Контрольная работа: Сигнали цифрового лінійного тракту

Застосування блокових кодів mВnВ збільшує тактову частоту (швидкість передачі) в n/m разів.

Рис. 2

Для систем з високими швидкостями передачі (більш, ніж 140 Мбіт/с) можуть бути використані блокові коди із збільшеними розмірами блоків (7В8В, 34В36В), в яких зростання тактової частоти та розширення спектра є незначними але великі розміри блоків викликають затримки при кодуванні, ускладнення синхронізації.

Тому для високошвидкісної передачі слід використовувати відносно прості коди. Для швидкостей передачі понад 400 Мбіт/с розроблено лінійний код mВ1С.

Число m вказує розмір блока початкового сигналу. До блока з m символів додається ще один додатковий символ С, протилежний останньому інформаційному. Цей символ зменшує вплив довгих послідовностей нулів або одиниць, що покращує синхронізацію. На рис. 3 наведені зразки сигналів, що кодуються кодами mB1C.

Для оцінки та порівняння блокових кодів mВnВ, що перетворюють бінарне слово довжиною m (а₁ , а₂ . . . а_m ) у кодове слово довжиною n (b₁ , b₂ . . . b_n ) використовують параметри.

Рис. 3

1. Середнє значення символів , яке доцільно вибирати мінімальним, аби зменшити середню оптичну потужність випромінювача та дробовий шум фотодетектора. Якщо кількість одиниць дорівнює кількості нулів, то =0,5.

2. Кількість станів кодера S_k . Цей параметр співпадає з кількістю можливих значень, що їх становить цифрова сума на кінці кожного кодового слова. Значення S_k визначає складність кодера та декодера. Цифрова сума кодового слова а₁ , а₂ . . . а_N дорівнює

,

де а_k - середнє значення символів а_k .

3. Кількість значень S_m , яке може мати поточна цифрова сума в кожний момент. Її розмір визначає складність схеми контролю помилок, що використовується у лінійному регенераторі. Поточна цифрова сума визначається

.

4. Максимальна кількість послідовних 0 та 1 (K_{0 max} та K_{1 max} ), яке може мати лінійний сигнал. Ці параметри бажано вибирати мінімальними, аби спростити пристрій виділення тактової частоти.

5. Безперервна частина спектральної щільності D₁ та D₂ (в процентах), що розміщується відповідно в інтервалі (0 ¸ 0,3)/Т та (0 ¸ 0,1)/Т, де Т – тактовий інтервал.

6. Відношення між швидкістю передачі по лінії лінійних символів та швидкістю джерела бінарних сигналів (n/m), що характеризують збільшення швидкості передачі для даного блокового коду.

7. Диспаритетність – перевищення кількості одиниць над кількістю нулів. Зниження диспаритетності спрощує систему синхронізації та зменшує вміст у спектрі низькочастотних компонентів.

В кожному регенераторі передбачається пристрій для контролю помилок. Коли частота повторення помилок перевищує фіксований поріг, на прикінцеву станцію на лінії посилається аварійний сигнал.

Робота контрольного пристрою заснована на визначенні поточної цифрової суми s. Ця сума має фіксовані межі в кінці символьного періоду за умови, що в переданому сигналі помилки відсутні. Якщо з’являється помилка, цифрова сума перевищує нормальні межі, що фіксується контрольним пристроєм.

При виборі коду слід зважити на те, що зростання потрібної потужності оптичної енергії в залежності від швидкості передачі може складати 3,5 дБп на октаву (наприклад, для коду СМІ – 3,5 дБп, а для кода 2В3В – 2 дБп).

Використання багаторівневих кодів, наприклад, HDB3, замість дворівневих недоцільно, бо призводить до зниження енергетичного потенціалу системи на 15 – 20 дБ.

Використання багаторівневих кодів у ВОСП ускладнюється також нелінійністю ват-амперної характеристики лазерного випромінювача та його часовою та температурною деградацією.

Властивості лінійних кодів характеризуються їх енергетичним спектром. Енергетичний спектр являє собою залежність спектральної щільності потужності (СЩП) від частоти. Спектр сигналу складається з двох складових: дискретної та безперервної.

Наявність дискретних складових у вигляді d-функцій на тактовій частоті свідчить про можливість виділення f_Т вузькосмужним фільтром. Наявність дискретної складової на нульовій частоті свідчить про наявність постійної складової.

Безперервна частина спектра залежить не тільки від алгоритму побудови коду але й від форми поодинокого посилання. На рис. 4 наведені безперервні складові спектрів лінійних кодів у нормованому вигляді [13], де W(f) – спектральна щільність потужності, Т – тактовий інтервал, U – амплітуда імпульсу. Як випливає з рис. 4, найменшу ширину спектра має код NRZ. Коди NRZ та RZ мають максимуми СЩП на низьких частотах.

Спектр двопозиційного коду з поверненням до нуля є зміщеним до високих частот, а його СЩП на низьких частотах відносно невелика.

Оскільки коди складаються з посилань оптичної потужності, яка є завжди позитивна, усі вони мають постійну складову.

Рис. 4