波分计算公式.docx

1再生段光衰耗、色散、光信噪比、q值、ber值、dgd 值计算说明1.1 衰耗受限计算采用最坏值法设计：L=（Ps-Pr-C）/a式中：Ps：为光放大器（OAU板）单信道的最小输出功率，单位为dBm光功率放大器OAU 单信道输出功率取为+ ldBmPr：为单信道接收端的最小允许输入功率，单位为dBmC：所有光连接器的衰减和，每个光连接器的衰减为0.5dBa：为光纤损耗系数（dB/km），包含了光纤衰减、光纤熔接衰减和光纤富裕度，默认 值取 0.275dB/km 衰耗受限距离计算：对于发端配置OAU （+1dB输出）、收端配置OAU（-32dB接收）的33dB的光中继段：L= （Ps-Pr-C） /a=[1-（-32）-2X0.5]/0.275=116km注: DWDM系统是OSNR受限系统，以上数据仅表明光放大器的在此距离内是不受限 的本次工程站间距离及衰减已经过测试，指标值标注在传输系统配置图中1.2 色散受限距离计算DCM 的补偿方法详见 3.1 色散容限配置部分1.3级联光放大器时的光信噪比OSNR计算（1）、单个放大器产生的 ASE 噪声功率：一个光放大器产生的自发辐射噪声功率PASE "为PASE ' =2Nsp（G-1）hv・Av （mw）式中：Nsp是放大器自发辐射因子v 是光中心频率h 是普朗克常数G 是放大器的增益（倍数）1文档来源为:从网络收集整理.word版本可编辑.△v是光接收机的带宽(取O.lnm)。

进而可以推导出，一个光放大器产生的以dBm计的自发辐射噪声功率：PASE = -58 + NFi + Gi(dBm) (l)其中：NFi为光放大器噪声系数(dB)；Gi为光放大器的增益(dB)2)、复用通路光接收机输入端的信噪比① 、 系统模型包括N个级联光放大器的WDM系统模型如下图所示图中：Ll、L2、...Ln-1分别是第1、2、... n-1个区段的衰减(dB)；Gl、G2、... Gn分别是第1、2、... n个光放大器的增益(dB)② 、 各光放大器产生的 ASE 噪声功率利用已经推导出的公式，首先分别计算出每个光放大器产生的 ASE 噪声功率 PASEi (dBm)③ 、计算N个光放大器在光接收机输入端产生的ASE累积噪声功率PASE每个光放大器产生的ASE噪声功率PASE，都既要经过其后面的光纤区段衰减，又要 经过其后面的光放大器的放大；然后才能到达光接收机的输入端Rn点因此，系统中N个光放大器在光接收机输入端Rn点的累积噪声功率为：PASE" = EDFA1产生的累积自发辐射噪声功率+ EDFA2产生的累积自发辐射噪声功 率+……+ EDFAn-1产生的累积自发辐射噪声功率+ EDFAn产生的累积自发辐射噪声功 率= 10E[0.1(PASE1－L1+G2－. . －Ln-1+Gn )]+ 10E[0.1(PASE2－L2+ G3－.. －Ln-1+Gn)] + .. + 10E[0.1(PASEn-1－Ln-1+Gn)] + 10E[0.1(PASEn)] (mw) (2)为了便于光信噪比的计算，需把以上计算结果换算成dBm形式：PASE = 10 log PASE " (dBm)④ 、计算光接收机输入端Rn点的光信号功率假定第一个光放大器在每个复用通路的输出光功率为Pout (dBm)，因光放大器是增益 锁定的，所以后面的光放大器仅起放大作用，其输出光功率的大小与输入光功率有关。

因此 经过n-1个区段的衰减和n-1个光放大器的放大之后，到达Rn点的光信号功率为：PRn= Pout－ L1+ G2 － .. － Ln-1 + Gn (dBm) (3)⑤ 、最后可得Rn点的光信噪比OSNR = PRn － PASE (4)1.4 Q值与BER的计算方法(1) 、光接收机输入端的光信号功率Psig "与ASE噪声功率PASE"到达光接收机输入端的光信号功率Psig，应该考虑分波器的插损T与光通道代价Pp 的影响：Psig ' = 10E[0.1(PRn-T-Pp)] xlO-3 (W) (5)其中：PRn为每个信道在分波器输入端的光信号功率；T 为分波器插损 7dB；Pp为光通道代价到达光接收机输入端的 ASE 噪声功率还要考虑分波器带宽 B0 的影响，因为在计算OSNR时，ASE噪声是在0.1nm带宽内的数值：PASE ' = 10E[0.1((PRn-OSNR-T)) x(B0/0.1)x10-3 (W) (6)其中：OSNR为扣除系统余量后的光信噪比；B0为分波器3dB带宽，华为光传送系统的分波器带宽为B0=0.7nm2) 、光接收机输入端的的光信号电流与ASE噪声电流 它们皆与光接收机光检测器的响应度有关， “1”码时的光信号电流为：I 1 = 2 (n e / h v) g Psig ' (A)其中：n e / h v为光检测器的响应度(单位光功率产生的光电流)；n为光检测器的量子效率，一般可取n=0.8或n=0.9；g为光检测器的增益(倍数)，对于PIN光检测器，取g =1,对于APD光检测器，可 取 g = 50(典型值)；e为电子电荷量，e = 1.609x10-19库仑；h为普朗克常数，h = 6.62619x10-34焦耳•秒；v 为光频率(HZ)，且取：v= 1.931x1014 HZ (AFR)。

为计算方便，通常预先算出无增益时的光检测器响应度： ne / h v ~ 1.006 A / W (n=0.8 时)于是“1”码时的光信号电流为：I 1 = 2.012 g Psig ' (A) (7)“0”码时的光信号电流很容易得出：I 0 = I 1 / EX (A) (8)其中：EX为消光比(倍数)，一般对于WDM系统来讲，EX=10ASE 噪声产生的噪声电流为：I ASE = 1.006 g PASE" (A) (9)( 3 )、计算各种噪声功率① .T”码时的散粒噪声功率：Nsh-sig ,1 = 2e I 1 Be(A2) (10)其中：Be为光接收机的电带宽，基群为2.5Gb/s时，Be = 1.7x109 HZ,基群为10Gb/s时,Be = 6.0x109 HZ；② .“0”码时的散粒噪声功率：Nsh-sig ,0 = 2e I 0 Be= Nsh-sig ,1 / EX(A2) (11)③ .ASE散粒噪声功率：Nsh-ASE = 2e I ASE Be(A2) (12)④ .T”码与ASE的差拍噪声功率：Nsig,1-ASE=2I1IASE(Be/B0)(A2) (13)其中：B0为分波器的3 dB带宽，分波器的3 dB带宽为：B0 = 87.07x 109 HZ (即 0.7nm)。

⑤ .“0”码与ASE的差拍噪声功率：Nsig ,0-ASE = 2 I 0 I ASE ( Be / B0)= N Sig ,1-ASE / EX(A2) (14)⑥ .ASE自身的差拍噪声功率：N ASE -ASE = I2ASE ( Be / B0)(A2) (15)⑦ . 光接收机电路的等效噪声功率：NC =(I C) 2Be(A2) (16)IC 为光接收机电路噪声电流谱密度；对于 2.5G 系统,可取：I C= 8XIO-12A/ (HZ) 1/2； 对于 10G 系统,可取：I C= 30X10-12A/ (HZ) 1/2 4 )、计算 “1” 码与“0”码的总噪声功率 “1”码时的总噪声功率为：N1=Nsh-sig,1+Nsig,1-ASE+Nsh-ASE+NASE—ASE+NC (A2)“0”码时的总噪声功率为：(17)N0=Nsh-sig,0+Nsig,0-ASE+Nsh-ASE+NASE-ASE+NC ( A2)(5)、计算Q值与BER(18)Q=(I1-I0)/ [(N1)1/2 +(N0)1/2](19)BER= [EXP (-Q2/2) ] / [ (2n) 1/2Q ]( 6)、计算实例(20)已知量：PRn 与 0.1nm 内的 PASE (以下假定 PRn =+5dBm, OSNR=19dB)1、 光接收机输入端的光信号功率Psig "与ASE噪声功率PASE 'Psig ' = 10E[0.1(PRn-T-Pp)] X10-3=10E[0.1(+5-10-2)] X10-3 =199.5X10-6 WT 为华为光传送系统分波器的最大损耗PP 为色散代价PASE ' = 10E[0.1((PRn-OSNR-T)]x(B0/0.1)x10-3=10E[0.1((+5-19-10)]x(0.7/0.1)x10-3 =27.9x10- 6 W华为光传送系统分波器的 3dB 带宽为 0.7nm2、 T”、“0”电平的电流与“ASE”的噪声电流I1 = 2eg/hv xPsig = 2.012x199.5=401.4x10-6 A10=11/10=40x10-6 AIASE=1.006xPASE ' =1.006x27.9=28.1x10-6 A3、 计算各种噪声Nsh-sig ,1 = 2e I1Be =2x1.609x10-19x401.4x10-6x6.x109 = 0.78 (u A2)Nsh-sig,0 =2eI0Be= Nsh-sig,1/EX =0.8 (uA2)Nsh-ASE =2eIASE Be =2x1.609x10-19x28.1x10-6x6.0x109= 0.5 (uA2)Nsig,1-ASE=2I1I ASE (Be/B0)=2x401.4x10-6x28.1x10-6x(6.0/87.5)= 1546.9 (uA2)Nsig ,0-ASE = 2I0IASE (Be/B0) =NSig ,1-ASE/EX = 154.7 (uA2)NASE-ASE = 12ASE (Be / B0)=(28.1x10-6)2x (6.0/87.5) = 54.1 (卩 A2)NC = (I C) 2Be =(30x10-12) 2 x 6.0 x109 = 5.4 (uA2)N1 = Nsh-sig,1 + Nsig,1-ASE + Nsh-ASE + NASE-ASE + NC=0.78 + 1546.9 + 0.5 + 54.1 + 5.4 = 1607.7 (uA2 )N0 = Nsh-sig,0 + Nsig,0-ASE + Nsh-ASE + NASE-ASE + NC=0.08 + 154.7 + 0.5 + 54.1 + 5.4 = 214.8 (uA2 )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) ] / [ (2n) 1/2Q ]=[EXP (-6.62/2) ] / [ (2n) 1/2x66 ]= 2.1 x 10-111.5差分群时延(DGD)计算方法PMD系数(ps^'km)]是由光纤本身决定的，可以由光纤厂家提供或者采用实测值。

根据PMD系数或者实测到光缆线路的DGD，可以计算出每一光放段的DGD每一光放段的DGD (ps)=每一段的PMD系数(单位：psM-'km) xL1/2(L为这一段的 距离)根据每一。