1

MODULACJA

MODULACJA

W PA

W PA

Ś

Ś

MIE

MIE

PODSTAWOWYM

PODSTAWOWYM

(

(

digital baseband transmission

digital baseband transmission

)

)

2

TRANSMISJA „W PAŚMIE PODSTAWOWYM”

TYPOWY TOR TRANSMISYJNY ??

3

MODULACJA

MODULACJA

PASMOWA

PASMOWA

CYFROWA TRANSMISJA PASMOWA

TYPOWY TOR TRANSMISYJNY ??

4

5

6

MODULACJA

MODULACJA

PASMOWA

PASMOWA

CYFROWA TRANSMISJA PASMOWA

7

8

KODOWANIE SYGNA

KODOWANIE SYGNA

Ł

Ł

Ó

Ó

W

W

¢¡

¢¡

9

Kody transmisyjne

Kody transmisyjne

-

-

wymagania

wymagania

Kod transmisyjny powinien posiadać następujące cechy:

brak składowej stałej
niski poziom widma gęstości mocy w pobliżu częstotliwości w =0

- te dwa ograniczenia wynikają z faktu, że urządzenia transmisyjne źle przenoszą

składowe o niskich częstotliwościach
koncentracja widma gęstości mocy w jak najwęższym paśmie

- zapewnia niski poziom pozapasmowych składowych widma co obniża poziom

przesłuchów międzykanałowych, a także pozwala podnieść szybkość transmisji
ponad jej wartość teoretyczną, przy niewielkim poziomie interferencji
międzysymbolowej (niewielkim pogorszeniu jakości transmisji)
możliwość odtworzenia elementowej podstawy czasu

- wynika z faktu, iż do odbioru jest konieczna synchronizacja z nadajnikiem.

Jest to ułatwione jeżeli w sygnale momenty taktu są zaznaczone przez zmianę
polaryzacji impulsów. Zatem jest pożądane aby widmo kodu zawierało prążki.

10

NRZ ???

RZ ???

KODY
SAMOSYNCHRONIZUJĄCE
AMI I AMI II AMIII 1B2B
2B3B 3B4B 5B6B PST HDB-
3 1B2T 3B4T 2B1Q

KODY SAMOKORYGUJĄCE

KODY HAMINGA

KODY SPLOTOWE

???????????? Itd..

Rodzaje kodów liniowych

11

Przyk

Przyk

ł

ł

ady

ady

Kod TTL (unipolarny, RZ)
“1”- sygnał, “0”-brak sygnału

Kod bipolarny (NRZ)
“1”- sygnał, “-1”-brak sygnału

Bipolarny kod różnicowy
“1”- zmiana sygnału, “0”-brak zmiany

Kod Millera
0-> impulsu prostokątne zmieniające polaryzację dla kolejnych 0; 1->bipulsy,

obowiązuje zasada zachowania polaryzacji przy przejściu 1->0 lub 0->1

Manchester (Kod bifazowy)
“1” – para impulsów, dodatni i ujemny, oba o tej samej amplitudzie
i połówkowym czasie trwania, “0” – polaryzacje tych impulsów są przeciwne.

12

Przyk

Przyk

ł

ł

ady

ady

Kod duobinarny

p=0,5

Kod duobinarny zmodyfikowany

p=0,5

Kod AMI
0” to zerowy poziom sygnału, “1” to przemienne impulsy dodatnie i ujemne

Kod HDB-3
Każdy ciąg czterech zer 0000 zastępowany jest 000V lub B00V, tak by pomiędzy
sąsiednimi impulsami V znajdowała się nieparzysta liczba impulsów B (V –impuls
o polaryzacji zgodnej z poprzednim impulsem, B –impuls o polaryzacji przeciwnej
z ostatnim impulsem) Widmo jest takie samo jak w kodzie AMI

CMI
“1” poziom przeciwny do poprzedniej “1”; “0” zmiana poziomu w połowie
taktu od A1 do A2

13

FORMATY PODST. KODÓW LINIOWYCH

14

SYSTEM TRANSMISJI „W PAŚMIE

PODSTAWOWYM”

15

WŁASNOŚCI FILTRÓW

16

Sygna

Sygna

ł

ł

+

+

szum

szum

17

SZUM I ROLA FILTRÓW

18

NRZ

NRZ

19

Kody liniowe

Kody liniowe

20

R

R

ó

ó

ż

ż

norodno

norodno

ść

ść

kod

kod

ó

ó

w

w

liniowych

liniowych

21

Widma

Widma

kod

kod

ó

ó

w

w

22

RZ – (Return to Zero - powrót do zera)
Własności :

1.

Szerokość impulsu = ˝ czas trwania bitu.

2.

Logiczne zero – impuls ujemny - poziom niższy (-) i poziom zero (0).

3.

Logiczna jedynka – impuls dodatni - poziom wyższy (+) i poziom (0).

4.

Każdy bit określają dwa przejścia (jedno ujemne i drugie dodatnie).

Zalety :

1.

Przy ustalonej różnicy poziomów to wysokość impulsów w sygnale kodu

RZ jest dwa razy niższa niż w NRZ, co daje odstęp S/N o 6dB mniejszy niż w
NRZ

Wady:

1.Składowa stała w ciągach bitów o jednakowej wartości (wada)
2.Składowa zmienna o częstotliwości dwukrotnie większej od
częstotliwości składowych sygnału w kodzie NRZ, wymagany więc
do transmisji kanał o dwukrotnie większym paśmie

Kod pierwotny RZ

23

Kod NRZ wady i zalety

NRZ

– (Non Return to Zero) ciąg I (zer i jedynek) przedstawiony

w postaci sygnału o określonym, stałym w okresie T, poziomie.
Mamy zatem K=1, q=2 i dostajemy K=R= 1/T.

Własności :
szerokość impulsu = czas trwania bitu
logiczne zero – poziom niższy (-) napięcia, prądu, mocy sygnału optycznego
logiczna jedynka– poziom wyższy (+)napięcia, prądu, mocy sygnału optycznego
brak przejścia z poziomu + do – lub na odwrót oznacza taki sam poziom kolejnego bitu

Wady :
1. możliwość powstania ciągu tych samych bitów.
2. widmo sygnału kodu zawiera szerokie pasmo składowych częstotliwości (prążków)
od składowej stałej do najwyższych częstotliwości f

max

odpowiadającej

naprzemiennemu ciągowi zer i jedynek.
3. Największa koncentracja energii w dolnym zakresie częstotliwości.
4. Konieczność przeniesienia do dekodera impulsów taktujących (zegarowych)

Zaleta:
Dwukrotnie mniejsze pasmo przenoszenia niż w kodzie RZ

24

u

W wielopoziomowych kodach transmisyjnych są wykorzystywane więcej niż dwa
poziomy sygnału. Przykładem jest kod 2B - 1 Q. Jest on czteropoziomowym kodem
pozbawionym nadmiarowości. Kodowanie kodem 2B - 1Q polega na przypisaniu
każdym dwóm bitom sygnału binarnego jednego z czterech symboli. Pierwszy bit
określa polaryzację symbolu (1 - dodatnia, 0 - ujemna), a drugi jego amplitudę (1 -
mała, 0 - duża). Poszczególnym parom sygnał binarnego nadano oznaczenia: -3, -1,
1, 3. Początkowe pogrupowanie sygnału powoduje dwukrotne zmniejszenie
częstotliwości (przesunięcie widma sygnału w zakres niższych częstotliwości).

u

Sygnał kodowy 2B - 1Q posiada następujące własności:

6

nie posiada nadmiarowości,

6

obniża dwukrotnie częstotliwość taktowania w torze,

6

posiada dobre właściwości synchronizacyjne,

6

składowa stała wynosi 0,

6

nie ma widma prążkowego,

6

jest kodem stosowanym w ISDN na styku U, gdzie swoimi własnościami wspomaga

mechanizmom kasowania echa w łączach jednotorowych.

Kody wielopoziomowe (

Kod 2B-lQ)

25

u

Kod HDB3 posiada następujące własności:

u

kod dopuszcza możliwość

występowania długich sekwencji

zerowych w sygnale binarnym, a dzięki zastosowaniu wstawek nie
ma zagrożenia utraty synchronizacji,

u

średnie zwielokrotnienie błędów dla kodu HDB3 wynosi 1,18 - 1,26

u

kodowanie sekwencji zerowych według opisanego w powyższej
tabeli schematu zapewnia przemienność polaryzacji
występujących w sygnale kodowym impulsów V, co nie powoduje
wzrostu wartości średniej.

u

nadmiarowość kodu wynosi 58%

u

wahanie sumy cyfrowej wynosi 2

u

wartość średnia sygnałów kodowych wynosi O, nie ma składowej
stałej i znika widmo prążkowe

Kody HDBn

26

Kod PST jest kodem dwualfabetowym. Zmiana alfabetu następuje po
wystąpieniu słowa binarnego 01 lub 10. Ze względu na zastosowaną regułę
kodowania, w kodzie niemożliwe jest wystawienie długich ciągów zer
(maksymalnie dwa zera następujące po sobie), a wahanie sumy cyfrowej
jest ograniczone i wynosi 3.

Wady kodu PST:

u

konieczność stosowania synchronizacji słowa

u

wzrost o 50% mocy sygnału zakodowanego w porównaniu z sygnałem
binarnym, co powoduje wzrost przeników mocy, która musi być
dostarczona przez układy zdalnego zasilania.

Własności kodu PST są następujące:

•

maksimum mocy składowej ciągłej znajduje się w połowie pasma,

•

znormalizowane widmo mocy jest słabo zależne od parametru q,

•

narażony jest na powielanie błędów,

•

wahanie bieżącej sumy cyfrowej wynosi 3,

•

w sygnale kodowym PST maksymalna liczba zer występujących po sobie wynosi

2,

•

składowa stała jest równa O,

•

charakteryzuje się dobrymi właściwościami synchronizacyjnymi

Kod PST

27

u

Powyższy kod zaliczany jest do grupy kodów alfabetowych. Sygnał binarny, mający
być zakodowany kodem typu 4B - 3T jest dzielony na czteroelementowe słowa
binarne, które są zamieniane na trzyelementowa słowa ternarne.
W związku z tym częstotliwość sygnału zakodowanego wynosi 0,75 wartości
częstotliwości sygnału binarnego, co sprawia, że szerokość pasma częstotliwości w
torze transmisyjnym maleje. Wraz ze zmniejszaniem pasma zakodowany sygnał
napotyka na mniejszą tłumienność toru (możliwość tworzenia dłuższych odcinków
regeneracyjnych).

u

Ogólnie kody 4B - 3T charakteryzują się następującymi właściwościami:
nadmiarowość wynosi 19,8%,

u

zmieniają częstotliwość taktowania,

u

składowa stała i wartość średnia kodu wynoszą odpowiednio 0,

u

dla parametru q =0,5 zanikają prążki składowej dyskretnej,

u

maksimum składowej ciągłej widma mocy skupia się w połowie pasma (przy q = 0,5),

u

pozwalają na zwiększenie stosunku sygnału do szumu.

u

W zależności od rodzaju kodu 4b - 3T występuje różna ilość alfabetów w kodzie (od 2
do 4). Alfabety zostały tak utworzone, aby możliwa była minimalizacja bieżącej sumy
cyfrowej. Aktualna wartość DSV wpływa na wybór alfabetu cząstkowego i jest
określona następująco: jest zwiększana o jeden jeżeli element kodowy przyjmuje
wartość “+',

u

jest zmniejszana o jeden, jeżeli element kodowy przyjmuje wartość “-",

u

nie zmienia się w przypadku, kiedy element kodowy przyjmuje wartość “0''.

Kod 4B - 3T

28

Sygnały przesyłane liniami światłowodowymi muszą spełniać następujące
warunki

:

a) zawierać w swojej strukturze informację umożliwiającą jednoznaczne

przetworzenie w urządzeniu odbiorczym na kod binarny

b) utrzymywać niezmienną, ale możliwie małą składową stałą w widmie

energetycznym,

c) skupiać maksimum energii przy najmniejszych częstotliwościach,
d) zapewniać jak najmniejszy wzrost przepływności sygnału liniowego w stosunku

do przepływności binarnej sygnału wejściowego;

e) eliminować długie sekwencje zawierające elementy zerowe,);
f) cechować się taką zasadą występowania określonych sekwencji, aby wykrycie
zaburzeń spowodowanych błędami w regeneracji nie wymagało znajomości
struktury sygnału binarnego

.

.

Wymagania stawiane sygnałom cyfrowym

przesyłanym liniami światłowodowymi

Jednoznaczność struktury ??? Składowa stała ???

Energia, częstotliwość max. min. ??? Sygnał liniowy

Sygnał wejściowy ??? Długie sekwencje zer ???

29

SZUM - AWGN

30

BŁĄD ZWIĄZANY Z SZUMEM

31

INTERFERENCJE MIĘDZYSYMBOLOWE

32

TEORIA NYQUIST’A

33

IDEALNY KANAŁ NYQUIST’A

34

FILTR COSINUSOIDALNY

35

KODOWANIE DUOBINARNE

36

37

KODOWANIE KORELACYJNE

38

39

KODOWANIE WIELOPOZIOMOWE (PAM)

40

WYMAGANIA DLA KODÓW LINIOWYCH

41

KODOWANIE SPECJALNE !!!

42

WYKRESY OCZKOWE - ETAP PRAKTYCZNY

43

Wykresy

Wykresy

oczkowe

oczkowe

UWAGA !!!

UWAGA !!!

44

Wykresy

Wykresy

“

“

oczkowe

oczkowe

”

”

45

46

Rodzaje Transmisji

Rodzaje Transmisji

Cyfrowej

Cyfrowej

47

Rodzaje Transmisji

Rodzaje Transmisji

Cyfrowej

Cyfrowej

48

49

50

51

52

53

54

55

56

Kody r

Kody r

ó

ó

ż

ż

nicowe

nicowe

57

KODY BINARNE

KODY BINARNE

58

KODY HUFFMANNA

KODY HUFFMANNA

59

KODY HUFFMANNA

KODY HUFFMANNA

60

Standardy kodowania obraz

Standardy kodowania obraz

ó

ó

w

w

61

Kod

Kod

z

z

przetwarzaniem

przetwarzaniem

62

Generowanie sumy kontrolnej

Generowanie sumy kontrolnej

63

Generowanie sumy

Generowanie sumy

kontrolnej przyk

kontrolnej przyk

ł

ł

ad

ad

64

Skuteczno

Skuteczno

ść

ść

zabezpieczenia

zabezpieczenia

z 16

z 16

-

-

bitow

bitow

ą

ą

sum

sum

ą

ą

kontroln

kontroln

ą

ą

65

Kodowanie korekcyjne

Kodowanie korekcyjne

“

“

w

w

prz

prz

ó

ó

d

d

”

”

(

(

kodowanie kana

kodowanie kana

ł

ł

owe

owe

)

)

66

Przyk

Przyk

ł

ł

ad kodera

ad kodera

splotowego

splotowego

(1/2)

(1/2)

67

Turbo

Turbo

-

-

Kody

Kody

68

Schemat blokowy kodera

Schemat blokowy kodera

i dekodera kod

i dekodera kod

ó

ó

w HAMMINGA

w HAMMINGA

Koder

Dkoder

syndromu

Dekoder

błedu

Sumator

Informacja

(4bity)

4

3x4

4+3

Zakłóczac

7

4+3

Macierz

dekodująca

3x4

3

3x7

Tablica

dekodowania

7

7

Macierz

kodująca

69

m

4

m

2

m

3

m

1

a

1

a

2

a

4

a

5

a

6

a

1

a

3

Wejście

Wyjscie

Macierz

generująca

G

wektor
kodu c

Macierz
kontroli

porzystości H

Wektor zerowy

0

wektor

informacjii

wektor

kodu

Generacja kodu

Generacja kodu

z kontrol

z kontrol

ą

ą

parzysto

parzysto

ś

ś

ci

ci