Bài giảng Kỹ thuật thông tin quang - Chương 4: Bộ thu quang - Đỗ Văn Việt Em

• Linh kiện tách sóng quang:

- Biến đổi tín hiệ g u ánh sáng thành tín hiệu điện

có cường độ dòng điện tỷ lệ với công suất

ánh sáng chiếu vào nó.

• Nguyên lý hoạt động:

− Mối tiếp giáp pn phân cực ngược

− Hiệ g p ( p )

• Hai loại linh kiện tách sóng quang:

− PIN: diode thu quang có 3 lớp bán dẫn P, I, N

− APD (Avelanche Photodiode) : diode thác lũ

• Vùng bước bước sóng hoạt động của linh kiện

thu quang phụ thuộc vào vật liệu chế tạo

 

pdf 36 trang kimcuc 14440
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Bài giảng Kỹ thuật thông tin quang - Chương 4: Bộ thu quang - Đỗ Văn Việt Em", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên

Tóm tắt nội dung tài liệu: Bài giảng Kỹ thuật thông tin quang - Chương 4: Bộ thu quang - Đỗ Văn Việt Em

Bài giảng Kỹ thuật thông tin quang - Chương 4: Bộ thu quang - Đỗ Văn Việt Em
HỌC VIỆN CƠNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THƠNG
BÀI GIẢNG 
KỸ THUẬT THƠNG TIN QUANG 
Fundamental of Optical Fiber Communications
Giảng viên: Th.S Đỗ Văn Việt Em – Th.S Phạm Quốc Hợp
Bộ mơn: Thơng Tin Quang – Khoa Viễn thơng 2
Email: emdvv@ptit.edu.vn, pqhop@ptithcm.edu.vn
KỸ THUẬT THƠNG TIN QUANG
CHƯƠNG 4
BỘ THU QUANG 
www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: ĐỖ VĂN VIỆT EM - PHẠM QUỐC HỢPBỘ MƠN: THƠNG TIN QUANG – KHOA VIỄN THƠNG 2 Trang 2
NỘI DUNG CHƯƠNG 4
• Các khái niệm cơ bản 
• Các phần tử chuyển đổi quang- điện bán 
dẫn 
• Các bộ tiền khuyếch đại
Nhiễ t bộ th• u rong u quang
• Các tham số của bộ thu quang
www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: ĐỖ VĂN VIỆT EM - PHẠM QUỐC HỢPBỘ MƠN: THƠNG TIN QUANG – KHOA VIỄN THƠNG 2 Trang 3
Các Khái Niệm Cơ Bản
• Linh kiện tách sóng quang: 
- Biến đổi tín hiệu ánh sáng thành tín hiệu điện 
có cường độ dòng điện tỷ lệ với công suất 
ánh sáng chiếu vào nó.
• Nguyên lý hoạt động:
−Mối tiếp giáp pn phân cực ngược
− Hiện tượng hấp thụ (absorption)
www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: ĐỖ VĂN VIỆT EM - PHẠM QUỐC HỢPBỘ MƠN: THƠNG TIN QUANG – KHOA VIỄN THƠNG 2 Trang 4
Các Khái Niệm Cơ Bản
• Hai loại linh kiện tách sóng quang:
− PIN: diode thu quang có 3 lớp bán dẫn P, I, N
− APD (Avelanche Photodiode) : diode thác lũ
• Vùng bước bước sóng hoạt động của linh kiện 
thu quang phụ thuộc vào vật liệu chế tạo
www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: ĐỖ VĂN VIỆT EM - PHẠM QUỐC HỢPBỘ MƠN: THƠNG TIN QUANG – KHOA VIỄN THƠNG 2 Trang 5
Các Thơng Số Cơ Bản
• Hiệu suất lượng tử (Quantum Efficiency)
ne: số lượng điện tử tách ra η eIn phe /==
nph: số lượng photon chiếu vào
Hiệu suất biến đổi quang điện
νhPn optph /
− -
− η của mỗi vật liệu thay đổi theo bước sóng ánh sáng
www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: ĐỖ VĂN VIỆT EM - PHẠM QUỐC HỢPBỘ MƠN: THƠNG TIN QUANG – KHOA VIỄN THƠNG 2 Trang 6
Các Thơng Số Cơ Bản
• Đáp ứng (Responsivity):
Iph: dòng quang điện ηeIR ph == Popt: công suất quang
− Phu thuộc:
νhPopt
ï 
+ hiệu suất lượng tử
+ bước sóng hoạt động
R (A/W)
0,88
Photodiode 
lý tưởng
Photodiode 
điển hình0,44
(mm)0
www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: ĐỖ VĂN VIỆT EM - PHẠM QUỐC HỢPBỘ MƠN: THƠNG TIN QUANG – KHOA VIỄN THƠNG 2 Trang 7
0,5 1 c
Các Thơng Số Cơ Bản
• Độ nhạy (Sensitivity):
− Là mức công suất quang thấp nhất mà linh kiện thu 
ù h å h đ ùi ä û á l ãi (BER) h áquang co t e t u ược vơ mot ty so o n at 
định
− Phu thuộc vào loai linh kiện tách sóng quang và múcï ï 
nhiễu của bộ khuếch đại điện
− Tốc độ bit ruyền dẫn càng cao thì độ nhạy của thiết 
bị thu càng kém
www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: ĐỖ VĂN VIỆT EM - PHẠM QUỐC HỢPBỘ MƠN: THƠNG TIN QUANG – KHOA VIỄN THƠNG 2 Trang 8
Các Thơng Số Cơ Bản
• Dải động (Dynamic Range):
− Là khoảng chênh lệch giữa mức công suất quang 
h á ø ù â á h á h á ø li hcao n at va mưc cong suat quang t ap n at ma n 
kiện có thể thu được trong một giới hạn tỷ số lỗi 
(BER) nhất định
− Phụ thuộc vào loại linh kiện tách sóng quang, độ 
tuyến tính và giới hạn bảo hoà của bộ khuếch đại thu
Iph
Popt
www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: ĐỖ VĂN VIỆT EM - PHẠM QUỐC HỢPBỘ MƠN: THƠNG TIN QUANG – KHOA VIỄN THƠNG 2 Trang 9
Dải động Vùng bão hịa
Các Thơng Số Cơ Bản
• Nhiễu (Noise):
− Nhiễu nhiệt:
+Do điện trở tải của diode thu quang cũng như trở 
kháng vào của bộ tiền khuếch đại
+Phu thuộc vào nhiệt độ bề rộng băng tap âmï , ï , 
điện trở tải:
BKTIt .
42 >=<
– K = 1,38.10-23 J/oK: hằng số Boltzman
T: nhiệt độ tuyệt đối oK
R
– , 
– B: bề rộng băng, Hz
– R: điện trở tải, Ω
www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: ĐỖ VĂN VIỆT EM - PHẠM QUỐC HỢPBỘ MƠN: THƠNG TIN QUANG – KHOA VIỄN THƠNG 2 Trang 10
Các Thơng Số Cơ Bản
• Nhiễu (Noise):
− Nhiễu lượng tử:
+Do biến động ngẫu nhiên năng lượng của các 
photon đập vào diode thu quang
+Dòng nhiễu lương tử: ï 
BIeBPReI pq ..2...2 0
2 =>=<
− Nhiễu dòng tối:
+Dòng điện nhiễu do các diode thu quang phát ra 
khi không có ánh sáng chiếu vào
+Dòng tối: BIeI dd ..22 >=<
www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: ĐỖ VĂN VIỆT EM - PHẠM QUỐC HỢPBỘ MƠN: THƠNG TIN QUANG – KHOA VIỄN THƠNG 2 Trang 11
Các Khái Niệm Cơ Bản
• Sơ Đồ Khối Bộ Thu Quang:
− Bộ thu quang: là sự tổ hợp của 
− bộ tách sĩng quang
− bộ tiền khuếch đại điện
á hầ tử ử lý tí hiệ điệ− c c p n x n u n 
www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: ĐỖ VĂN VIỆT EM - PHẠM QUỐC HỢPBỘ MƠN: THƠNG TIN QUANG – KHOA VIỄN THƠNG 2 Trang 12
Các Khái Niệm Cơ Bản
• Độ đáp ứng phần tử chuyển đổi quang-điện:
ƒ Photodiode cần cĩ tốc độ đáp ứng nhanh để cĩ thể hoạt 
động ới tín hiệ tốc độ cao v u .
ƒ Tốc độ đáp ứng của photodiode: 10% đến 90% giá trị đỉnh 
tín hiệu
ƒ Phụ thuộc: bước sĩng, độ rộng vùng hiếm, sự thay đổi giá trị 
điện dung, sự thay đổi giá trị điện trở của PD 
www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: ĐỖ VĂN VIỆT EM - PHẠM QUỐC HỢPBỘ MƠN: THƠNG TIN QUANG – KHOA VIỄN THƠNG 2 Trang 13
Các Phần Tử Chuyển Đổi Quang- Điện Bán Dẫn
• Photodiode P-N:
ƒ mối nối P-N hoạt động ở chế độ dịng phân cực ngược 
Eg = Ec - Ev
Eph = hν
Ev
Ec -
+
www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: ĐỖ VĂN VIỆT EM - PHẠM QUỐC HỢPBỘ MƠN: THƠNG TIN QUANG – KHOA VIỄN THƠNG 2 Trang 14
Các Phần Tử Chuyển Đổi Quang- Điện Bán Dẫn
• Photodiode P-N:
− Quá trình hấp thụ xảy ra chủ yếu trong vùng hiếm
− Vùng hiếm được tạo ra tự nhiên Ỉ hẹp Ỉ hiệu suất 
thấp
Muốn tăng hiệu suất biến đổi quang điện:− -
+ Tăng độ rộng của vùng hiếm bằng cách tăng 
điện áp phân cực Ỉ không hiệu quả 
+ Đặt giữa hai lớp bán dẫn P và N một lớp bán dẫn 
có độ rộng lớn có tính chất tương tựï như vùng 
hiếm
Ỉ diode thu quang PIN
www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: ĐỖ VĂN VIỆT EM - PHẠM QUỐC HỢPBỘ MƠN: THƠNG TIN QUANG – KHOA VIỄN THƠNG 2 Trang 15
Các Phần Tử Chuyển Đổi Quang- Điện Bán Dẫn
• Photodiode PIN
ƒ Gồm 3 lớp bán dẫn P-I-N
ƒ Lớp I (Intrinsic): lớp bán dẫn không pha tạp chất 
hoặc pha với nồng độ rất thấp
ƒ Quá trình hấp thu photon xảy ra trong lớp I ï 
ƒ Lớp I càng dày thì hiệu suất lượng tử càng cao 
nhưng thời gian trôi của các điện tử sẽ càng chậm 
Ỉ giảm khả năng hoạt động với tốc độ cao của PIN
www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: ĐỖ VĂN VIỆT EM - PHẠM QUỐC HỢPBỘ MƠN: THƠNG TIN QUANG – KHOA VIỄN THƠNG 2 Trang 16
Các Phần Tử Chuyển Đổi Quang- Điện Bán Dẫn
• Photodiode PIN
ƒ Cấu tạo bên trong của PIN:
hf
Lớp chống 
phản xạ
I
P
Vịng tiếp xúc 
kim loại
Cách điện 
(SiO2)
N
Tiế úp x c 
kim loại
www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: ĐỖ VĂN VIỆT EM - PHẠM QUỐC HỢPBỘ MƠN: THƠNG TIN QUANG – KHOA VIỄN THƠNG 2 Trang 17
Các Phần Tử Chuyển Đổi Quang- Điện Bán Dẫn
• Photodiode APD:
ƒ Gồm 4 lớp P+ P-P N-
ƒ P+ và N-: bán dẫn có nồng độ tạp chất rất cao
ƒ P-: bán dẫn có nồng độ tạp chất rất thấp (thay cho 
lớp I của PIN) 
www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: ĐỖ VĂN VIỆT EM - PHẠM QUỐC HỢPBỘ MƠN: THƠNG TIN QUANG – KHOA VIỄN THƠNG 2 Trang 18
Các Phần Tử Chuyển Đổi Quang- Điện Bán Dẫn
www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: ĐỖ VĂN VIỆT EM - PHẠM QUỐC HỢPBỘ MƠN: THƠNG TIN QUANG – KHOA VIỄN THƠNG 2 Trang 19
Các Bộ Tiền Khuyếch Đại
• Bộ tiền khuếch đại trở kháng thấp:
ƒ Điện trở điển hình là 50Ω
ƒ Nhược điểm:
• điện áp nhỏ
dị hiễ ẽ ả h hưở đá kể t ê điệ t ở R• ng n u s n ng ng r n n r 
nhỏ, vì nhiễu nhiệt tỉ lệ nghịch với điện trở
www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: ĐỖ VĂN VIỆT EM - PHẠM QUỐC HỢPBỘ MƠN: THƠNG TIN QUANG – KHOA VIỄN THƠNG 2 Trang 20
Các Bộ Tiền Khuyếch Đại
• Bộ tiền khuếch đại trở kháng thấp:
ƒ Điện trở lớn hơn 50Ω
ƒ Chuyển đổi dịng cĩ cường độ yếu thành áp
ƒ Nếu trở kháng cao quá lớn thì dịng tối của photodidoe
cĩ thể gây cho photodiode bảo hồ
ƒ Để trách sự bảo hồ, PIN phải duy trì áp phân cực ít
nhất vài vơn.
www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: ĐỖ VĂN VIỆT EM - PHẠM QUỐC HỢPBỘ MƠN: THƠNG TIN QUANG – KHOA VIỄN THƠNG 2 Trang 21
Các Bộ Tiền Khuyếch Đại
• Bộ tiền khuếch đại hồi tiếp:
ƒ Độ nhạy cao và băng thơng lớn
ƒ Điện trở R đĩng vai trị chuyển đổi dịng thành áp
ƒ Tạo áp ở ngõ ra tỉ lệ với dịng photon. 
L i bỏ ả h hưở điệ d ký i h ủ dâ dẫ àƒ oạ n ng n ung s n c a y n v 
của diode
www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: ĐỖ VĂN VIỆT EM - PHẠM QUỐC HỢPBỘ MƠN: THƠNG TIN QUANG – KHOA VIỄN THƠNG 2 Trang 22
Nhiễu Trong Bộ Thu Quang
• Tỷ số tín hiệu trên nhiễu SNR (signal-to-noise ratio):
>< 22 4/ SSSignal iRiPS
• SNR độc lập với giá trị điện trở
><== 22 4/ NNNoise iRiPN
Ỉ chỉ cần tính giá trị dịng trung bình bình phương.
• Hai cơ chế gây nhiễu trên photodiode:
ƒ Nhiễu nổ (shot noise): tổng hợp của nhiễu lượng tử 
(quantum noise) và nhiễu dịng tối (dark current noise)
ƒ Nhiễu nhiệt (thermal noise)
www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: ĐỖ VĂN VIỆT EM - PHẠM QUỐC HỢPBỘ MƠN: THƠNG TIN QUANG – KHOA VIỄN THƠNG 2 Trang 23
Nhiễu Trong Bộ Thu Quang
• Tổng dịng nhiễu bình phương trung bình ở ngõ ra 
của photodiode:
T đĩ
>>=<< 2222 tdqN IIII
rong ,
: nhiễu lượng tử
: nhiễu dịng tối
)(2 22 MFBMeII pq >=<
)(2 22 MFBMeII dd >=< 
(M: hệ số nhân thác lũ của APD; F(M) = Mx: hệ số nhiễu của APD, 
x = 0,3 - 0,5 đối với APD silicon và 0,7 -1 đối với APD germanium)
: nhiễu nhiệt
L
t R
KTFnBI 42 >=<
www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: ĐỖ VĂN VIỆT EM - PHẠM QUỐC HỢPBỘ MƠN: THƠNG TIN QUANG – KHOA VIỄN THƠNG 2 Trang 24
Nhiễu Trong Bộ Thu Quang
• Dịng tín hiệu bình phương trung bình:
22
0
2 )()( MRPI =
trong đĩ, R: đáp ứng của PD; P0: cơng suất quang ngõ vào.
p
• Tỷ số SNR được đánh giá thơng qua biểu thức sau:
I )( 222
LdpN
p
RKTFnBMFBMIIe
MRP
I
SNR
/4)()(2
)(
2
0
2 ++=><=
• Nếu bộ thu sử dụng PIN, M và F(M) bằng 1
www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: ĐỖ VĂN VIỆT EM - PHẠM QUỐC HỢPBỘ MƠN: THƠNG TIN QUANG – KHOA VIỄN THƠNG 2 Trang 25
Nhiễu Trong Bộ Thu Quang
• Trong một số trường hợp thực tế, nhiễu nổ rất bé so với 
nhiễu nhiệt
Ỉ nhiễu nhiệt ảnh hưởng chủ yếu đến chất lượng bộ thu 
• Khi đĩ: 
RPRSNR L )(
2
0=
• SNR thay đổi theo (P0)
KTFnB4
• Cải thiện SNR bằng cách: tăng điện trở tải
Ỉ hầu hết các bộ thu sử dụng bộ tiền khuếch đại cĩ trở 
khá õ àng ng v o cao
www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: ĐỖ VĂN VIỆT EM - PHẠM QUỐC HỢPBỘ MƠN: THƠNG TIN QUANG – KHOA VIỄN THƠNG 2 Trang 26
Nhiễu Trong Bộ Thu Quang
• Cơng suất nhiễu tương đương NEP (Noise Equivalent 
Power):
Mức cơng suất tối thiểu trên một đơn vị băng thơng cầnƒ 
thiết để tạo ra SNR =1
4KTFP
2
0
RRB
NEP
L
n==
ƒ Xác định cơng suất quang cần thiết để đạt được giá trị 
SNR cần thiết nếu băng thơng B biết trước
ƒ Giá trị điển hình của NEP là từ 1 10 pW/(Hz)1/2 – 
www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: ĐỖ VĂN VIỆT EM - PHẠM QUỐC HỢPBỘ MƠN: THƠNG TIN QUANG – KHOA VIỄN THƠNG 2 Trang 27
Các Tham Số Của Bộ Thu Quang
• Tỷ số bit lỗi BER (Bit Error Ratio): 
T
í
n
h
i
ệ
u
T
h
i
ệ
u
T
í
n
h
(a) Tín hiệu tái tạo được ở bộ thu
(b) Mật độ phân bố xác suất Gaussian của bit 1 và 0
www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: ĐỖ VĂN VIỆT EM - PHẠM QUỐC HỢPBỘ MƠN: THƠNG TIN QUANG – KHOA VIỄN THƠNG 2 Trang 28
 . 
Các Tham Số Của Bộ Thu Quang
• Tỷ số bit lỗi BER (Bit Error Ratio): 
ƒ tD là thời điểm lấy mẫu để quyết định bit
ẫƒ Giá trị m u dao động xung quang giá trị I0 đối với bit 0 
và giá trị I1 đối với bit 1.
ƒ Mạch quyết định bit sẽ so sánh giá trị mẫu I với giá trị 
ngưỡng ID:
• Nếu I > ID thì quyết định đĩ là bit 1
• Nếu I < ID thì quyết định đĩ là bit 0
ƒ Lỗi xảy ra nếu:
I < I trong trường hợp bit 1 hoặc• D 
• I > ID trong trường hợp bit 0
www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: ĐỖ VĂN VIỆT EM - PHẠM QUỐC HỢPBỘ MƠN: THƠNG TIN QUANG – KHOA VIỄN THƠNG 2 Trang 29
Các Tham Số Của Bộ Thu Quang
• Tỷ số bit lỗi BER (Bit Error Ratio): 
ƒ Xác suất lỗi:
BER = p(1)P(0/1) + p(0)P(1/0)
Trong đĩ:
• p(0) và p(1) là xác suất nhận bit 0 và bit 1.
• P(0/1) là xác suất quyết định bit 0 khi nhận bit 1
P(1/0) là xác suất quyết định bit 1 khi nhận bit 0• 
ƒ Nếu p(1) = p(0) tức xác suất nhận bit 1 và 0 bằng , 
nhau:
BER = ½ [P(0/1) + P(1/0)]
www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: ĐỖ VĂN VIỆT EM - PHẠM QUỐC HỢPBỘ MƠN: THƠNG TIN QUANG – KHOA VIỄN THƠNG 2 Trang 30
Các Tham Số Của Bộ Thu Quang
• Tỷ số bit lỗi BER (Bit Error Ratio): 
ƒ P(0/1) và P(1/0) phụ thuộc vào hàm mật độ xác suất
(I) ủ iá ị ẫ Ip c a g tr m u .
ƒ Dạng hàm p(I) phụ thuộc vào thống kê nguồn nhiễu tác
động lên dịng tín hiệu.
ƒ Nhiễu nhiệt It: thống kê dạng Gaussian cĩ trị trung bình
bằng 0 và phương sai σ2t.
ƒ Nhiễu nỗ Is: thống kê xấp xỉ dạng Gaussian đối với
photodiode PIN với phương sai σ2s.
Ỉgiá trị mẫu I cĩ hàm mật độ phân bố xác suất Gaussian
với phương sai:
σ2 = σ2t + σ2s.
www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: ĐỖ VĂN VIỆT EM - PHẠM QUỐC HỢPBỘ MƠN: THƠNG TIN QUANG – KHOA VIỄN THƠNG 2 Trang 31
Các Tham Số Của Bộ Thu Quang
• Tỷ số bit lỗi BER (Bit Error Ratio): 
ƒ Giá trị trung bình và phương sai của bit 1 và bit 0 là
khá h ì I h h ộ à bi hậ đc n au v p p ụ t u c v o t n n ược.
ƒ Nếu gọi σ20 và σ21 lần lược là phương sai dịng tín hiệu
nhận được ứng với bit 0 và bit 1 ta cĩ:,
⎟⎟⎠
⎞
⎜⎜⎝
⎛ −=⎟⎟⎠
⎞
⎜⎜⎝
⎛ −−= ∫
∞− 22
1
2
)(exp
2
1)1/0(
1
1
2
1
2
1
1 σσπσ
D
I IIerfcdIIIP
D
⎟⎟⎠
⎞
⎜⎜⎝
⎛ −=⎟⎟⎠
⎞
⎜⎜⎝
⎛ −−= ∫∞ 22
1
2
)(
exp
2
1)0/1(
0
0
2
0
2
0
0 σσπσ
II
erfcdI
II
P D
ID
ƒ Trong đĩ, : hàm xác suất lỗi bù∫∞ −=
x
dzzxerfc )exp(2)( 2π
www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: ĐỖ VĂN VIỆT EM - PHẠM QUỐC HỢPBỘ MƠN: THƠNG TIN QUANG – KHOA VIỄN THƠNG 2 Trang 32
Các Tham Số Của Bộ Thu Quang
• Tỷ số bit lỗi BER (Bit Error Ratio): 
ỗ
⎤⎡ ⎟⎞⎜⎛ −⎟⎞⎜⎛ −1 IIIIƒ Xác suất l i:
BER h th ộ à ưỡ ết đị h I
⎥⎥⎦⎢
⎢
⎣ ⎟⎠⎜⎝
+⎟⎠⎜⎝
=
224 0
0
1
1
σσ erfcerfcBER
DD
ƒ p ụ u c v o ng ng quy n D
Ỉ chọn ID sao cho BER là nhỏ nhất
ƒ BER nhỏ nhất khi I thỏa mãn phương trình: D 
⎟⎟⎠
⎞
⎜⎜⎝
⎛+−=−
0
1
2
1
2
1
2
0
2
0 ln
2
)(
2
)(
σ
σ
σσ
DD IIII
ƒ Nếu σ0=σ1=σ; I0 = 0 và ID = I1/2: ⎟⎠
⎞⎜⎝
⎛=
222
1 1
σ
IerfcBER
www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: ĐỖ VĂN VIỆT EM - PHẠM QUỐC HỢPBỘ MƠN: THƠNG TIN QUANG – KHOA VIỄN THƠNG 2 Trang 33
Các Tham Số Của Bộ Thu Quang
• Mối quan hệ giữa BER và SNR:
ƒ SNR điện ở bộ thu quang:
2
Biể diễ tỷ ố lỗi bit BER th tỷ ố SNR
2
1
σ
ISNR =
ƒ u n s eo s :
hoặc⎟⎟
⎞
⎜⎜
⎛= 1 SNRerfcBER ⎟⎟
⎞
⎜⎜
⎛= SNRQBER
với Q(x) là hàm xác xuất lỗi:
⎠⎝ 222 ⎠⎝ 2
∫∞ −=
x
duuxQ )
2
exp(
2
1)(
2
π )2(2
1)( xerfcxQ =
www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: ĐỖ VĂN VIỆT EM - PHẠM QUỐC HỢPBỘ MƠN: THƠNG TIN QUANG – KHOA VIỄN THƠNG 2 Trang 34
Các Tham Số Của Bộ Thu Quang
• Hàm xác suất lỗi Q(x): cĩ thể xác định dưới dạng bảng 
hoặc đồ thị
• Nếu SNR càng cao thì BER càng nhỏ, tức hệ thống cĩ chất 
lượ àng c ng cao 
www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: ĐỖ VĂN VIỆT EM - PHẠM QUỐC HỢPBỘ MƠN: THƠNG TIN QUANG – KHOA VIỄN THƠNG 2 Trang 35
Các Tham Số Của Bộ Thu Quang
• Bảng xác suất lỗi của hàm Q(x):
www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: ĐỖ VĂN VIỆT EM - PHẠM QUỐC HỢPBỘ MƠN: THƠNG TIN QUANG – KHOA VIỄN THƠNG 2 Trang 36

File đính kèm:

  • pdfbai_giang_ky_thuat_thong_tin_quang_chuong_4_bo_thu_quang_do.pdf