Линейные коды ВОСП

К линейным сигналам ВОСП 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 — флуктуации 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 кота судить о возникновении ошибок;

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

Для формирования линейных сигналов ВОСП используются блочные коды вида пВтВ, где п означает число кодируемых циф­ровых разрядов, В определяет двоичное основание системы счис­ления исходного кода, т — число передаваемых по ОВ двухуров­невых сигналов, соответствующих п разрядам. Например, 152В обозначает, что один цифровой разряд передается двумя сигна­лами по ОВ и относительная скорость передачи в линейном трак­те в 2 раза выше скорости входных символов.

Наиболее простыми линейными кодами являются так назы­ваемые NRZ-коды (без возвращения к нулю) и RZ-коды (с воз­вращением к нулю). В N'RZ-коде «1» передается импульсами, а «О» — паузой (рис. 8.24, а). В RZ-коде «Ь передается последова­тельностью из импульса и паузы, причем имеет в 2 раза меньшую длительность, а «О», как и раньше, передается паузой (рис. 8.24, б). Нормированные спектры кодов NRZ и RZ показаны на рис. 8.25. 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 1626-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.

Для снижения содержания в спектре сигналов низкочастотных компонент применяют манчестерский, или бифазный, код BIF, в котором «О» передается последовательностью из паузы и им­пульса, а «1» — последовательностью из импульса и паузы, при­чем длительность импульса в 2 раза меньше длительности «1» (рис. 8.24, в). В данном коде отсутствуют подряд более чем два идентичных символа, что определяет снижение в спектре низко­частотных компонент. Такой код также целесообразен при пере­даче в линиях малой протяженности без регенераторов и являет­ся примером 1В2В-сигнала. Пример кода 2ВЗВ приведен на рис. 8.24, г. Алгоритм образования следующий: разряды ОС заменя­ются на 001; 01 на 010; 10 на 100 и 11 на 011. Такой код обеспе­чивает возможность снижения скорости передачи в линии по срав­нению с 1В2В-сигналами.

К общим недостаткам рассмотренных кодов относятся следую­щие: невысокая помехозащищенность, сложности с выделением тактовой частоты, а также с обнаружением ошибки. По этой при­чине коды не могут быть рекомендованы для организации линей­ного тракта ВОСП большой протяженности. Введение корреля­ционных связей между амплитудами передаваемых двухуровневых сигналов позволяет устранять отмеченные недостатки.

Примером сигнала с корреляционными связями является код CMI или код с поочередной инверсией токовых сигналов, времен­ные диаграммы и энергетический спектр которого показаны на рис. 8.24, д и рис. 8.25. Введение корреляционных связей в CMI позволяет обнаруживать ошибки, приводящие к сбою чередова­ния комбинаций 11 и 00 при передаче двоичной 1.

Одной из разновидностей сигналов 1В2В является код Мил­лера (М). Этот код, в котором кодовой посылке 0 бинарного сиг­нала ставится в соответствие кодовое слово 11 или 00, а кодовой посылке 1—01 или 10, причем последовательность нулей исход­ного бинарного сигнала передается чередованием кодовых слов 11 или 00. При других комбинациях посылок бинарного сигнала первая кодовая посылка кодового слова должна быть такой же, как последняя предыдущего кодового слова (рис. 8.24, е и 8.25). Например, бинарная последовательность 01100 передается в ли­нейном тракте последовательностью 1110011100. В результате соседние переходы вида 10 или 01 в линейном сигнале будут на­ходиться не ближе, чем на тактовый интервал Т, и не дальше, чем на 2Т, вследствие чего основная часть энергетического спект­ра линейного сигнала сосредоточена в области ниже тактовой частоты и низкочастотная составляющая энергетического спект­ра оказывается частично подавленной (составляет 30% низко­частотной составляющей бинарного сигнала в формате N:RZ). Контроль за появлением переходов с частотой, большей 1/Т, по­зволяет просто осуществлять оперативный контроль за появлени­ем ошибок в регенераторе.

В качестве перспективных для использования в цифровых во­локонно-оптических системах связи МККТТ предлагает двухуров­невые коды и , где символ IP обо­значает добавление одной балансовой посылки к М бинарным (например, таким образом, чтобы число единиц и нулей в кодо­вом слове всегда было четным или нечетным).

В цифровых ВОСП для первичной ступени ИКМ иерархии це­лесообразно использовать код CMI; для вторичной — CMI и BIF; для третичной — BIF и код Миллера; для более высоких ступе­ней— код Миллера и скремблированный бинарный сигнал в фор­мате NRZ.

Использование многоуровневых кодов по сравнению с двух уровневыми на городских, зоновых и магистральных сетях связи приводит к снижению энергетического потенциала системы на 15...20 дБ. Поэтому многоуровневые коды рекомендуется исполь­зовать во внутриобъектовых линиях связи специального назна­чения.