光纜傳輸系統(tǒng)誤碼發(fā)生的機理涉及信號傳輸及檢測的全過程。但因光纖是無源元件，串光又極小，故誤碼的產(chǎn)生主要與信號檢測有關的各種噪聲和干擾有關。噪聲和干擾是信號中不希望有的成分，這些成分會干擾實際系統(tǒng)中信號的傳輸與處理過程。目前對噪聲還不能完全控制。噪聲源既來自外部，也來自系統(tǒng)內(nèi)部。但光纜傳輸系統(tǒng)僅考慮來自系統(tǒng)內(nèi)部的噪聲，它們對信號的檢測與傳輸起了主要的限制作用。

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1、量子噪聲與熱噪聲

量子噪聲是光纜傳輸系統(tǒng)中特有的、來自光電變換過程中的一種隨機現(xiàn)象，是由單位時間內(nèi)信號光子數(shù)的隨機性和離散性引起的。在采用PIN光電管作光電檢測器的光接收機中，量子噪聲起主要作用。此外，均衡放大器電子電路也會產(chǎn)生噪聲，包括熱噪聲（如電流的隨機起伏）和晶體管內(nèi)的散彈噪聲（如電壓、電流噪聲源產(chǎn)生的噪聲）。這些噪聲總的看是隨機起伏的，由這些噪聲引起的誤碼理應也是隨機的。

2、倍增噪聲

采用APD作光電檢測器的接收機以倍增噪聲、散彈噪聲為主。但是，光能在APD內(nèi)激發(fā)的一次電子數(shù)仍是服從泊松分布的隨機數(shù)。此外，由一次電子產(chǎn)生的倍增增益也是隨機數(shù)。故由倍增噪聲、散彈噪聲引起的誤碼，依照推理也是隨機的，但可能不是零星的。由于光信號是單極性的，具有很大的直流分量，使發(fā)光器件在空號“0”時也不能完全消光。APD在沒有光照射時因偏壓作用也產(chǎn)生暗電流，這些具有功率但無信息的直流光也會產(chǎn)生倍增噪聲，也導致誤碼的隨機性。

3、模分配噪聲

模分配噪聲與激光器（LD）縱模的光強起伏有關。對于多縱模（或靜態(tài)為單縱模，調(diào)制時為多縱模）的LD，其輸出光功率可能主要由一個模產(chǎn)生，也可能由幾個模產(chǎn)生。盡管總的功率沒有改變，但各個縱模之間有強度起伏，即各個縱模的能量分布發(fā)生變化，攜帶總能量大部分的主模在時間上會隨機地由一個縱模轉(zhuǎn)換為另一個縱模，有時這種縱模會偏離中心較遠，這種能量分布的隨機變化與單模光纖的色散相互作用，產(chǎn)生了所謂的模分配噪聲。這種噪聲會顯著惡化接收機的性能，造成誤碼。可以想象，這種縱模能量分布依時間隨機變化產(chǎn)生的噪聲，對誤碼的影響也會是隨機的。

4、光反射引起的噪聲

當在LD輸出光連接器的插座處，或在光中繼段內(nèi)任何光纖折射率不一致的點有光反射時，反射回激光腔的光功率與激光模發(fā)生藕合，使激光模的相位發(fā)生變化，從而產(chǎn)生周期性調(diào)制的噪聲譜，其基頻由光源到反射點，再返回到光源的全部傳輸時延來決定。顯然，它與光波波長、距離、光纖特性等有關。一方面當存在多個反射點時情況將變得復雜化，另一方面當光源波長隨時間變化時，反射光的存在又進一步加劇了模分配噪聲，其間接效果造成的誤碼也會是隨機的。

5、碼間干擾

誤碼的另一個來源是碼間干擾（ISI）。ISI是由光脈沖經(jīng)過光纖傳輸后脈沖展寬引起的，展寬的那一部分能量造成對相鄰時隙光信號的干擾。ISI與線路碼型、傳輸速率、光源波長與譜寬、光纖色散系數(shù)、中繼線路長度、波形均衡等因素有關。通過正確的系統(tǒng)設計、細致的均衡可將其影響減小，但均衡后的剩余干擾影響可看成是隨機的，尤其是采用動態(tài)的或自適應均衡時。

6、判決電路判決點的漂移

由于溫度變化、老化、元器件失調(diào)等因素會使判決電路的邏輯門限發(fā)生變化，這種判決點的漂移，會造成“0”或“1”信號的判決錯誤，產(chǎn)生誤碼。誤碼的多少與漂移的幅度和持續(xù)時間有關。幅度小、持續(xù)時間長往往是造成突發(fā)大誤碼的原因。幅度小、持續(xù)時間短多造成零星的隨機誤碼。后一種情況是常見的。

7、光連接器光藕合的變化

光連接器由于設計、制造精度差、插拔磨損，或端面有灰塵、污染等因素，使光藕合不穩(wěn)定，接續(xù)衰減發(fā)生變化，從而使信噪比減小，造成誤碼。發(fā)生誤碼的多少、持續(xù)時間的長短，則與接續(xù)衰減變化的大小、持續(xù)時間、機房環(huán)境條件（例如震動、溫度）等有關。實踐表明，這是造成零星誤碼甚至突發(fā)大誤碼的常見因素之一。

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綜上所述，除需要經(jīng)常進行維護外，光纜傳輸系統(tǒng)的誤碼是零星的、隨機的。發(fā)生誤碼的主要機理是量子噪聲和熱噪聲。

由于場效應管（FET）的熱噪聲很小，能與高阻抗恒流源的光檢測器匹配，所以，由組件PIN-FET構成的高輸入阻抗接收機可獲得優(yōu)良的信噪比。加上特性穩(wěn)定、電路簡單、經(jīng)濟，故在光纜傳輸系統(tǒng)中得到普遍應用。我們宜以此為基礎去分析誤碼的發(fā)生機理。由于此時的熱噪聲很小，發(fā)生誤碼的主要機理可從分析量子噪聲入手。

我們知道，泊松分布的方差等于其數(shù)學期望值，即是A。從物理意義上說，它代表了量子噪聲功率，反映為電子數(shù)的統(tǒng)計平均值。所以，從原理上說，在正常情況下，由量子噪聲引起的光纜傳輸系統(tǒng)的誤碼應是隨機的、服從泊松分布的。

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