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Y10T47 【通信基础】光模块的灵敏度

更新时间:2024-02-19 10:02:53 阅读量:889

光模块有一个非常重要的参数,是灵敏度

灵敏度的定义:在最坏情况下(接收机不超过特定误码率的情况)的最小接收功率。

聊灵敏度之前,先说一下误码和误码率

误码,错误的码,把1认成0是错的,把0认成1也是错的。TX和RX的通信,距离近的可以是几个毫米,距离远的可以是一万公里,TX发出来的信号,经过信道的摸爬滚打,RX端不一定能识别正确。


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用误码的绝对值来标注,不太现实,一个800G模块,一秒钟就是八千亿个bit,太多了。用误码率来表示,是比较简洁的描述。


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通常我们还会看到一个误码率曲线,因为信号越大,信号质量越好,误码率越小

-18dBm的信号大,-20dBm的信号小,

1E-3,10的-3次方,也就是千分之一的意思,

1E-4,是万分之一的误码率

1E-5,十万分之一


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灵敏度的定义:在最坏情况下(接收机不超过特定误码率的情况)的最小接收功率。

灵敏度是一个具体的数值,是一个点,是在特定误码率(可接受的最坏情况)时的功率值。

灵敏度是刚才误码率曲线上的一个特定的点。标注灵敏度会同时@一个BER条件,这就是下图红色点的横坐标与纵坐标


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说灵敏度的时候,理论上是灵敏度越小越好,所以一般不说提升灵敏度,大多数会转换一下说辞,比如优化灵敏度。当然,咱行业待久了,默认提升灵敏度说的是“降低”最小值的意思。

无非就是个说法,不产生歧义就行了。


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灵敏度要精确的测试很难,你要找到那个特定的BER非常困难,大多数的时候通过几个坐标点来拟合一条接收功率和BER的曲线,然后在曲线上来推导灵敏度这个具体的值。

也可以采样拟合数学模型,来推算灵敏度的具体值。


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在非相干模块里,大多数Rx端用灵敏度来表示接收机的能力,可以用平均光功率或者OMA光功率来表示,在相干模块里通常会用OSNR容限来表示接收机的能力。

本质上,这是一回事。

非相干模块,用OSNR当然很好,但是测试很复杂,用灵敏度更容易些。

灵敏度的功率值是一个笼统的功率,在这个值里边并不实际区分信号和噪声,虽然本质上是表达信号比。

在相干模块里/DWDM带有放大中继的通信体系里,灵敏度这个信号的绝对值无法真正体现信号质量或者叫信噪比,才不得已采用较为复杂的OSNR容限来做接收机的性能描述。


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灵敏度这个值,粗看是不能看出信噪比的,但是坐标轴的BER是妥妥的与信噪比相关的一个结果,

信号越大,灵敏度越优秀,BER越小

噪声越大,灵敏度就越差


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Y10T45 【通信基础】光模块与眼图

Y10T46 【通信基础】脉冲展宽、色散、时延与误码

NRZ的TDEC,PAM4的TDECQ,本质上就是在描述噪声,TDEC越小,噪声越小,信噪比越好,信号质量越好,当然接收机的灵敏度就越好。


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因为直接测试信噪比比较复杂,我们的光模块标准体系,好些个参数都在用相对简化的思路来表达信噪比。

OMA是信号的绝对值,P1-P0, ER是信号的相对值P1/P0,这说的都是脉冲信号的幅度。

RIN就噪信比,反过来就是信噪比啊

OSNR和Q因子,就是不同光模块习惯的一个称呼信噪比的说法


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为了优化接收端,我们光模块有1R、2R、3R的说法。

就是对信号做再次放大,模块接收端的LA、LNA、TIA的A都是放大的意思。拥有这一层,叫1R

如果对信号做整形,咱提到的CTLE啊、FFE啊、等等都是为了对信号整形,让信号再次变得好看些,尽量能让历经岁月沧桑的Rx信号,回到当初Tx端的样子。拥有二次整形的功能,叫2R

如果用CDR做再次定时,把信号出现的时间的漂移重新对齐,就叫3R


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要优化灵敏度,降低误码率,除了对信号做修复外,还可以做纠错,也就是“接头暗语”,FEC,前向纠错。通过插入一些特殊的识别码,古代钱庄的银票上的暗号,就能知道哪一个码是错的,给它改过来。


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接收机的带宽大小与灵敏度的关系,是适中才是最好的。

带宽太小,把信号给滤掉了,SNR降低,Q因子降低,灵敏度变差。

带宽太太大,信号没有滤除,可噪声也没有被滤除啊,信号比也不会很好的。

带宽刚适合,就是尽量让信号过去,把高频噪声滤除,找到最佳的Q因子,找到最佳的SNR。


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测试接收机的灵敏度,要尽量符合实际情况。

实际上光模块RX端的信号是比较差的,信噪比很差

但是,你在实验室给Rx端一个非常非常好的信号,看起来测试报告的灵敏度很优秀啊,为啥卖给客户部署在网络里,这灵敏度就不好了呀。

压力就是实际信道传输可能导致的信噪比的劣化程度,咱在实验室里给它加上,然后测试灵敏度,会更真实的反应接收的状态。


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