《光纖通信與數(shù)字傳輸》課件-26線路編碼

光纖通信與數(shù)字傳輸?shù)诙v：線路編碼

2025/5/191/20PCM通信系統(tǒng)中的接口速率和碼型，如表1所示。表1 PDH接口碼速率與接口碼型

PCM系統(tǒng)中的這些碼型并不都適合在數(shù)字光纖通信系統(tǒng)中傳輸。為此，在光端機中必須進行碼型變換。在PDH系統(tǒng)中，常用的線路編碼有分組碼mBnB，1B2B碼（CMI、DMI和雙相碼等）和插入碼，SDH光纖通信系統(tǒng)中廣泛使用的是加擾的NRZ碼。各種碼的編碼規(guī)律、傳輸速率如表2所示?；?/p>

群二

次

群三

次

群四

次

群接口碼速率

(Mbit/s)2.0488.44834.368139.264接口碼型HDB3HDB3HDB3CMI一、線路編碼作用2025/5/192/20碼

型碼型變換規(guī)則傳輸速率誤碼監(jiān)測適用系統(tǒng)1B2B碼CMI“1”：11,00交替“0”：012fi按編碼規(guī)則檢查PDH雙相碼“1”：10

“0”：012fi同上DMI“1”：11,00交替“0”：01（前二個碼為01，11時）10（前二個碼為10，00時）2fi同上分組碼mBnB在nB碼中選擇不均等值小的碼作公共碼；正負模式交替nfi/m(1)查禁用碼字(2)利用DRS插入碼mB1P（1）P碼滿足奇校驗規(guī)則（2）P碼滿足偶校驗規(guī)則(m+1)fi/m奇偶校驗mB1C(m+1)fi/m模2和=0mB1H加擾NRZ給輸入NRZ序列加擾fi無SDH表2常用的線路編碼一、線路編碼作用①將電纜中傳輸?shù)恼摌O性碼變?yōu)楣饫w中可傳輸?shù)膯螛O性碼②減少碼流中長連“0”或連“1”的數(shù)目，使“0”碼和“1”碼分布均勻，便于時鐘信號的提?、蹖崿F(xiàn)運行誤碼監(jiān)測，利于長途通信系統(tǒng)的維護④提供一定的冗余碼，用于平衡碼流、傳輸監(jiān)控、公務、區(qū)間等通信，但對高速光纖通信系統(tǒng)，應適當減少冗余碼，以免占用過大帶寬⑤減少碼流中的直流基線的起伏和低頻分量，提高輸出功率的穩(wěn)定性和減小碼間干擾，有利于提高光接收機的靈敏度3/20SDH光纖通信系統(tǒng)中廣泛使用的是加擾的NRZ碼，它是利用一定規(guī)則對信號碼流進行擾碼，經(jīng)過擾碼后使線路碼流中的“0”和“1”出現(xiàn)的概率相同，因此碼流中不會出現(xiàn)長連“0”或長連“1”的情況，從而有利于接收端提取時鐘信號。信號序列擾亂方法有：

用一個隨機序列與輸入信號序列進行邏輯加，這樣就能把任何輸入信號序列變換為隨機序列，但完全隨機的序列不能再現(xiàn)。

用偽隨機序列來代替完全隨機序列進行擾碼與解擾的作用。二、擾碼4/205/20圖1擾碼器與解擾器的構(gòu)成圖1所示為一個五級擾碼器和解擾器的構(gòu)成.為了保證傳輸?shù)耐该餍?，在系統(tǒng)光發(fā)射機的調(diào)制器前，需要附加一個擾碼器，將原始的二進制碼序列加以變換，使其接近于隨機序列。相應地，在光接收機的判決器之后，附加一個解擾器，以恢復原始序列。如：擾碼前：1100000011000……擾碼后：1101110110011……擾碼與解擾可由反饋移位寄存器和對應的前饋移位寄存器實現(xiàn)。擾碼改變了“1”碼和“0”碼的分布,從而改善了碼流動一些特性。例如：擾碼前：1100000011000……擾碼后：1101110110011……但是，擾碼仍具有下列缺點：①不能完全控制長串連“1”和長串連“0”序列的出現(xiàn)②沒有引入冗余，不能進行在線誤碼監(jiān)測③信號頻譜中接近于直流的分量較大，不能解決基線漂移因為擾碼不能完全滿足光纖通信對線路碼型的要求，所以許多光纖通信設備除采用擾碼外，還采用其它類型的線路編碼二、擾碼6/20mBnB碼是把輸入的二進制原始碼流進行分組，每組有m個二進制碼，記為mB，稱為一個碼字，然后把一個碼字變換為n個二進制碼，記為nB，并在同一個時序內(nèi)輸出。這種碼型是把mB變換為nB，所以稱為mBnB碼，m和n都是正整數(shù)，n>m，一般選取n=m+1。碼速為n/m。mBnB碼有1B2B、3B4B、5B6B、8B9B、17B18B等1.偽雙極性碼(CMI和DMI碼)電纜通信的PCM技術(shù)中常用雙極性碼(AMI碼)如HDB3碼，它的“1”電平采用正、負脈沖互相交替，從而消除了直流分量。光纖中將此碼型適當變換，成為相當于AMI碼的單極性碼，從而獲得電纜通信中AMI碼的優(yōu)點，稱為偽雙極性碼。規(guī)則：以兩個比特的數(shù)字脈沖表示原來的一個碼字。三、

mBnB碼7/20二電平碼AMI(HDB3)CMIDMI雙相碼000101(交替)0110(交替)1-00(交替)0010+11(交替)11CMI中僅用了三個，還有一個未用，未選用的組合稱為禁字，在接收端若出現(xiàn)禁字，則為誤碼。特點：①“0”“1”均等，連“0”和連“1”數(shù)限制在2或3,直流基線也無起伏；②可自檢誤碼；③冗余度大，碼速率增加一倍，需要更高帶寬度傳輸線1B2B碼＝CMI碼，其中禁字為101.偽雙極性碼(CMI和DMI碼)8/202.2B3B碼WDS為碼字數(shù)字和，用來描述碼字的均勻性，即在nB碼中，－1代表“0”碼，+1代表“1”碼，整個碼字的代數(shù)和即為WDS信號碼(2B)線路碼(3B)模式1模式2碼字WDS碼字WDS000001-1001-1101010-1010-1210100-110039/20輸入3B輸出4B00000001000001000110010100010101001100111011100010011001010101110111001101110111011111113B和4B的碼字nB碼的選用原則是：盡可能選擇|WDS|最小的碼字，禁止使用|WDS|最大的碼字。3.3B4B碼10/20信號碼(3B)線路碼(4B)模式1(正組)模式2(負組)碼字WDS碼字WDS00001011+20100-210011110+20001-22010010100101030110110001100410010010100105101101001010061100111+21000-271111101+20010-2一種3B和4B碼表11/204.mBnB碼特性mBnB碼是一種分組碼，設計者可根據(jù)傳輸特性的要求，確定某種碼表。mBnB碼的特點是：①碼流中0和1碼的概率相等，連0和連1的數(shù)目較少，定時信息豐富②高低頻分量較小，信號頻譜特性較好，基線漂移?、墼诖a流中引入一定冗余碼，便于在線誤碼監(jiān)測缺點是：傳輸輔助信號比較困難。因此，在要求傳輸輔助信號或有一定數(shù)量的區(qū)間通信的設備中，不宜用這種碼型。12/20并→串PROM串→并組別變換變換時鐘已變換的輸出4B碼流B1B2B3B4BACb1b2b3待變換輸入信號碼流變前時鐘圖2碼表存儲編碼器原理13/20四、插入碼插入碼是把輸入二進制原始碼流分成每mB一組，然后在每組mB碼末尾按一定規(guī)律插入一個碼，組成m+1個碼為一組的線路碼流。根據(jù)插入碼的規(guī)律，可以分為mB1C碼、mB1H碼、mB1P碼，碼速為(m+1)/m。插入碼特點：優(yōu)點：碼速提高不大，誤碼增值??；可以實現(xiàn)在線誤碼檢測、區(qū)間通信、和輔助信息傳輸。缺點：碼流的頻譜特性不如mBnB碼在擾碼后再進行mB1H變換，可以滿足通信系統(tǒng)的要求14/20四、插入碼1.mB1C碼：C為補碼。補碼插入mB碼的末尾，連0和連1碼的數(shù)目最少，其結(jié)構(gòu)如下圖所示。圖3mB1C碼的結(jié)構(gòu)例如：mB碼為：100110001101……mB1C碼為：1001110100101010……C碼的作用是引入冗余碼，可以進行在線監(jiān)測；同時改善了0和1碼的分布，有利于定時提取。15/202.mB1H碼：插入混合碼它是由mB1C碼演變而成的，即在mB1C碼中，扣除部分C碼，并在相應的碼位上插入一個混合碼(H碼)。所插入的H碼可以根據(jù)不同用途分為三類：第一類是C碼，它是第m位的補碼，用于在線誤碼率監(jiān)測；第二類是L碼，用于區(qū)間通信；第三類是G碼，用于幀同步、公務、數(shù)據(jù)、監(jiān)測等信息的傳輸。四、插入碼16/203.mB1P碼P碼稱為奇偶校驗碼，其作用和C碼相似，但P碼有以下兩種情況：(1)奇校驗時，其插入規(guī)律是使m+1個碼內(nèi)“1”碼的個數(shù)為奇數(shù)，例如：mB碼為：100000

001

110……mB1P碼為：1000000100101101

……(2)偶校驗時，其插入規(guī)律是使m+1個碼內(nèi)“1”碼的個數(shù)為偶數(shù)，例如：mB碼為：

100

000

001

110……mB1P碼為：1001000000111100……當檢測得m+1個碼內(nèi)“1”碼為奇數(shù)/偶數(shù)時，則認為