Определение ширины полосы частот фотоприёмного устройства

Критерии выбора кода передачи в ВОСП

1. Спектр сигнала в полосе пропускания. Он должен быть узким (уменьшение влияния шума) и не должен иметь постоянной составляющей, т.е. должен быть ограничен сверху и снизу;

2. Восстановление частоты следования импульсов синхронизации. Для принятия решения и восстановления формы импульсов и их фазы требуются импульсы синхронизации. Из принятого сообщения необходимо извлечь сигнал с частотой следования импульсов синхронизации (или кратной ей частотой), причем этот сигнал должен быть синусоидальным или представлять собой последовательность прямоугольных импульсов.

Самый распространенный способ – это восстановление импульсов на основе переходов, имеющихся в принимаемом сообщении.

3. Согласование с дискретным сообщением. Код передачи должен отображать любую двоичную последовательность.

4. Контроль за коэффициентом ошибок в оконечном оборудовании. При эксплуатации телефонных систем необходимо контролировать качество связи, не прерывая её. Поэтому требуется код передачи, обладающий избыточностью или характеристическими последовательностями. Тогда для контроля за работой линии связи достаточно на её конце считать число нарушений правил образования кода. Можно также получить точные сведения о качестве связи, если предварительно теоретически или экспериментально определить соотношение между измеренным и истинным значениями коэффициента ошибок на символ.

5. Простота эксплуатации. Устройства кодирования, декодирования и контроля ошибок должны быть достаточно простыми.

6. Совместимость с передачей по оптическим волокнам. С одной стороны форма импульсов должна соответствовать наилучшим характеристикам оптического волокна. С другой стороны, минимальная оптическая мощность при заданном коэффициенте ошибок с учетом ослабления при передаче и вводе оптического сигнала в волокно должна быть сравнима с мощностью источника излучения.

Поскольку импульсы излучаемой оптической мощности, разумеется, могут быть только положительными или нулевыми( нет «отрицательных» фотонов),мы не можем непосредственно использовать биполярные коды, которые применяются при передаче информации по проводным линиям. [1,стр.376]

Определения используемых кодов

Рис.1. Правила кодирования Рис.2. Спектральная плотность кодов

1-NRZ; 2-RZ; 3-BI-L; 4-BI-S; 5-Код с «обращением»; 6-электронно-фотонный код 1; 7-электронно-фотонный код 2.

Коды без возвращения к нулю и с возвращением к нулю не отвечают критерию равенства нулю постоянной составляющей, кроме того, длинные последовательности нулей не дают информации о частоте следования синхроимпульсов. Тем не менее, благодаря своей простоте и узкой спектральной полосе эти коды получили достаточно широкое распространение.

Для высших уровней иерархии ИКМ исследуются коды блоков типа mBnB. Каждое слово передаваемого сообщения объемом m бит, по определенному правилу преобразуется в слово, состоящее из n бит (n>m).

При низкой скорости передачи информации отношение сигнала к шуму обычно довольно велико, и поэтому можно использовать кодирование с широким спектром частот, очень простое в осуществлении. И наоборот, при высокой скорости передачи важно не расширять спектр частот, чтобы, с одной стороны, эффективно отфильтровать шум в приёмнике, а с другой – упростить структуру усилительных схем и схем восстановления частоты синхроимпульсов.

В соответствии с исходными данными, в курсовом проекте используется электронно-фотонный код. Существует 2 типа таких кодов. Выбираем электронно-фотонный 1, как наиболее узкополосный.

Необходимая длительность тактового интервала определяется из формулы:

=> [2, стр. 70, 2.4.22]

,где В-скорость передачи, 1.6 Гбит/с.

Ширина полосы частот для электронно-фотонного кода, согласно таблице кодирования

Ширина спектра сигнала :

[2, стр. 57, 2.2.42]

Определение минимально необходимого соотношения сигнал-шум

Искажения сигнала, в особенности шумом, приводит к принятию ошибочных решений и поступлению к получателю некоторого числа ложных сигналов в двоичной форме. Качество восстановленного сообщения характеризуется коэффициентом ошибок, под которым понимаю отношение числа ложных битов на входе приемника к общему числу принятых битов.

Найдем зависимость коэффициента ошибок от величины сигнала и шума до принятия решения. Предположим, что напряжение сигнала- это случайная величина с гауссовым законом распределения и стандартным отклонением . Она центрирована на u, когда излучается символ “1”, и на нуле при передаче “0”. Поэтому условная вероятность приема символа “0” при передаче символа “1” будет равна вероятности того, что напряжение на выходе приемника будет ниже порога . Следовательно, выражение для этой вероятности имеет вид

[1, стр. 375]

Аналогично, условная вероятность приема символа “1”, когда передается символ “0”, будет равна

Простая замена переменной приводит к следующим формулам:

,

где -дополнительная функция ошибок, равная

Символы “1” и “0” априори считаются равновероятными, а потому полная вероятность ошибки равна

И если учесть, что вероятность ошибок одинакова для каждого символа

Это выражение дает следующее значение порога

Выражение для вероятности ошибки (в случае длинной последовательности импульсов, равной наблюдаемому коэффициенту ошибок) примет вид:

[1, стр. 375, 15.4]

где

Зависимость коэффициента ошибок от вероятности ошибок представлена на графике.

Рис.3 [3, стр. 28]

В соответствии с заданным коэффициентом ошибок BER= по графику определяем, что Q=6.706. Величина коэффициента ошибок пропорциональна отношению сигнал к шуму (S/B), определяемому обычно для цифровых систем связи как отношение максимального отношения напряжения к действующему значению напряжения шума:

Q=1/2 SNR [1, стр. 376, 15.6]

Таким образом, SNR=13.412.