Виды кодов в линии цифровых телекоммуникационных систем различных типов

Двухуровневые кодыобладают наибольшей помехозащищенностью, поскольку имеют минимальное число разрешенных уровней. Двухуровневые коды получают все большее распространение по мере распространения волоконно-оптических линий связи, в которых, как известно, коды с другим числом уровней применения не находят. Примеры двухуровневых кодов приведены на рис. 4.20.

Наибольшее распространение в ЦТС на волоконно-оптических линиях получил код БВН — без возвращения к нулю (NRZ). В этом коде единичные символы передаются положительным импульсом, затянутым на тактовый интервал S1(t), а нулевые символы — таким же отрицательным импульсом S2(t), (см. рис. 4.19). Спектр сигнала в этом коде соответствует кривой τ = Т(см. рис. 4.17). Спектр относительно узок, но имеет мощные низкочастотные составляющие, которые, как известно, могут приводить к существенным межсимвольным помехам за счет линейных искажений II рода. Спектр не содержит дискретных составляющих, а составляющие вблизи тактовой частоты отсутствуют. Поэтому выделение хронирующего сигнала в данном случае требует преобразования кода. Код не имеет избыточности, а потому не позволяет осуществлять контроль коэффициента ошибок в процессе передачи. Следует отметить, что в оптических интерфейсах ЦТС синхронной иерархии всегда используется код БВН.

Рис. 4.20. Двухуровневые коды

Код с возвращением к нулю ВН (RZ) формируется из импульсов типа S3(t) и S2(t) (см. рис. 4.19 и 4.20). Спектр сигнала в этом коде значительно шире, чем в коде БВН. Он соответствует кривой τ = 0,5 Т на рис. 4.17, но без дискретных составляющих. Единственным преимуществом этого кода является наличие в его спектре составляющей тактовой частоты.

Низкочастотные составляющие подавлены в спектре сигнала в абсолютном биимпульсном коде АБК (BIL), в котором единичный символ передается биимпульсом типа S3(t), а нулевой — S4(t). Спектр сигнала в этом коде также показан на рис. 4.17. Видно, что в спектре подавлены низкочастотные составляющие, присутствует составляющая тактовой частоты, но в области высоких частот спектр имеет такую же большую ширину, как и у сигнала в коде ВН. Основным недостатком кода АБК является возможность «негативного» приема сигнала, при котором единичные символы заменяются нулевыми, а нулевые — единичными. Этот недостаток устраняется в относительном биимпульсном коде ОБК (DBI), в котором единица передается изменением предыдущего импульса, а нуль — повторением.

В свою очередь, коду ОБК присуще размножение ошибок. Действительно, если ошибка появляется в каком-то интервале, то ошибка неизбежно возникнет и в следующем. Таким образом, коэффициент размножения ошибок при кодировании кодом ОБК равен двум. Заметим, что спектры сигналов в кодах АБК и ОБК практически совпадают.

Уменьшение коэффициента размножения ошибок до значения достигается в коде с инверсией токовых посылок ИТП (CMI). В этом коде единичные символы поочередно передаются импульсами положительной и отрицательной полярностей.

Наибольшее распространение в ЦТС на волоконно-оптических линиях получил код БВН — без возвращения к нулю (NRZ). В этом коде единичные символы передаются положительным импульсом, затянутым на тактовый интервал S1(t) и S2(t), а нулевые — биимпульсами типа S4(t). Спектр сигнала в коде ИТП аналогичен спектру сигнала в биимпульсном коде, но максимум спектральной плотности сигнала в коде ИТП смещен в сторону низких частот (расположен вблизи частоты 0,42ft). Таким образом, этот код отвечает большинству требований: сигналы в этом коде имеют относительно узкий спектр, низкочастотные составляющие спектра подавлены, присутствует составляющая тактовой частоты. Код ИТП рекомендован МСЭ-Т для интерфейсов сетевых цифровых трактов со скоростями передачи 140 и 155 Мбит/с.

Трехуровневые коды (троичные и квазитроичные) получили широкое распространение на первых этапах развития и внедрения ЦТС.

Квазитроичный код — трехуровневый код, в котором два уровня служат для поочередной передачи символов одного и того же значения.

Выше рассматривались параметры сигналов в коде с чередованием полярности импульсов ЧПИ (AMI), пример последовательности импульсов в этом коде представлен на рис. 4.21. К недостаткам этого кода следует отнести, во-первых, невысокую помехозащищенность, которая ниже помехозащищенности двухуровневых кодов на 6 дБ, и, во-вторых, невозможность выделения хронирующего сигнала в случае прохождения больших пакетов нулей. Поскольку этот код предназначался для систем, работающих по кабелям с металлическими жилами, первый недостаток был не очень критическим, так как защищенность сигналов в этих кабелях относительно высока. Способы преодоления второго недостатка также рассмотрены выше, однако радикально он преодолевался в модифицированном коде с чередованием полярности импульсов МЧПИ.

Рис. 4.21. Коды с чередованием полярности импульсов

Другое название кода МЧПИ — КВП — код с высокой плотностью единиц (HDB). Пример импульсной последовательности в коде КВП-3 также приведен на рис. 4.21. МСЭ-Т рекомендует код КВП-3 для интерфейсов цифровых сетевых трактов со скоростями передачи 2, 8,5 и 34 Мбит/с.

В коде КВП-3 осуществляется замена четырех подряд следующих нулей вставками вида 000V или B00V, где В — импульс, сохраняющий чередование полярности, а V — нарушающий чередование, согласно табл. 4.6. Выбор той или иной вставки определен условием, по которому между импульсами V должно быть нечетное число импульсов В.