Изучение кодов в линии и их частотных спектров

Московский  технический университет связи  и информатики

Кафедра многоканальной электросвязи

 

 

 

 

 

 

Лабораторная работа №78

«Изучение кодов в линии и их частотных спектров»

 

 

 

 

 

 

Выполнил 

студент группы ОС0901

Бочаров Андрей Дмитриевич

 

 

 

 

 

 

Москва 2012 

1. Цель работы:

«Изучение алгоритмов формирования и частотных спектров некоторых  типов цифровых сигналов, нашедших применение в линейных трактах ЦСП.»

2. Временные диаграммы исследуемых сигналов (кодовая комбинация каждого 0011011101) и их частотные спектры:

БВН:

 

БВНМ:

 

АБС:

 

ОБС:

 

С ЧПИ:

 

 

3. Ответы на контрольные вопросы:
1. Сформулируйте общие требования к кодам в линии ЦСП металлического кабеля.

К коду в линии ЦСП предъявляются следующие требования:

a) обеспечение устойчивой тактовой синхронизации;

b) сбалансированность по постоянной составляющей;

c) минимальная ширина полосы частот;

d) высокая помехоустойчивость по отношению к аддитивной помехе;

e) возможность контроля ошибок без прерывания связи.

2. Поясните алгоритмы формирования сигналов БВН, БВНМ, AБC, ОБС, ЧПИ, КВП-3, CMI.

Алгоритмы формирования сигналов:

БВН (без возращения к  нулю) – двухуровневый сигнал, элементами которого являются положительные и  отрицательные импульсы длительностью  T, обычно единицы соответствуют положительным импульсам, а нули – отрицательным.

БВНМ – в отличии от БВН, этот сигнал является относительным: единицы здесь кодируются изменением предыдущего состояния, нуль – его сохранением.

АБС (абсолютный биимпульсный сигнал) – элементами такого сигнала являются биимпульсы с противоположными фазами, например единица соответствует биимпульсу с положительным, а затем отрицательным подимпульсом (+, -), а нуль наоборот (-, +). Длительность каждого подимпульса равна T/2.

ОБС (относительный биимпульсный сигнал) – элементы этого сигнала такие же, как и у АБС, но другой алгоритм формирования: фаза биимпульса меняется при приходе нуля и остаётся неизменной при приходе единицы.

ЧПИ (чередование полярностей  импульсов) – трёхуровневый сигнал, элементами которого являются положительные и отрицательные импульсы, а также нуль. Принцип преобразование двоичных сигналов следующий: нулевые символы соответствуют нулям, а единицы – импульсам с чередующейся полярностью в зависимости от полярности предыдущего импульса.

КВП-3 (коды с высокой плотностью единиц, где максимальное количество подряд следующих нулей равно  трём) – формируется также как  и код с ЧПИ, до тех пор пока не появляется четыре подряд идущих нулевых символов. Тогда комбинация из четырех нулей заменяется одной из двух замещающих комбинаций: B00V или 000V, где B – импульс, полярность которого противоположна полярности предыдущего импульса, а V – импульс той же полярности, что и предыдущий. Комбинация 000V используется если число символов B после предыдущего символа V нечетное, а комбинация B00V – если это число четное.

CMI (coded mark inversion) – содержит четыре элемента: положительные и отрицательные импульсы длительностью T и пару биимпульсов с противоположными фазами. Импульсы соответствуют единицам исходного потока, причем используется принцип чередования их полярностей. Нули кодируются биимпульсами, а их фазы выбираются таким образом, чтобы на границах тактовых интервалов не происходило разрыва фазы.

3. Сопоставьте изучаемые сигналы по их способности к самохронированию.

КВП-3>= AБC=ОБС>= CMI>БВН=БВНМ=ЧПИ

4. У каких сигналов самая низкая помехоустойчивость?

С ЧПИ и КВП-3.

5. У каких сигналов лучше всего балансные свойства?

AБC и ОБС.

6. Какие выводы можно сделать из анализа частотных спектров кодов в линии?

Ширина энергетического  спектра позволяет судить об эффективности  использования полосы частот тракта, а уровень НЧ компонент – о  сбалансированности сигнала по постоянной составляющей: у балансных кодов  этот уровень относительно невелик.

7. В чем основные отличия энергетических спектров, рассчитанных теоретически, от спектров, полученных с помощью панорамного анализатора?

Панорамные анализаторы предназначены для анализа частотных спектров периодических сигналов (либо стационарных шумов), поэтому исходная последовательность двоичных кодовых символов, являющаяся основой при Формировании того или иного кода, должна иметь периодическую структуру. Эти последовательности называет псевдослучайными (ПСП) и обычно получают с помощью сдвиговых регистров с логическими обратными связями. Период их повторения зависит от разрядности регистра К и равен , в каждом периоде количество единичных символов отличается от количества нулевых символов на единицу, а корреляция мевду символами близка к нулевой. Чем больше период ПСП, тем блике ее характеристики к характеристикам случайной последовательности. Кроме того, при увеличении периода уменьшается промежуток между соседними спектральными составляющими, т.е. дискретный спектр все больше напоминает непрерывный, характерный для непериодических сигналов. Наконец, следует иметь в виду, что наблюдаемые частотные спектры является спектрами напряжений, а не мощностей, поскольку детектирование в приборе осуществляется с помощью  линейного детектора.

 

8. Оцените, во сколько раз можно увеличить протяженность участка регенерации ЦСП коаксиального кабеля при переходе от сигнала с ЧПИ к сигналу 4ВЗТ, имея в виду, что коэффициент затухания цепи пропорционален ?

При переходе от сигнала  с ЧПИ к сигналу 4B3T тактовая частота f станет меньше в 4/3 раза => коэффициент затухания уменьшится в раза. А участок регенерации можно будет увеличить в раза, т. е. примерно в 1.1547 раз.

9. Покажите на конкретном примере, что сигнал CMI идентичен инверсному ОБС с точностью до постоянной задержки на .

Пример: