background image

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

background image

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 

background image

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

background image

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)

background image

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

background image

31

INTERFERENCJE  MIĘDZYSYMBOLOWE

32

TEORIA NYQUIST’A

33

IDEALNY  KANAŁ NYQUIST’A

34

FILTR  COSINUSOIDALNY

35

KODOWANIE  DUOBINARNE

36

background image

37

KODOWANIE  KORELACYJNE

38

39

KODOWANIE  WIELOPOZIOMOWE (PAM)

40

WYMAGANIA  DLA  KODÓW  LINIOWYCH

41

KODOWANIE  SPECJALNE !!!

42

WYKRESY  OCZKOWE  - ETAP  PRAKTYCZNY

background image

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

background image

49

50

51

52

53

54

background image

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

background image

61

Kod 

Kod 

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 

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)

background image

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