光纤课件.pptx
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1、4.3 线路编码线路编码在光纤通信系统中,从电端机输出的是适合于电缆传输的双极性码。光源不可能发射负光脉冲,因此必须进行码型变换,以适合于数字光纤通信系统传输的要求。数字光纤通信系统普遍采用二进制二电平码,即“有光脉冲”表示“”码,“无光脉冲”表示“0”码。线路编码是指使用一套规则把信号符号编排为一个特殊的格式。其主要功能是在数据流中引入冗余码,从而使信道干扰引起的误码最小。简单的二电平码会带来如下问题:简单的二电平码会带来如下问题:在码流中,出现“”码和“0”码的个数是随机变化的,因而直流分量也会发生随机波动随机波动(基线漂移基线漂移),给光接收机的判决带来困难。在随机码流中,容易出现长串连
2、“”码或长串连“0”码,这样可能造成位同步信息丢失,给定时提取造成困难或产生较大的定时误差。不能实现在线(不中断业务)的误码检测,不利于长途通信系统的维护。长连1码引起的接收机基线漂移(由于接收机低频效应引起输出脉冲的拖尾所致)有可能产生误码。光脉冲只能采取单极性,因此光脉冲包含直流分量交流耦合网络不能通过码流包含的直流分量,矩形脉冲经过交流耦合网络时出现反极性拖尾脉冲序列的拖尾相互交叠造成基线漂移对于给定的判决阈值,漂移将影响判决数字光纤通信系统对线路码型的主要要求是保数字光纤通信系统对线路码型的主要要求是保证传输的透明性,具体要求有:证传输的透明性,具体要求有:(1)能限制信号带宽,减小功
3、率谱中的高低频分量。这样就可以减小基线漂移、提高输出功率的稳定性和减小码间干扰,有利于提高光接收机的灵敏度。(2)能给光接收机提供足够的定时信息。因而应尽可能减少连“”码和连“0”码的数目,使“1”码和“0”码的分布均匀,保证定时信息丰富(3)能提供一定的冗余码,用于平衡码流、误码监测和公务通信。但对高速光纤通信系统,应适当减少冗余码,以免占用过大的带宽。例如:扰码前:1 1 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 扰码后:1 1 0 1 1 1 0 1 1 0 0 1 1 4.3.1 扰码扰码为了保证传输的透明性,在系统光发射机的调制器前,需要附加一个扰码器扰码器,将原始将原始的二进制码
4、序列加以变换,使其接近于随机的二进制码序列加以变换,使其接近于随机序列。序列。相应地,在光接收机的判决器之后,附加一个解扰器,以恢复原始序列。扰码与解扰可扰码与解扰可由反馈移位寄存器和对应的前馈移位寄存器由反馈移位寄存器和对应的前馈移位寄存器实现。实现。扰码改变了“”码与“0”码的分布,从而改善了码流的一些特性。扰码扰码有下列缺点:缺点:不能完全控制长串连“”和长串连“0”序列的出现 没有引入冗余,不能进行在线误码监测;信号频谱中接近于直流的分量较大,不能解决基线漂移。因为扰码不能完全满足光纤通信对线路码型的要求,所以许多光纤通信设备除采用扰码外还采用其它类型的线路编码。4.3.2 mBnB码
5、码mBnB码码是把输入的二进制原始码流进行分组,每组有m个二进制码,记为mB,称为一个码字码字,然后把一个码字变换为n个二进制码,记为nB,并在同一个时隙内输出。这种码型是把mB变换为nB,所以称为mBnB码,其中其中m和和n都是正整数,都是正整数,nm,一般选取,一般选取n=m+1。mBnB码有1B2B、3B4B、5B6B、8B9B、17B18B等等。特点:将m位二进制比特编成n(nm)位码并在相同的时间长度 内发送出去,即在数据流中引入冗余优点:基本能避免长连0和长连1的出现 冗余的引入可以增强纠错能力缺点:带宽比原来增大了n/m倍1.mBnB码编码原理码编码原理最简单的mBnB码是1B2
6、B码,即曼彻斯曼彻斯特码特码,这就是把原码的把原码的“”变换为变换为“01”,把把“1”变换为变换为“10”。因此最大的连“”和连“”的数目不会超过两个,例如1001和0110。但是在相同时隙内,传输1比特变为传输2比特,码速提高了1倍。以3B4B码为例,输入的原始码流3B码,共有(23)8个码字,变换为4B码时,共有(24)16个码字,见表4.2。为保证信息的完整传输,必须从4B码的16个码字中挑选8个码字来代替3B码。设计者应根据最佳线路码特性的原则来选择码表。例如:在3B码中有2个“0”,变为4B码时补1个“”;在3B码中有2个“1”,变为4B码时补1个“0”。而000用0001和111
7、0交替使用;111用0111和1000交替使用。同时,规定一些禁止使用的码字,称为禁字禁字,例如0000和1111。0111 1111111 0110 1110110 0101 1101101 0100 1100100 0011 1011011 0010 1010010 0001 1001001 0000 10000004B3B 表表 4.2 3B和和4B的码字的码字 作为普遍规则,引入“码字数字和码字数字和”(WDS)来描述码字的均匀性,并以WDS的最佳选择来保证线路码的传输特性。所谓“码字数字和码字数字和”,是在nB码的码字中,用“-1”代表“0”码,用“+1”代表“”码,整个码字的代数和
8、即为WDS。如果整个码字“”码的数目多于“0”码,则WDS为正;如果“0”码的数目多于“1”码,则WDS为负;如果“0”码和“1”码的数目相等,则WDS为0。例如:对于0111,WDS=+2;对于0001,WDS=-2;对于0011,WDS=0。nB码码的选择原则是:选择原则是:尽可能选择|WDS|最小的码字,禁止使用|WDS|最大的码字。以3B4B为例,应选择WDS=0和WDS=2的码字,禁止使用WDS=4的码字。表4.3 示出根据这个规则编制的一种3B4B码表,表中正组和负组交替使用。线路码(4B)信号码(3B)模式2(负组)模式1(正组)WDS码子WDS码子-20010+21101111
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