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【HDV】基带传输的常用码型

2022-07-04 11:34:00

   (1)AMI码

AMI(Alternative Mark Inversion)码的全称是传号交替反转码,其编码规则是将消息码的“1”(传号)交替地变换为“+1”和“-1”,而“0”(空号)保持不变。例如:

消息码:0  1   1   0 0 0 0 0 0 0  1   1  0  0   1   1···

AMI码:0  -1  +1  0 0 0 0 0 0 0  -1  +1  0  0  -1  +1···

AMI码对应的波形是具有正、负、零三种电平的脉冲序列。它可以看成是单极性波形的变形,即“0”仍对应零电平,而“1”交替对应正、负电平。

AMI码的优点是,没有直流成分,且高、低频分量少,能量集中在频率为1/2码速处

(图6-4);编解码电路简单,且可利用传号极性交替这一规律观察误码情况;如果它是AMI-RZ波形,接收后只要全波整流,就可变为单极性RZ波形,从中可以提取位定时分量。鉴于上述优点,AMI码成为较常用的传输码型之一。

AMI码的缺点:当原信码出现长连“0”串时,信号的电平长时间不跳变,造成提取定时信号的困难。解决连“0”码问题的有效方法之一是采用HDB3码。

2)HDB3码

HDB3码的全称是三阶高密度双极性码。它是AMI码的一种改进型,改进目的是为了保持AMI码的优点而克服其缺点,使连“0”个数不超过三个。其编码规则如下:

先检查消息码的连“0”个数。当连“0”数目小于等于3时,则与AMI码的编码规则一样。当连“0”数目超过3个时,则将每4个连“0”化作一小节,用“000V”替代。V(取值+1或-1)应与其前一个相邻的非“0”脉冲的极性相同(因为这破坏了极性交替的规则,所以V称为破坏脉冲)。相邻的V码极性必须交替。当V码取值能满足(2)中的要求但不能满足此要求时,则将“0000”用“B00V”替代。B的取值与后面的V脉冲一致,用于解决此问题。因此,B称为调节脉冲。V码后面的传号码极性也要交替。

 

HDB3码除了具有AMI码的优点外,同时还将连“0”码限制在3个以内,使得接收时能保证定时信息的提取。因此,HDB3码是我国和欧洲等国家应用最为广泛的码型,A律PCM四次群以下的接口码型均为HDB3码。

在上述AMI码、HDB3码中,每位二进制信码都被变换成1位三电平取值(+1, 0,-1)的码,因此也称这类码为1B1T码。此外,还可以设计出使“0”个数不超过n个的HDBn码。

 

3)双相码

双相码又称曼彻斯特(Manchester)码。它用一个周期的正负对称方波表示“0”,而用其反相波形表示“1”。编码规则之一是,“0”码用“01”两位码表示,“1”码用“10”两位码表示,例如:

消息码:1   1   0   0   1   0   1

双相码:10  10  01  01  10  01  10

双相码波形是一种双极性NRZ波形,只有极性相反的两个电平。它在每个码元间隔的中心点都存在电平跳变,所以含有丰富的位定时信息,且没有直流分量,编码过程也简单。缺点是占用带宽加倍,使频带利用率降低。双相码适用于数据终端设备近距离上传输,局域网常采用该码作为传输码型。

 

4)差分双相码

为了解决双相码因极性反转而引起的译码错误,可以采用差分码的概念。双相码是利用每个码元持续时间中间的电平跳变进行同步和信码表示(由负到正的跳变表示二进制0”,由正到负的跳变表示二进制“1”)。而在差分双相码编码中,每个码元中间的电平跳变用于同步,而每个码元的开始处是否存在额外的跳变用来确定信码。有跳变则表示二进制“1”,无跳变则表示二进制“0”。该码在局域网中常被采用。

 

CMI码

CMI码是传号反转码的简称,与双相码类似,它也是一种双极性二电平码。其编码规则是:“1”码交替用“11”和“00”两位码表示;“0”码固定地用“01”表示,其波形如图6-5(c)所示。

CMI码易于实现,含有丰富的定时信息。此外,由于10为禁用码组,不会出现三个以上的连码,这个规律可用来宏观检错。该码已被ITU-T推荐为PCM四次群的接口码型,有时也用在速率低于8. 448Mb/s的光缆传输系统中。

 

块编码

为了提高线路编码性能,需要某种冗余来确保码型的同步和检错能力。引入块编码可以在某种程度上达到这两个目的。块编码的形式有nBmB码,nBmT码等。

nBmB码是一类块编码,它把原信息码流的n位二进制码分为一组,并置换成m位二进制码的新码组,其中m>n.由于m>n,新码组可能有2^m种组合,故多出(2^m-2^n)种组合。在2”种组合中,以某种方式选择有利码组作为许用码组,其余作为禁用码组,以获得好的编码性能。例如,在4B5B编码中,用5位的编码代替4位的编码,对于4位分组,只有2^4=16种不同的组合,对于5位分组,则有2^5=32种不同的组合。为了实现同步,我们可以按照不超过一个前导“0”和两个后缀“0”的方式选用码组,其余为禁用码组。这样,如果接收端出现了禁用码组,则表明传输过程中出现误码,从而提高了系统的检错能力。前面介绍的双相码和CMI码都可看作1B2B码。

在光纤通信系统中,常选择m=n+1,取1B2B码、2B3B码、3B4B码及5B6B码等。其中,5B6B码型已实用化,用作三次群和四次群以上的线路传输码型。

nBmB码提供了良好的同步和检错功能,但是也会为此付出一定的代价,即所需的带宽随之增加。

nBmT码的设计思想是将n个二进制码变换成m个三进制码的新码组,且m<n.例如,4B3T码,它把4个二进制码变换成3个三进制码。显然,在相同的码速率下,4B3T码的信息容量大于1B1T,因而可提高频带利用率。4B3T码、8B6T码等适用于较高速率的数据传输系统,如高次群同轴电缆传输系统。

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