的线路码型有哪些？答：扰码、mBnB码、插入码和多电平码。4．光源的外调制都有哪些类型？内调制和外调制各有什么优缺点？答：光源的外调制类型有：电折射调制、电吸收MQW调制、M-Z型调制。内调制器简单且廉价，这种调制会引起输出光载波的频率啁啾；外调制器可以有更高的速率工作，并且有较小的信号畸变。5．假定接收机工作于1550nm，带宽为3GHz，前置放大器噪声系数为4dB，接收机负载为100LR，温度300TK，量子效率1，1.55/1.241.25/RAW，1mG，设计1210BER，即7，试计算接收机的灵敏度。解：接收机工作于1550nm，则电离系数比为0.7Ak，1mG，则散粒噪声系数为1()(1)(2)0.87AmAmAmFGkGkG热噪声电流方差为24BreneLkTFBR（带数据自己计算）接收机灵敏度为2reReAmmPeBFGRG（带数据自己计算）6．在考虑热噪声和散粒噪声的情况下，设APD的()xAmmFGG，(0,1)x，推导APD的mG的最佳值optG，此时APD接收机的SNR最大。解：光接收机输出端的信噪比定义为：SNR光电流信号功率/（光检测器噪声功率+放大器噪声功率）光检测器的噪声功率表示为224()mAmReeGFGRPB散粒其中()AmFG是APD的散粒噪声系数，下标A表示APD的意思，mG是APD的倍增因子（系数），R是相应度，RP是灵敏度，eB是接收机电带宽。假设放大器的输入阻抗远大于负载电阻LR，所以放大器电路的热噪声远小于LR的热噪声，那么光检测器负载电阻的均方热噪声电流为24BREneLkTFBR其中nF是放大器的噪声因子（系数），Bk是波尔兹曼常数，T是温度。放大器输入端的信号功率为22pmiG，其中2pi是信号功率，pi是用PIN检测到的信号电流。或把输入放大器的信号功率表示为2()mRGRP，其中RP是输入到PIN的功率。得到放大器输入端的信噪比为22()44()mRBmAmReneLGRPSNRkTeGFGRPBFBR设APD的()xAmmFGG，代入上式得到22()44mRxBmmReneLGRPSNRkTeGGRPBFBR要使APD接收机的SNR最大，可以求出一个最佳的mG值。通过信噪比对mG3求导，并使导数为零，解出mG的最佳值为22xoptBnRLkTFGxeRPR7．证明：对于OOK直接检测接收机，其误码率公式为1001IIBERQ证明：“0”码被误判为“1”码和“1”码被误判为“0”码的几率一样，不妨就以“1”码被误判为“0”码为例来计算误码率。“1”码被误判为“0”码的概率为11[01]thIIBERPQ当“0”码被误判为“1”码和“1”码被误判为“0”码的几率一样时，阈值电流为011001thIII代入上式得到1001IIBERQ10．推导具有光放大器的光接收机的误码率2(1)neGPBERQGPB。证明：当输入为“1”码时，有光输入，光检测器输出的光生电流（均值电流）与入射光功率成正比1IRGP在接收机中，信号与噪声的差动噪声电流方差（“1”码时光生电流方差）为22141neRGPPGB“0”码时的光生电流00I，“0”码时的光生电流方差为200，代入41001IIBERQ得到2(1)neGPBERQGPB