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2015-3-24 08:41| 发布者: admin| 查看: 6151| 评论: 0

摘要: 一、研究传输码型的必要性数字通信中,传输码型的选择是一个必须考虑的问题.在数字光纤通信系统中,因为使用的信号源是光源,传输手段是光导纤维,由此带来的新问题更须对光纤中传输的码型作专门讨论.在数字光纤通 ...
    一、研究传输码型的必要性
    数字通信中,传输码型的选择是一个必须考虑的问题.在数字光纤通信系统中,因为使用的信号源是光源,传输手段是光导纤维,由此带来的新问题更须对光纤中传输的码型作专门讨论.
    在数字光纤通信系统中,所传的信号是数字信号.然而,根据原国际电报、电话咨询委员(CCITT)的建议,在脉码调制(PCM)通信系统中,接口码速率与接口码型如表3-1所示.
    表中,HDB3称为三阶高密度双极性码,这种码型的特点之一是具有双极性,亦即具有+1,-1,0三种电平.这种双极性码由于采取了一定措施,使码流中的+1和-1交替出现,因而没有直流分量.于是在PCM端机,PCM系统的中继器与电缆线路连接时,可以使用变量器,从而实现远端供电.同时,这种码型又可利用其正、负极性交替出现的规律进行自动误码监测等.
    CMI为传号反转码,它是一种两电平不归零码,它的码表如表3-2所示.即将原来的二进制码的“0"编为01;将原来二进制的“1”编为00或1 1.若前一次用00,则后一次用11,即00和11是交替出现的,从而使“0",“1"在码流中是平衡的,并且它不出现10,作为禁字使用.因此,一旦码流中出现10就知道前面产生了误码,因而具有误码监测功能.
    以上介绍的是PCM系统与光纤通信系统接口的两种码型.
    然而,PCM系统中的这些码型并不都适合在光纤数字通信系统中传输,例如HDB3码有+1,0,-1三种状态,而在光纤数字通信系统中,光源只有发光和不发光两种状态,没有发负光这种状态.因此,在光纤系统中无法传输HDB3码,为此,在光发射机中传输140 Mbit/s以下码速率时,必须将HDB3解码,变为单极性的“0”,“1"码.但是HDB3解码后,这种码型所具有的上述误码监测等功能都将失去.以上是需要重新编码的一个原因.另一方面,在光纤线路中,除了需要传输主信号外,还需增加一些其他的功能,如传输监控信号、区间通信信号、公务通信信号、数据通信信号,当然也仍需要有不间断进行误码监测功能等.为此,需要在原来码速率基础上,提高一点码速率,以增加一些信息余量(冗余度)从而实现上述目的.具体作法是在原有码流中插入脉冲,这也需要重新编码。
    综上所述,在光纤通信系统中,需要重新编码,例如:
    将二次群的HDB3码解码后,编为1B2B码;
    将三次群的HDB3码解码后,编为4B1H或8B1H或5B6B码,
    关于1B2B,586B,4B1H等码型将在下面讨论.
    二、选择码型应满足的主要要求
    选择在数字光纤通信系统中传输的码型,除上面所述应为两电平码外,还应考虑到:
    ①避免信码流中出现长“0”和长“1"码
    因为信码流如果连“0”或连“l",定时信号因无法提取而消失.即使是归零码因经光纤的长距离百输后脉冲出现拖尾,定时信号也难于提取.
    ②能进行不中断业务的误码监测
    如前所述,HDB3码是利用双极性码中正、负极性的有规律交替来实现误码监测的.现在,在光纤通信中变换为单极性码,故需另想措施来实现不中断误码监测.
    ③尽量减少信码流中直流分量的起伏
    由于HDB3码是双极性的,故正、负极性的交替可以使码流中没有直流分量,现在变为单极性码,必然存在直流分量,由于信码流的随机性就会出现直流分量的浮动,显然,这种影响不利于判决电路的工作.为此,在选择码型时,应考虑这个因素.
    在光纤通信系统中有许多类码型可以使用,但常用的有伪双极性码,m.BnB码,插入比特码和加扰二进码等.下面分别进行介绍.
    三、光纤通信中的常用码型
    1.mBnB码
    mBnB又称分组码(Block Code),它是把输入信码流中每m比特码分为一组,然后变换为n比特,且n>rn.这就是说,变换以后码组的比特数比变换前大.这就使变换后的码流有“富余”(冗余).有了它,在码流中除了可以传原来的信息以外,还可以传送与误码监测等有关的信息.另一方面,经过适当编码后还可以改善定时信号的提取和直流分量的起伏问题,这些问题将在后面说明.
    mBnB类码型中有1B2B,2B3B,3B4B,5B6B,5B7B, 6B8B等码.下面,通过介绍在光纤通信中最常用的5B6B码来说明这种码型的组成.
    (1)编码的情况
    5B6B码是将使码流中每五位码元分为一组,然后,再将这组五位码变换为六位码.
    按照数学中的排列理论可知,由“0”,“l”这种二元信号组成的五位和六位码,可以有如下种排列:
    五位码的排列数:25= 32种;
    六位码的排列数:26= 64种.
    (2)码流“平衡”情况的分析
    如果将这64种排列一一列出来可以发现:
    ①六位码中含有三个“1"和三个“O"的平衡码组共有20个.所谓平衡是指在一个码组中“0”和“l"的个数相同.显然,这样的码组在信码流中对保持码流中直流分量的稳定(不起伏)是有利的.
    ②六位码组中含有四个“1"两个“0”或四个“0"两个“l”的不完全平衡码组各有15个.这种码组虽然不完全平衡,但“0"和“1"的个数差别不太大.在5B6B码中只选用了其中的各12组.
    ③除上述两种码组外,尚有
                        64 - 20 -2×15=14
    种码组,这种码组在一个六位码组中,“0”和“1”的个数悬殊太大,不利于稳定码流中的直流分量,因此不选用.
    (3)码组的选用
    通过上面分析看出,如果采用如下方式来选取码组,对于平衡信码流中的直流分量以及监测误码将是有利的.
    ①首先应选取码组中含有三个“0",三个“l”的20个平衡码组,
    ②再选取含有四个“l"两个“0”和四个“0”两个“1"的不完全平衡码组,即
                            2×15=30
    个码组中的2×12=24个码组,并为正、负两种模式.正模式中“l”的个数多;负模式中“0"的个数多,当信码流中出现上述某个模式后,则后一码组应选用另一种模式,这样,由于正、负码交替使用,就保持了信码流中“O"和“1”出现的概率相同,从而保持直流分量稳定,基线不起伏,
    ③对于上述那种“0”,“1"个数悬殊的14种码组则不予选用.
    由于采取了上述选择码组的措施,显然就可保持信码流直流分量的稳定.
    ④综上各点还可看出,在5B6B的64个码组中,只用了
                          20+2×12=44
    个码组,尚有
                          64 - 44=20
    个码组未使用.这样,一旦在接收端出现了这20个码组中的任一组,必定在传输过程中出现误码,由此,即可通过这种编码方式对系统进行误码监测.一般把这种不使用的码组称为禁字.
    2.伪双极性码(CMI和DMI)
    众所周知,利用电缆来传数字信号是用双极性码,它的优点是双极性码的正、负极性可使信码流的直流分量为零.
    光纤通信中使用的伪双极性码是用“11”和“00"来代表双极性玛中的+l和一1.从而使信码流中“0”和“l”出现的概率均等.这样就可消除信码流中直流分量的起伏.CMI和DMI码的码表如表3-3。
    3.插入比特码
    这种码型是将信码流中每rn比特划为一组,然后在这一组的末尾一位之后插入一个比特码.随着所插入码的功能的不同,这种码型又可分为如下三种形式.
    (l)rnBIP码
    它是在每m比特以后插入一个奇、偶校正码,称为P码.P码的作用,是保证每个码组内l码的个数为偶数.这里可用8BIP码来举例说明.
    若信码流中每8个码元为一组的码组为
                1101100l
    由于这个码组中“l"的个数是5,为奇数,故编为8B1P码时,应再插入一个“l”,使码组中“1”的个数变为6,是偶数,即码组变为
                110110011
    若信码流中每8个码元为一组的码组为
                00010010
    在这个码组中“1"的个数为2,已是偶数,故所插入的P码应用“0",以保证码组中“1"的个数仍为偶数,即码组为
                000100100
    由于rnBIP码中“1"码的个数是偶数,因此,可通过监测每组码流中“1”码的奇偶状况来进行误码监测.
    (2) m.BIC码
    这种码型是将信码流每m比特分为一组,然后在其末位之后再插入一个反码(又称补码)即C码.C码的作用是:如果第m位码为“1”,则反码为“0”;反之则为“1".例如,m=8的一组码为
                11011001
    由于末位码是“l",因此,插入的C码应为0,即码组变为
                110110010
    显然,根据插入C码的这种特点,就可进行误码监测.此外,C码还可减少连“0"连“1”的不良影响.
    (3) rnBIH码
    这种码是将信码流中每m比特码分为一组,然后在其末位之后插入一个混合码,称为H( Hybrid)码.这种码型具有多种功能.它除了可以完成m BIP或rnBIC码的功能外,还可同时用来做几路区问通信、公务联络、数据传输以及误监测等功能.
    下面,以8BIH码为例说明插入混合码的功能.如图3-27所示,在图的顶部:
    B——表示主信号的码元;
    H——表示插入混合码的码元,
    由图看出,这种插入方式是每八个信号码元之后插入一个混合码元.
    在图的中部:
    表示所插入的混合码是由G码和C码来构成的,其中
    C一一是插入的反码,作误码监测用,若码流中c码的前一个码是“l”,则C码即为“0";
    反之,若C码前一个码为“0”,则C码为“l".
    G—一是插入的混合码中除去C码外的码,它是由图下部的一系列内容所构成.
    图的下部表示插入混合码中G码的成分,其中
    F1,F2, ——是帧同步码,是F1, F2的反码.
    S11——是监测码码元;
    S25——是公务通信码码元;
    S4——是数据通信(1路)码码元;
    S18——是数据通信另一路码码元;
    S1,S5,S8,S12,S15,S19,S22,S26——分别为区间通信l的码元,可通30路区间通信话路;
    S2,S6,S9,S13,S16,S20,S23,S27——分别为区间通信2的码元,亦为30路区间通信话路;
    S3,S7,S10,S14,S17,S21,S24,S28——分别为区间通信3的码元,亦为30路区间通信话路;
    这样,总共提供了90个话路的区间通信信道.这种区间通信话路可以不通过PCM复用设备,直接在中继站上、下话路,这为系统带来了灵活性.
    上述这种插入混合码,除了8B1H码型外,4B1H,1B1H亦常采用.
    由于篇幅限制,对于帧结构的详细理解可参看有关《数字遁信原理》方面的教科书.
    4.加扰二进码
    这是一种在同步数字体系(SDH)中广泛采用的码型.它是根据一定规则将信号码流进行扰码.经过扰码后使线路码流中的“0",“l"出现的概率相等,因此,采用这种码型后在线l码流中不会出现长“1”,长“1”情况,因为如果线路码流中出现长“0”,长“l"将会给系统中时钟信号的提取带来困难.
    在光的发射端采用加扰二进码后,在接收端还需将被扰的码流恢复过来.
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