波分計算公式

1、名師推薦精心整理學習必備1再生段光衰耗、色散、光信噪比、Q 值、 BER 值、 DGD值計算說明1.1衰耗受限計算采用最壞值法設計：L= （ Ps-Pr-C） /a式中：Ps：為光放大器 （OAU 板）單信道的最小輸出功率，單位為 dBm。光功率放大器 OAU單信道輸出功率取為 1dBm 。Pr：為單信道接收端的最小允許輸入功率，單位為dBm 。C： 所有光連接器的衰減和，每個光連接器的衰減為0.5dB 。a：為光纖損耗系數(shù)（dB/km ），包含了光纖衰減、光纖熔接衰減和光纖富裕度，默認值取 0.275dB/km。衰耗受限距離計算：對于發(fā)端配置OAU （ +1dB 輸出）、收端配置OAU(-3

2、2dB接收 )的 33dB 的光中繼段：L= （ Ps-Pr-C） /a=1-(-32)-2 × 0.5/0.275=116km注：DWDM 系統(tǒng)是 OSNR 受限系統(tǒng)， 以上數(shù)據(jù)僅表明光放大器的在此距離內是不受限的。本次工程站間距離及衰減已經(jīng)過測試，指標值標注在傳輸系統(tǒng)配置圖中。1.2 色散受限距離計算DCM 的補償方法詳見3.1 色散容限配置部分。1.3 級聯(lián)光放大器時的光信噪比OSNR 計算(1)、單個放大器產生的ASE 噪聲功率：一個光放大器產生的自發(fā)輻射噪聲功率PASE為PASE =2Nsp(G-1)hv ·v（ mw ）式中： Nsp 是放大器自發(fā)輻射因子v 是

3、光中心頻率h 是普朗克常數(shù)名師推薦精心整理學習必備G 是放大器的增益(倍數(shù) ) v 是光接收機的帶寬(取0.1nm) 。進而可以推導出，一個光放大器產生的以dBm計的自發(fā)輻射噪聲功率：PASE = -58 + NFi + Gi（ dBm）(1)其中：NFi為光放大器噪聲系數(shù)（dB ）；Gi為光放大器的增益（dB）。(2)、復用通路光接收機輸入端的信噪比、系統(tǒng)模型包括 N 個級聯(lián)光放大器的WDM 系統(tǒng)模型如下圖所示G1L1L2GiLi Ln-1RnG2G3Gn圖中： L1 、L2 、 Ln -1 分別是第 1、2、 n -1 個區(qū)段的衰減 (dB) ；G1、 G2、 Gn 分別是第 1、 2、

4、n 個光放大器的增益 (dB) 。、各光放大器產生的ASE 噪聲功率利用已經(jīng)推導出的公式，首先分別計算出每個光放大器產生的ASE 噪聲功率PASEi(dBm) 。、 計算 N 個光放大器在光接收機輸入端產生的ASE 累積噪聲功率PASE每個光放大器產生的ASE 噪聲功率PASE，都既要經(jīng)過其后面的光纖區(qū)段衰減，又要經(jīng)過其后面的光放大器的放大；然后才能到達光接收機的輸入端Rn 點。因此，系統(tǒng)中N 個光放大器在光接收機輸入端Rn 點的累積噪聲功率為：PASE = EDFA1 產生的累積自發(fā)輻射噪聲功率+ EDFA2 產生的累積自發(fā)輻射噪聲功率 + EDFAn -1產生的累積自發(fā)輻射噪聲功率+ ED

5、FAn 產生的累積自發(fā)輻射噪聲功率= 10E0.1(PASE1 L1+G2 Ln-1+Gn)+10E0.1(PASE2 L2+G3 Ln-1+G n) + 10E0.1(PASEn-1 Ln-1+Gn) + 10E0.1(PASEn)(mw)(2)為了便于光信噪比的計算,需把以上計算結果換算成dBm 形式：PASE = 10 PASE (dBm)、計算光接收機輸入端Rn 點的光信號功率名師推薦精心整理學習必備假定第一個光放大器在每個復用通路的輸出光功率為Pout（ dBm） ,因光放大器是增益鎖定的， 所以后面的光放大器僅起放大作用，其輸出光功率的大小與輸入光功率有關。因此經(jīng)過 n-1 個區(qū)段

6、的衰減和 n-1 個光放大器的放大之后，到達Rn 點的光信號功率為：PRn= Pout L1+ G2 Ln-1 + Gn (dBm)(3)、最后可得Rn 點的光信噪比OSNR = PRn PASE(4)1.4 Q 值與 BER 的計算方法（ 1）、光接收機輸入端的光信號功率Psig與ASE噪聲功率PASE到達光接收機輸入端的光信號功率Psig，應該考慮分波器的插損T 與光通道代價Pp的影響：Psig = 10E0.1(PRn-T-Pp)10-3×(W)(5)其中：PRn為每個信道在分波器輸入端的光信號功率；T 為分波器插損7dB；Pp 為光通道代價。到達光接收機輸入端的ASE噪聲功率

7、還要考慮分波器帶寬B0的影響，因為在計算OSNR時， ASE噪聲是在0.1nm 帶寬內的數(shù)值：PASE = 10E0.1(PRn-OSNR-T)(B0/0×.1)10×-3 (W)(6)其中：OSNR為扣除系統(tǒng)余量后的光信噪比；B0為分波器3dB帶寬，華為光傳送系統(tǒng)的分波器帶寬為B0=0.7nm 。（ 2）、光接收機輸入端的的光信號電流與ASE噪聲電流它們皆與光接收機光檢測器的響應度有關，“1碼”時的光信號電流為：I 1= 2 （ e / h ） g Psig(A)其中： e / h為光檢測器的響應度（單位光功率產生的光電流）； 為光檢測器的量子效率，一般可取 =0.8或

8、=0.9；g 為光檢測器的增益（倍數(shù)），對于PIN光檢測器，取g =1，對于APD光檢測器，可取 g = 50 （典型值）；-19e 為電子電荷量，e = 1.609 10× 庫侖；-34h 為普朗克常數(shù)，h = 6.62619 10× 焦耳 ·秒；名師推薦精心整理學習必備 為光頻率（ HZ ），且?。?= 1.931 ×1014 HZ （ AFR ）。為計算方便，通常預先算出無增益時的光檢測器響應度： e / h 1.006A / W（ =0.8 時）。于是 “1碼”時的光信號電流為：I 1=2.012 g Psig (A)(7)“ 0碼”時的光信號電

9、流很容易得出：I 0=I1/EX (A)(8)其中：EX 為消光比（倍數(shù)），一般對于WDM 系統(tǒng)來講， EX=10 。ASE 噪聲產生的噪聲電流為：I ASE = 1.006 g PASE (A)(9)（ 3）、計算各種噪聲功率 “1碼”時的散粒噪聲功率：Nsh-sig ,1 = 2e I 1Be（ A 2）(10)其中：Be 為光接收機的電帶寬，基群為2.5Gb/s 時， Be = 1.7 ×109HZ, 基群為 10Gb/s 時，Be = 6.0 ×109 HZ ； “0碼”時的散粒噪聲功率：Nsh-sig ,0 = 2e I 0Be= Nsh-sig ,1 / EX

10、（A2）(11) ASE 散粒噪聲功率：Nsh-ASE = 2e I ASE Be（ A2）(12) “1碼”與 ASE 的差拍噪聲功率：Nsig,1-ASE=2I1IASE(Be/B0) （ A2 ）(13)其中： B0 為分波器的3 dB 帶寬，分波器的3 dB 帶寬為：B0 = 87.07 ×109HZ （即 0.7nm）。 . “碼0”與 ASE 的差拍噪聲功率：Nsig ,0-ASE = 2 I 0 I ASE ( Be / B0)= N Sig ,1-ASE / EX （A2）(14) . ASE 自身的差拍噪聲功率：名師推薦精心整理學習必備N ASE -ASE = I

11、2ASE ( Be / B0) （ A 2）(15) . 光接收機電路的等效噪聲功率：NC = （ I C） 2 Be（ A 2）(16)IC 為光接收機電路噪聲電流譜密度；對于 2.5G系統(tǒng) ,可?。?I C= 8×10-12A/ （HZ ） 1/2；對于 10G系統(tǒng) ,可取： I C= 30×10-12A/ （HZ ） 1/2。（ 4）、計算 “1碼”與 “0碼”的總噪聲功率“ 1碼”時的總噪聲功率為：N1=Nsh-sig,1+Nsig,1-ASE+Nsh-ASE+NASE ASE+NC （ A 2）(17)“ 0碼”時的總噪聲功率為：N0=Nsh-sig,0+Nsig

12、,0-ASE+Nsh-ASE+NASE-ASE+NC（ A2）(18)（ 5）、計算 Q 值與 BERQ=（ I1-I0 ）/ （N1 ）1/2 +（N0）1/2 (19)BER= EXP （ -Q2/2） / （2 ） 1/2Q (20)（ 6）、計算實例已知量： PRn 與 0.1nm 內的 PASE（以下假定 PRn +5dBm ， OSNR 19dB ）1、光接收機輸入端的光信號功率Psig與 ASE 噪聲功率 PASE Psig = 10E0.1(PRn-T-Pp)10-3×-6W=10E0.1(+5-10-2) 10-3×=199.5 10×T 為華為

13、光傳送系統(tǒng)分波器的最大損耗PP 為色散代價PASE = 10E0.1(PRn-OSNR-T)(B0/0×.1)10×-3 10E0.1(+5-19-10) (0.7/0×.1) 10×-3 =27.9- 6W10×華為光傳送系統(tǒng)分波器的3dB 帶寬為 0.7nm2、“ 1、”“ 0電”平的電流與 “ ASE”的噪聲電流I1 2eg/hv Psig× 2.012×199.5 401.4 ×10-6AI0 I1/10 40×10-6AIASE 1.006 ×PASE =1.006 ×27.

14、9 28.1 ×10-6A3、計算各種噪聲名師推薦精心整理學習必備Nsh-sig ,1 = 2e I1Be=2×1.609 ×10-19×401.4 ×10-6 ×6. ×109 = 0.78(A2 ）Nsh-sig,0 =2eI0Be= Nsh-sig,1/EX =0.8（ A2 ）Nsh-ASE =2eIASE Be =21×.609 ×10-19×28.1 ×10-6 ×6.0 ×109= 0.5 ( A2 ）Nsig,1-ASE=2I1I ASE (Be/B

15、0)=2×401.4 ×10-6 ×28.1 ×10-6 ×(6.0/87.5)= 1546.9 （ A2 ）Nsig ,0-ASE = 2I0IASE (Be/B0) =NSig ,1-ASE/EX = 154.7（ A 2）NASE-ASE = I2ASE (Be / B0)=(28.1-62210 ×)×(6.0/87.5) = 54.1 ( A )NC=（IC）2Be =(30×10-12)2×6.092）10× = 5.4（ AN1 = Nsh-sig,1 + Nsig,1-ASE +

16、 Nsh-ASE + NASE-ASE + NC=0.78 + 1546.9 + 0.5 + 54.1 + 5.4 = 1607.7( A 2 )N0 = Nsh-sig,0 + Nsig,0-ASE + Nsh-ASE + NASE-ASE + NC= 0.08 + 154.7 + 0.5 + 54.1 + 5.4 = 214.8( A 2 )Q =（ I1-I0 ） /（ N1） 1/2+（ N0） 1/2=(401.4-40)/ （ 1607.7）1/2 +（ 214.8） 1/2 = 6.6BER = EXP （ -Q2/2） / （2 ） 1/2Q = EXP （ -6.62/2） / （ 2） 1/2×6.6 = 2.1 ×10-111.5 差分群時延（ DGD ）計算方法PMD系數(shù)（ ps/km） 是由光纖本身決定的，可以由光纖廠家提供或者采用實測值。根據(jù)PMD系數(shù)或者實測到光纜線路的DGD ，可以計算出每一光放段的DGD 。每一光放段的DGD （ ps）每一段的PMD系數(shù)（單位：ps/km）×