光纤通信第二次实验

题目实验一：数字光收端机的灵敏度及动态范围的测量；实验二：CMI编译码、5B6B编码原理及光传输实验；实验三：加扰、解扰原理及光传输实验；实验四：光纤信道眼图观察

学生姓名________ _____ ____ ___________

课程____________光纤通信 ______________

学号____________ _____________

专业______________通信工程________________

目录

一、实验一：《数字光收端机的灵敏度及动态范围的测量》

································P2-4二、实验二：《CMI编译码、5B6B编码原理及光传输实验》

································P5-8三、实验三：《加扰、解扰原理及光传输实验》

································P9-11四、实验四《光纤信道眼图观察》

·······························P12-14五、附录——《原始数据报告单》

·······························P15

实验1 数字光收端机的灵敏度及动态范围的测量

一、实验目的

1.熟悉数字光收端机灵敏度及动态范围的概念

2.掌握数字光收端机灵敏度及动态范围的测试方法

二、实验仪器

1.光纤通信实验箱

2.20M 双踪示波器

3.光功率计（FC-FC 单模尾纤）

4.可调衰减器（FC-FC ）

5.信号连接线 2根

三、理论原理及测量方法

1.灵敏度

灵敏度是指在保证一定的误码率前提下，光接收机所允许接收的最小光功率。灵敏度的单位为分贝毫瓦（dBm ）。

测量方法:通常理想下，是根据判断接收端机的信号输出是否存在超过误码率范围时，测得此时接收端接收的最小光功率。然而，理想情况通常难以实现，比如采用PN 随机序列时，光功率变化范围难以固定，不易于测量最低值。在本次实验中，采用固定码型进行光信号输入，利用光衰减器模拟信号传输过程中的功率衰减，当衰减系数恰好使接收端五信号波形时，测得此时功率大小，得到灵敏度值。

2.动态范围

光收端机的动态范围是指在保证一定的误码率前提下，光接收机所允许接收的最大和最小光功率之比的分贝数。其计算公式如下：

min

max

10P P Lg

D （dB ） 测量方法：理想情况下，是根据采用最大光功率输入（例如采用“全1码”时，功率了最大）比上满足误码率范围的输入最小值（灵敏度）来求得动态范围D 。在本次实验中，由于“全1码”难以通过示波器观察分辨，于是采用10101010码进行求的，其动态范围可以根据其输入最大值与最小值之比得到，动态范围特性不变。

四、实验步骤

1.按照以下原理电路图，连接好各个器件。

图4.1.1 收端机灵敏度的测试结构示意图

2.将光纤通信试验箱设置为“CMI 码形输出”，调整其8位的输入序列为“10101010”。

观察其输入端以及输出的码型图，如左图所示，可以看到波形传输情况正常。

此时，检查光衰减器的衰减系数是否为0，若为零，取下接收端光连接器一端，插入至光功率计（FC-FC 单模尾纤）并记录下此时的输入功率，得到最大功率P1为：

P1=-11.90dBm

3.一边观察示波器输出波形情况，一边调整光衰减器的衰减系数大小，当恰好观察到输出段无输出波形时,如左图情况。此时，停止调整衰减系数，取下接收端光连接器一端，插入至光功率计（FC-FC 单模尾纤）并记录下此时的输入功率,得到最小功率Pr 为：

Pr=-17.82dBm

五、实验结果分析

1.通过测量得到在码序列为（10101010）的情况，有：P1=-11.90dBm ，Pr=-17.82dBm 。可以得到，此时灵敏度为Pr=-17.82dBm 。然后根据动态范围的公式可以得到：

Dr=P1-Pr=5.92dB

2.在本次灵敏度的测量过程中，由于光功率计的测量特性，因此尽量避免采用随机序列做信源序列的方式输入，因而采用了固定序列“10101010”的方式，以便于测量精度的提高。

3.在测量动态范围时，通常理论情况是利用全1码输入光功率作为最大值。这里我们仍采用10101010码进行测量，直接作为最大输入光功率，满足允许的测量误差范围，减少了实验步骤，并且便于观察和分析。

4.在实验中，采用光衰减器的方式模拟传输过程中的损耗影响得到接收端的特性参数，然而光衰减器也含有一定的插入损耗，这对最终的灵敏度的测量也产生了一定的影响，使测量值产生误差。

六、实验体会

在本次实验过程中，体会了实际实验过程中应当尽量避免随机参量对实验结果的影响，例如“使用固定序列代替PN码序列”作为光输入信号的方法。此外，也加深了对接收端机的重要特性参数指标动态范围以及灵敏度的理解和掌握。

实验2 CMI编译码、5B6B编码原理及光传输实验

一、实验目的

1.掌握5B6B、CMI编译码规则。

2.了解5B6B、CMI编译码的性能。

2.了解光纤通信中5B6B、CMI的选码原则。

二、实验仪器

1.光纤通信实验箱

2.20M双踪示波器

3.FC-FC单模光跳线

4.信号连接线2根

三、理论原理及测量方法

1.CMI码编译码原理

数字光纤通信传输信道中，对于PDH信号或者SDH信号四群以上通常采用CMI(Coded Mark Inversion) 码进行传送，即传号翻转码，即“1”码交替地用“00”和“11”表示，而“0”码则固定用“01”表示，因此在1个时钟周期内，CMI编码器输入1bit的时间内输出变为2bit。CMI码属于二电平的不归零（NRZ）的1B2B码型。

2．5B6B码编码原理

5B6B线路码型编码是将二进制数据流每5bit划分为一个字组，然后在相同时间段内按一个确定的规律编码为6bit码组代替原来5bit码组输出。原5bit二进制码组有2^5共32种不同组合，而6bit二进制码组有2^6则共64种不同组合。

若将编译码组一一对应，则有32个冗余码组未被利用。可用这些码组改善编码性能。一般情况下把nB码字中“1”、“0”个数悬殊的码字作为禁字，而把选用的“1”、“0”个数不均字分为两种模式，并使“1”多的模式与“0”多的模式交替出现。这样就消除了线路码的直流电平浮动。

选择六位码组的原则是，使线路码型的误码扩展及数字和变差尽可能小，编码和译码器以及判决电路简单造且价低廉，定时信息最丰富，功率谱密度中无直流分量。6bit码组的64种组合中码组数字和d值（1、0个数差）分布情况是：

d=0的码组有20个

d=±2的码组有30个

d=±4的码组有12个

d=±6的码组有2个

根据这些原则选择6bit码组的方法为：

d=0,d=±2的六位码组都可能有取舍，并且取两种编码模式：

另一种模式是d=0、d=-2,称模式II。

当用模式I编码时，遇到d=+2的码组后，后面编码就自动转换到模式II，在模式II