Алгоритмы цифрового кодирования

К линейным сигналам предъявляются следующие требования:

Спектр сигнала должен быть узким и иметь ограничение как сверху, так и снизу. Чем уже спектр сигнала, тем меньше требуется полоса пропускания фотоприемника, а соответственно, уменьшаются мощность шума и его влияние. Ограничение спектра сверху снижает уровень межсимвольной помехи, а ограничение снизу – флуктуацию уровня принимаемого сигнала в электрической части фотоприемника, имеющего цепи развязки по постоянному току. Минимальное содержание низкочастотных составляющих позволяет также обеспечивать:

 устойчивую работу цепи стабилизации выходной мощности оптического передатчика;

 код линейного сигнала должен обеспечивать возможность выделения колебания тактовой частоты, необходимой для нормальной работы тактовой синхронизации;

 код линейного сигнала должен обладать максимальной помехоустойчивостью, которая позволяет получать при прочих равных условиях максимальную длину участка регенерации;

 код линейного сигнала должен обладать избыточностью, которая позволяет по нарушениям правила образования судить о возникновении ошибок;

 код линейного сигнала должен быть простым для практической реализации преобразователей кода.

Для формирования линейных сигналов используются блочные коды вида nBmB, где n означает число кодируемых цифровых разрядов, B определяет двоичное основание системы счисления исходного кода, m-число передаваемых по ОВ двухуровневых сигналов, соответствующих n разрядам. Например, 1В2В обозначает, что один цифровой разряд передается двумя сигналами по ОВ и относительная скорость передачи в линейном тракте в два раза выше скорости входных символов.

Наиболее простыми линейными кодами являются так называемые NRZ – коды (без возращения к нулю) и RZ - коды (с возращением к нулю). В NRZ – коде «1» передается импульсами, а «0» - паузой (рисунок 5.1,а). В RZ – коде «1» передается последовательностью из импульса и паузой, причем, имеет в два раза меньшую длительность, а «0», как и раньше, передается паузой (рисунок 5.1,б). Недостатком кода RZ по сравнению с NRZ является необходимость использования более широкой полосы передачи из-за применения импульсов меньшей длительности, а преимуществом его является то, что источник оптического излучения в этом случае работает в течение меньшего времени и, соответственно, степень деградации его параметров снижается. Согласно принятому определению RZ – код является примером 1В2В – сигнала. Недостаток рассмотренных кодов заключается в том, что они не удовлетворяют перечисленным требованиям (за исключением последнего пункта), поэтому такие коды могут быть рекомендованы лишь на линиях небольшой протяженности при отсутствии регенерационных участков.

Рисунок 5.1 - Линейные коды

38. Биполярный и псевдотроичный методы.

Биполярный метод

При биполярном методе символу 0 соответствует нулевое зна­чение сигнала на передаче, а символу 1-попеременно значения +А или -А. В связи с этим в американской литературе его на­зывают AMI (Alternate Mark Inversion) методом. График переда­ваемого сигнала показан на рисунке 4.23. Спектральная плотность мощности случайной последовательности сигналов данных отно­сится к одному из типов, приведенных на рисунке 4.23 (кривая 2). Она обращается в нуль на нулевой частоте и на двойной частоте Найквиста 2/N. Таким образом, возможна передача и по линиям, содержащим разделительные трансформаторы. Максимум спек­тральной плотности прямоугольных импульсов располагается несколько ниже частоты f_N.

Для восстановления информации на приеме при использовании сигналов со значениями ±А_Е и 0 пороговый уровень должен быть установлен равным ±А_Е/2.

При таком кодировании возможна только синхронная переда­ча. Последовательность нулей преобразуется на передаче в сиг­нал с нулевой амплитудой, и восстановление фазы тактов в при­емнике невозможно. Поэтому, чтобы сохранить синхронизм между данными и тактами на приеме, необходимо исключить появление длинных последовательностей нулей в передаваемом сигнале, на­пример, путем скремблирования.

Рисунок 4.23 - Графики, иллюстрирующие биполярный метод

Псевдотроичный метод

При псевдотроичном методе прямоугольные импульсы короче тактового интервала (длительности передачи символа); например, имеют половинную длительность, и поэтому переходный процесс успевает затухнуть до того момента, когда посылается новый им­пульс.

Кодирование при псевдотроичном методе такое же, как и при биполярном методе, однако единица передается импульсом поло­винной длительности. Поэтому в американской литературе бипо­лярный метод называют full bauded AMI-методом, а псевдотроич­ный - half bauded AMI-методом. Временная диаграмма показа­на на рис., а спектральная плотность мощности - на рисунке 5.2 (кривая 3).

Рисунок 5.2 - Графики, иллюстрирующие псевдотроичный метод

При одинаковом пиковом напряжении на передаче высота максимума спектральной плотности значительно меньше, чем при биполярном методе; поэтому помехи, создаваемые посторонними системами, меньше, а чувствительность к помехам, напротив, боль­ше, чем при биполярном методе. В отношении остальных свойств оба метода равноценны.