光纖通信課件第四章

1、1 2 本章內(nèi)容 l 光發(fā)送機 l 光接收機 l 光中繼器 l 光線路碼型 本章重點 l 光發(fā)送機和光接收機的功能、電路組成和工作原理。 l 光通信常用線路碼型。 3 l 掌握光發(fā)送機和光接收機的組成框圖及工作原理。 l 熟悉光中繼器的組成框圖及工作原理。 l 掌握光通信常用的線路碼型。 4 光發(fā)送機與光接收機統(tǒng)稱為光端機。光端機位于電端機和光 纖傳輸線路之間，如圖4-1所示。 圖4-1 光纖通信系統(tǒng)組成 光纖通信系統(tǒng)主要包括光纖（光纜）和光端機。每一部光 端機又包含光發(fā)送機和光接收機兩部分，通信距離長時還要加 光中繼器。光發(fā)送機完成E/O轉(zhuǎn)換，光接收機完成O/E轉(zhuǎn)換，光 纖實現(xiàn)光信號的傳輸，

2、光中繼器延長通信距離。 5 作用：是把從電端機送來的電信號轉(zhuǎn)變成光信號，并送入光 纖線路進行傳輸。對光發(fā)送機的要求： （1）有合適的輸出光功率 光發(fā)送機的輸出光功率，是指耦合進光纖的功率，亦稱入纖 功率。光源應有合適的光功率輸出，一般為0.01mW5mW。 （2）有較好的消光比 消光比的定義為全“1”碼平均發(fā)送光功率與全“0”碼平均發(fā) 送光功率之比?？捎孟率奖硎?（4-1） 式中，P11為全“1”碼時的平均光功率；P00為全“0”碼時的平 均光功率。一般要求EXT10dB。 )dB(lg10 00 11 P P EXT 6 （3）調(diào)制特性要好 所謂調(diào)制特性好，是指光源的PI曲線在使用范圍內(nèi)線性

3、特 性好，否則在調(diào)制后將產(chǎn)生非線性失真。 除此之外，還要求電路盡量簡單、成本低、穩(wěn)定性好、光 源壽命長等。 7 數(shù)字光發(fā)送機的基本組成包括均衡放大、碼型變換、復用、 擾碼、時鐘提取、光源、光源的調(diào)制電路、光源的控制電路 （ATC和APC）及光源的監(jiān)測和保護電路等。如圖4-2。 圖4-2 數(shù)字光發(fā)送機原理方框圖 8 （1）均衡放大：補償由電纜傳輸所產(chǎn)生的衰減和畸變。 （2）碼型變換：將HDB3碼或CMI碼變化為NRZ碼。 （3）復用：用一個大傳輸信道同時傳送多個低速信號的過程。 （4）擾碼：使信號達到“0”、“1”等概率出現(xiàn)，利于時鐘提取。 （5）時鐘提取：提取PCM中的時鐘信號，供給其它電路使

4、用。 （6）調(diào)制（驅(qū)動）電路：完成電/光變換任務。 （7）光源：產(chǎn)生作為光載波的光信號。 （8）溫度控制和功率控制： 穩(wěn)定工作溫度和輸出的平均光功率。 （9）其他保護、監(jiān)測電路：如光源過流保護電路、無光告警電 路、LD偏流（壽命）告警等。 9 1光源 光源的作用是產(chǎn)生作為光載波的光信號，對光源的要求是： 發(fā)送光波的中心波長應在0.85m、1.31m和1.55m附近。 光譜的譜線寬度要窄，以減小光纖色散對帶寬的限制。 電/光轉(zhuǎn)換效率高，發(fā)送光束方向性好，以提高耦合效率。 允許的調(diào)制速率要高或響應速度要快，以滿足系統(tǒng)大的傳輸 容量。 器件的溫度穩(wěn)定性好，可靠性高，壽命長。 器件體積小，重量輕，安裝

5、使用方便，價格便宜。 10 2調(diào)制方式 有直接調(diào)制（內(nèi)調(diào)制）和間接調(diào)制（外調(diào)制）。 （1）直接調(diào)制 基本概念及調(diào)制原理 直接調(diào)制就是將調(diào)制信號(電信號)直接注入光源，使其輸出的 光載波信號的強度隨調(diào)制信號的變化而變化，又稱為內(nèi)調(diào)制。 調(diào)制原理如圖4-3所示。 特點 調(diào)制簡單、損耗小、成本低。但存在波長(頻率)的抖動。 11 圖4-3 直接光強度數(shù)字調(diào)制原理 圖4-4 間接調(diào)制激光器的結(jié)構(gòu) 12 （2）間接調(diào)制 基本概念及調(diào)制原理 間接調(diào)制不直接調(diào)制光源，而是利用晶體的電光、磁光和聲光 特性對LD所發(fā)出的光載波進行調(diào)制，即光輻射之后再加載調(diào)制電 壓，使經(jīng)過調(diào)制器的光載波得到調(diào)制，這種調(diào)制方式又稱

6、作外調(diào) 制，如圖4-4所示。 特點 調(diào)制系統(tǒng)比較復雜、損耗大、而且造價也高。但譜線寬度窄， 可以應用于2.5Gbit/s的高速大容量傳輸系統(tǒng)之中，而且傳輸距離 也超過300km以上。 13 3調(diào)制特性 電光延遲 n電光延遲激光器在高速調(diào)制下，輸出光脈沖和注入電流 脈沖之間存在的一個初始延遲時間。其數(shù)量級一般為ns。 電光延遲會引入碼型效應。當電光延遲時間與數(shù)字調(diào)制 信號的碼元持續(xù)時間為相同數(shù)量級時，會使“0”碼后的第一 個“1”碼脈沖寬度變窄，幅度變小 ，嚴重時使單個“1”碼丟 失，這種現(xiàn)象即“碼型效應”。碼型效應的特點是在脈沖序 列中較多的“0”之后出現(xiàn)的“1”碼，其脈沖明顯變小，而且 連“

7、0”數(shù)越多，調(diào)制速率越高，該效應越明顯。用適當?shù)?“過調(diào)制”補償，可以消除碼型效應。 14 張弛振蕩現(xiàn)象 n張弛振蕩現(xiàn)象當電流脈沖注入激光器時，輸出光脈沖會 出現(xiàn)幅度逐漸衰減的振蕩現(xiàn)象。其振蕩頻率一般為0.5到 2GHz。該現(xiàn)象和電光延遲都會影響調(diào)制速率。當最高調(diào)制 頻率接近張弛振蕩頻率時，波形嚴重失真，會使接收機在抽 樣判決時增加誤碼率，故實際調(diào)制頻率應小于張弛振蕩頻率。 自脈動現(xiàn)象 自脈動現(xiàn)象當注入電流達到某個范圍時，輸出光脈沖出 現(xiàn)持續(xù)等幅高頻振蕩的現(xiàn)象 。它是由于激光器內(nèi)部不均勻 增益或不均勻吸收產(chǎn)生的，與P-I特性的扭折區(qū)域相對應。 自脈動頻率可達2GHz，嚴重影響LD的高速調(diào)制。

8、15 n電光延遲 、張弛振蕩頻率 和幅度衰減時間 的表達式為： n n 其中 是電子復合壽命， 是諧振腔內(nèi)光子壽命， 是注入電流密度， 是閾值電流密度， 是張弛振蕩 幅度衰減到初始值的1/e時的時間。 th psd jj j t ln )1( 1 thphsp r j j j j th sp 2 0 d t r 0 0 sp ph j th j 16 3調(diào)制特性 （1）電光延遲和張弛振蕩現(xiàn)象 半導體激光器在高速脈沖調(diào)制下， 輸出光脈沖瞬態(tài)響應波形如圖4-5所 示。輸出光脈沖和注入電流脈沖之 間存在一個初始延遲時間，稱為電 光延遲時間td，其數(shù)量級一般為ns。 當電流脈沖注入激光器后，輸出光 脈

9、沖會出現(xiàn)幅度逐漸衰減的振蕩， 稱為張弛振蕩。張弛振蕩和電光延 遲的后果是限制調(diào)制速率。 圖4-5 光脈沖瞬態(tài)響應波形 17 （2）碼型效應 電光延遲要產(chǎn)生碼型效應。當電光延遲時間td與數(shù)字調(diào)制的碼 元持續(xù)時間T/2為相同數(shù)量級時，會使“0”碼過后的第一個“1”碼 的脈沖寬度變窄，幅度減小，嚴重時可能使單個“”碼丟失， 這種現(xiàn)象稱為“碼型效應”，如圖4-6（a）、（b）所示。用適當 的“過調(diào)制”補償方法，可以消除碼型效應，如圖4-6（c）所示。 圖4-6 碼型效應 18 1.1 驅(qū)動電路 1. 對驅(qū)動電路的要求 一個優(yōu)良的驅(qū)動電路應該滿足以下條件：一個優(yōu)良的驅(qū)動電路應該滿足以下條件： (1) 能

10、夠提供較大的、穩(wěn)定的驅(qū)動電流；能夠提供較大的、穩(wěn)定的驅(qū)動電流； (2) 有足夠快的響應速度，最好大于光源的驅(qū)動速度；有足夠快的響應速度，最好大于光源的驅(qū)動速度； (3) 保證光源具有穩(wěn)定的輸出特性。保證光源具有穩(wěn)定的輸出特性。 19 2. 驅(qū)動電路的工作原理 （1）共發(fā)射極LED驅(qū)動電路 圖4-7所示為由三極管組成的共發(fā)射極驅(qū)動電路，這種 驅(qū)動電路主要用于以LED作為光源的數(shù)字光發(fā)射機。適用 于10 Mbit/s以下的低速率系統(tǒng)。 共發(fā)射極驅(qū)動電路的工作原理如下所述：當輸入數(shù)據(jù)共發(fā)射極驅(qū)動電路的工作原理如下所述：當輸入數(shù)據(jù) 信號為信號為“0”“0”時，晶體三極管時，晶體三極管VTVT處于截止狀

11、態(tài)，處于截止狀態(tài)，LEDLED中沒中沒 有電流流過，因此有電流流過，因此LEDLED不發(fā)光；當輸入數(shù)據(jù)信號為不發(fā)光；當輸入數(shù)據(jù)信號為“1”“1” 時，晶體三極管時，晶體三極管VTVT工作于飽和狀態(tài)，工作于飽和狀態(tài)，LEDLED中有較大的電流中有較大的電流 流過，所以流過，所以LEDLED發(fā)光。發(fā)光。 20 圖4-8 射極耦合LD驅(qū)動電路圖 圖4-7 共發(fā)射極驅(qū)動電路 21 （2）射極耦合LD驅(qū)動電路 圖4-8是射極耦合LD驅(qū)動電路，適合于LD系統(tǒng)使用。該電路適合激 光器系統(tǒng)使用。電流源由V1和V2組成的差分開關(guān)電路，它提供恒定 的偏置電流。在V2基極上施加直流參考電壓UB，V2集電極的電壓取

12、決于LD的正向偏壓，數(shù)字電信號Uin從V1的基極輸入。當信號為“0” 時， V1的基極電位比UB高而先導通， V2截止，LD 不發(fā)光。當信號 為“1”時， V1的基極電位比UB低，而V2先導通， 驅(qū)動LD 發(fā)光。V1 和V2輪流處于截止和非飽和導通狀態(tài)，有利于提高調(diào)制 速率。該電 路為恒流源的調(diào)制速率，可達到300Mb/s,電流噪聲小，但動態(tài)范圍小， 功耗較大。 22 LDbAR in PDPDLD 1 )(PIUUUUUP 圖4-9 反饋穩(wěn)定LD驅(qū)動電路 （3）反饋穩(wěn)定LD驅(qū)動電路 圖4-9是利用反饋電流使輸出光功率穩(wěn)定的LD驅(qū)動電路，其 控制過程如下： 23 （4）帶自動功率控制的LD驅(qū)動

13、電路 更加完善的帶自動功率控制（APC）的電路如圖4-10所示。 圖4-10 APC電路原理 24 n從LD的背向輸出光功率，經(jīng)PD檢測器檢測、 運算放大器A1放大后送到比較器A3的反相輸入 端，同時，輸入信號參考電壓和直流參考電壓 經(jīng)A2比較放大后送到A3的同相端，A3和V3組成 的直流恒流源調(diào)節(jié)LD的偏置電流Ib，使LD輸出 光功率穩(wěn)定。 自動功率控制電路原理 25 1激光器的溫度特性 l 溫度對激光器輸出光功率的影響主要通過閾值電流Ith和外微 分量子效率d產(chǎn)生，如圖圖4-11（a）和（b）所示。 當溫度升高，閾值電流增加，外微分量子效率減小，輸出光脈 沖幅度下降。 l 溫度對輸出光脈沖

14、的另一個影響是“結(jié)發(fā)熱效應”。 即使環(huán)境溫度不變，由于調(diào)制電流的作用，引起激光器結(jié)區(qū)溫 度的變化，因而使輸出光脈沖的形狀發(fā)生變化，這種效應稱為 “結(jié)發(fā)熱效應”。如圖4-12所示 “結(jié)發(fā)熱效應”將引起調(diào)制失真。 26 圖4-11 溫度引起的光功率輸出的變化 圖4-12 結(jié)發(fā)熱效應 27 2光源的自動溫度控制（ATC） （1）溫度控制裝置的組成 溫度控制裝置由致冷器、熱敏電阻和控制電路組成，圖4-13示 出了溫度控制裝置的方框圖。 ) LD( ) (R)LD( ) ( T TITT致冷器、熱沉環(huán)境 圖4-13 自動溫度控制原理方框圖 28 （2）自動溫度控制（ATC）原理 圖4-14示出ATC電路

15、原理圖?？刂七^程可以表示如下： 圖4-14 ATC電路原理 29 n溫度控制裝置由制冷器TEC、熱敏電阻RT、和控制電路組成。 由熱敏電阻和R1、R2、R3組成的“換能電橋”，通過電橋 將溫度變化轉(zhuǎn)換為電流的變化。運算放大器的差動輸入端 跨接在電橋的對端，用于改變?nèi)龢O管的基極電流。在設(shè)定 溫度（如20）時，調(diào)節(jié)R3使電橋平衡，A、B點間無電位 差，故流過制冷器TEC的電流為零。當環(huán)境溫度升高時， LD的溫度升高，使具有負溫度系數(shù)的熱敏電阻阻值變小， 電橋失去平衡，使B點電位低于A點電位，運算放大器輸出 電壓升高，V的基極電流增大，制冷器的電流也增大，制冷 端溫度降低，LD的溫度也降低，保持溫度

16、恒定?？刂七^程 可表示為： nT（環(huán)境） T（LD） RT I（制冷器） T（LD） 自動溫度控制（ATC）原理 30 注：溫度控制只能控制溫度變化引起的輸出光功率的變化，不 能控制由于器件老化而產(chǎn)生的輸出功率的變化。 對于短波長激光器，一般只需加自動功率控制電路即可。 對于長波長激光器，由于其閥值電流隨溫度的漂移較大，因此， 一般還需加自動溫度控制電路，以使輸出光功率達到穩(wěn)定。 31 1. 光發(fā)送機的指標光發(fā)送機的指標 光發(fā)送機的指標很多，我們僅從應用的角度介紹其主要指 標。包括平均發(fā)送光功率及其穩(wěn)定度、光功率發(fā)射和耦合效 率、消光比等. (1) 平均發(fā)送光功率及其穩(wěn)定度平均發(fā)送光功率及其穩(wěn)

17、定度 平均發(fā)送光功率又稱為平均輸出光功率，通常是指光源 “尾纖”的平均輸出光功率。 S F P P 為了獲得最佳的耦合效 果，一般出廠的光源都 帶一段尾纖 (2) 耦合效率耦合效率 耦合效率用來度量在光源發(fā)射的全部光功 率中，能耦合進光纖的光功率比例。耦合效 率定義為： 式中，PF為耦合進光纖的功率，PS為光源發(fā) 射的功率。發(fā)射效率取決于光源連接的光纖 類型和耦合的實現(xiàn)過程。 最小平均發(fā)送光功率 最大平均發(fā)送光功率 EX (3) 消光比消光比 消光比定義為最大平均發(fā)送光功率與最小平 均發(fā)送光功率之比，通常用符號EX表示： 若用相對值表示，則為 最小平均發(fā)送光功率 最大平均發(fā)送光功率 lg10E

18、X 34 光接收機作用是將光纖傳輸后的幅度被衰減、波形產(chǎn)生畸變的、 微弱的光信號變換為電信號，并對電信號進行放大、整形、再生后， 再生成與發(fā)送端相同的電信號，輸入到電接收端機，并且用自動增 益控制電路（AGC）保證穩(wěn)定的輸出。 光接收機中的關(guān)鍵器件是半導體光檢測器，它和接收機中的前置 放大器合稱光接收機前端。前端性能是決定光接收機的主要因素。 前端的作用：將耦合入光電檢測器的光信號轉(zhuǎn)換為時變電流，前端的作用：將耦合入光電檢測器的光信號轉(zhuǎn)換為時變電流， 然后進行預放大（電流電壓轉(zhuǎn)換），以便后級作進一步處理。然后進行預放大（電流電壓轉(zhuǎn)換），以便后級作進一步處理。 要求：低噪聲、高靈敏度、足夠的帶寬

19、。要求：低噪聲、高靈敏度、足夠的帶寬。 35 強度調(diào)制直接檢波（IM-DD）的光接收機方框圖如圖4-15所 示，主要包括光電檢測器、前置放大器、主放大器、均衡器、時 鐘恢復電路、取樣判決器以及自動增益控制（AGC）電路等。 圖4-15 數(shù)字光接收機方框圖 36 1光電檢測器 光電檢測器是把光信號變換為電信號的關(guān)鍵器件，對其要求是： 在系統(tǒng)的工作波長上要有足夠高的響應度，即對一定的入射光 功率，光電檢測器能輸出盡可能大的光電流。 波長響應要和光纖的3個低損耗窗口兼容。 有足夠高的響應速度和足夠的工作帶寬。 產(chǎn)生的附加噪聲要盡可能低，能夠接收極微弱的光信號。 光電轉(zhuǎn)換線性好，保真度高。 工作性能穩(wěn)

20、定，可靠性高，壽命長。 功耗和體積小，使用簡便。 37 2放大器 光接收機的放大器包括前置放大器和主放大器兩部分。 對前置放大器要求是較低的噪聲、較寬的帶寬和較高的增益。 前置放大器的類型目前有3種：低阻抗前置放大器、高阻抗前置 放大器和跨阻抗前置放大器（或跨導前置放大器）。 主放大器一般是多級放大器，它的功能主要是提供足夠高的增 益，把來自前置放大器的輸出信號放大到判決電路所需的信號電 平。并通過它實現(xiàn)自動增益控制（AGC），以使輸入光信號在一定 范圍內(nèi)變化時，輸出電信號應保持恒定輸出。 主放大器和AGC決定著光接收機的動態(tài)范圍。 38 三種前置放大電路比較 n雙極性晶體管前置放大器的主要特

21、點是輸入阻抗低， 電路時間常數(shù)小于信號脈沖寬度，因而碼間干擾小， 適用于高速系統(tǒng)。 n場效應管前置放大器的主要特點是輸入阻抗高，噪 聲小，高頻特性差，適用于低速系統(tǒng)。 n跨阻型前置放大器的主要特點是改善了帶寬特性和 動態(tài)范圍，并具有良好的噪聲特性。 39 3均衡器 均衡器的作用是對已畸變(失真)和有碼間干擾的電信號進行均衡 補償，減小誤碼率。 4再生電路 包括判決電路和時鐘提取電路，用于從放大器輸出的信號和噪 聲混合的波形中提取碼元時鐘，并逐個對波形進行取樣判決，以 得到原發(fā)送的碼流。 5自動增益控制（AGC） AGC就是用反饋環(huán)路來控制主放大器的增益。作用是增加了光 接收機的動態(tài)范圍，使光接

22、收機的輸出保持恒定。 40 光接收機的噪聲包括光電檢測器的噪聲和光接收機的電路噪聲。 這些噪聲的分布如圖4-16所示。 l 光電檢測器的噪聲包括量子噪聲、暗電流噪聲、漏電流噪聲 和APD的倍增噪聲； l 電路噪聲主要是前置放大器的噪聲。前置放大器的噪聲包括 電阻熱噪聲及晶體管組件內(nèi)部噪聲。 )dBm( mW1 lg10 min R P P 圖4-16 接收機的噪聲及其分布 41 （1）量子噪聲：是指當一個光電檢測器受到外界光照，其光子 激勵而產(chǎn)生的光生載流子是隨機的，從而導致輸出電流的隨機起 伏。這是檢測器固有的噪聲。 （2）暗電流噪聲 暗電流是指無光照射時光電檢測器中產(chǎn)生的電流。由于激勵出

23、的暗電流是浮動的，就產(chǎn)生了噪聲，稱為暗電流噪聲。 （3）雪崩管倍增噪聲 由于雪崩光電二極管的雪崩倍增作用是隨機的，這種隨機性， 必然要引起雪崩管輸出信號的浮動，從而引入噪聲。 （4）光接收機的電路噪聲 主要指前置放大器噪聲，其中包括電阻熱噪聲及晶體管組件內(nèi) 部噪聲。 42 數(shù)字光接收機主要指標有光接收機的靈敏度和動態(tài)范圍。 （1）光接收機的靈敏度 光接收機的靈敏度是指在系統(tǒng)滿足給定誤碼率指標的條件下 (BER=10 9 )，光接收機所需的最小平均接收光功率Pmin （mW）。工程中常用毫瓦分貝（dBm）來表示，即 (4-2) （2）光接收機的動態(tài)范圍 光接收機的動態(tài)范圍是指在保證系統(tǒng)誤碼率指標

24、的條件下，接 收機的最低輸入光功率（dBm）和最大允許輸入光功率（dBm） 之差（dB）。即 (4-3) )dB(lg10 10 lg10 10 lg10 min max 3 min 3 max P PPP D 43 （3）自動增益控制（AGC） AGC就是利用反饋環(huán)路來控制主放大器的增益。AGC的作用是 增加了光接收機的動態(tài)范圍。 自動增益控制（AGC）電路原理框圖如圖4-17所示。 圖4-17 自動增益控制電路原理框圖 44 光信號在傳輸過程會出現(xiàn)兩個問題： 光纖的損耗特性使光信號的幅度衰減，限制了光信號的傳輸 距離； 光纖的色散特性使光信號波形失真，造成碼間干擾，使誤碼 率增加。 以上兩

25、點不但限制了光信號的傳輸距離，也限制了光纖的傳輸 容量。為增加光纖的通信距離和通信容量，必須設(shè)置光中繼器。 光中繼器的功能是補償光能量損耗，恢復信號脈沖形狀有： 補償衰減的光信號； 對畸變失真的信號波形進行整形。 光中繼器主要有兩種：一種是傳統(tǒng)的光中繼器（即光電中繼 器），另一種是全光中繼器。 45 1光電中繼器的構(gòu)成 傳統(tǒng)的光中繼器采用光電光（O-E-O）轉(zhuǎn)換形式的中繼器。 如圖4-18所示。 圖4-18 典型的數(shù)字光中繼器原理方框圖 2光電中繼器的結(jié)構(gòu)形式 有的設(shè)在機房中，有的是箱式或罐式，有的是直埋在地下或架 空光纜在電桿上。 46 目前全光放大器主要是摻鉺光纖放大器。摻鉺光纖放大器是一

26、 個直接對光波實現(xiàn)放大的有源器件，其工作原理如圖4-19所示。 用摻鉺光纖放大器作中繼器的優(yōu)點是，設(shè)備簡單，沒有光 電光的轉(zhuǎn)換過程，工作頻帶寬。缺點是，光放大器作中繼器時， 對波形的整形不起作用。 圖4-19 摻鉺光纖放大器用作光中繼器的原理框圖 47 PCM通信系統(tǒng)中的接口速率和碼型，如表4-1所示。 表4-1 PDH接口碼速率與接口碼型 PCM系統(tǒng)中的這些碼型并不都適合在數(shù)字光纖通信系統(tǒng)中傳輸。 為此，在光端機中必須進行碼型變換。 在PDH系統(tǒng)中，常用的線路編碼有分組碼mBnB，1B2B碼（CMI、 DMI和雙相碼等）和插入碼， SDH光纖通信系統(tǒng)中廣泛使用的是 加擾的NRZ碼。各種碼的編

27、碼規(guī)律、傳輸速率如表4-2所示。 48 光纖對所傳信號碼型的要求: n1、能限制信號帶寬，減小功率譜中的高 低頻率分量。 n2、能給光接收機提供足夠的定時信息。 n3、能提供一定的冗余碼，實現(xiàn)主輔信號 同時傳輸。 49 1分組碼 分組碼常用mBnB表示，它是把輸入碼流每m比特分成一組，然 后把每組編成n比特輸出。每組的m個二進制碼，記為mB，變換為 n個二進制碼，記為nB，因此稱為mBnB碼，其中m和n都是正整數(shù)， 通常nm，一般選取n=m+1。常用的mBnB碼有1B2B、3B4B、 5B6B、8B9B和17B18B等。 常用光纖線路碼型 50 最簡單的mBnB碼是1B2B碼，它是把原信息碼的

28、“0”變換為 “01”，把“1”變換為“10”。因此最大的連“0”和連“1”的數(shù)目不 會超過兩個，例如1001和0110。但是碼速率提高了1倍。 mBnB碼的缺點是傳輸輔助信號比較困難。 特點： n1）碼流中“1”“0”碼概率相等，連“1”“0”的 數(shù)目減少，定時信息豐富。 n2） 高低頻分量少，基線漂移小。 n3）碼流中引入一定冗余度，便于在線誤碼監(jiān)測。 51 2插入碼 插入碼是把輸入二進制原始碼流分成每m比特（mB）為一組， 然后在每組mB碼末尾按一定的規(guī)律插入一個碼，組成m+1個碼為 一組新的線路碼流。根據(jù)插入碼的用途不同，可以分為mB1C碼、 mB1H碼和mB1P碼等。 n優(yōu)點：碼速提

29、高不大，誤碼增值??；可實現(xiàn)在線 誤碼監(jiān)測、區(qū)間通信和輔助信息傳送。 n缺點：碼流的頻譜特性不如mBnB碼，但在擾碼后 在進行mB1X碼變換，就可以滿足通信系統(tǒng)的要求。 52 （2）mB1H碼 mB1H碼是由mB1C碼演變而成的，即在mB1C碼中，扣除部分C碼，并在相 應的碼位上插入一個混合碼（H碼），所以稱為mB1H碼。所插入的H碼可以根 據(jù)不同用途分為三類：第一類是C碼，它是第m位碼的補碼，用于在線誤碼率監(jiān) 測；第二類是L碼，用于區(qū)間通信；第三類是G碼，用于幀同步、公務、數(shù)據(jù)、 監(jiān)測等信息的傳輸。 （1）mB1C碼 mB1C碼的編碼原理是，把原始碼流分成每m比特（mB）為一組，然后在每 組m

30、B碼的末尾插入1比特補碼，這個補碼稱為C碼，所以稱為mB1C碼。例如： 53 （3）mB1P碼 在mBlP碼中，P碼稱為奇偶校驗碼，P碼有以下兩種情況。 P碼為奇校驗碼時，其插入規(guī)律是使m+1個碼內(nèi)“1”碼的個 數(shù)為奇數(shù)，例如： P碼為偶校驗碼時，其插入規(guī)律是使m+1個碼內(nèi)“1”碼的個 數(shù)為偶數(shù)，例如： 54 31B2B碼 （1）CMI碼 CMI碼又稱傳號反轉(zhuǎn)碼，它是一種1B2B碼。其變換規(guī)則是原碼 的“0”碼用“01”碼代替，原碼的“1”碼用“00”或“11”交替代替。 （2）雙相碼 雙相碼又稱分相碼。也是一種1B2B碼。其變換規(guī)則是原碼的 “0”碼用“01”碼代替，原碼的“1”碼用“10”

31、代替。 （3）DMI碼 DMI碼又稱不同模式反轉(zhuǎn)碼，它是一種1B2B碼。其變換規(guī)則是 原碼的“1”碼用“00”或“11”交替代替。原碼的“0”碼，若前二個 碼為“01”，“11”時用“01”代替，前二個碼為“10”，“00”時用 “10”代替。 55 表4-2常用的線路編碼 56 4擾碼 SDH光纖通信系統(tǒng)中廣泛使用的是加擾的NRZ碼，它是利用一 定規(guī)則對信號碼流進行擾碼，經(jīng)過擾碼后使線路碼流中的“0”和 “1”出現(xiàn)的概率相同，因此碼流中不會出現(xiàn)長連“0”或長連“1”的 情況，從而有利于接收端提取時鐘信號。 信號序列擾亂方法有： l 用一個隨機序列與輸入信號序列進行邏輯加，這樣就能把任 何輸入信號序列變換為隨機序列，但完全隨機的序列不能再現(xiàn)。 l 用偽隨機序列來代替完全隨機序列進行擾碼與解擾的作用。 圖4-20所示為一個五級擾碼器和解擾器的構(gòu)成。 57 No