Загрузил Виктор Подымов

МЕТОДИЧКА Организация УП с использованием ДОТ

Реклама
1 .Типовая схема передачи данных
ИС-источник сообщений
ПС-приёмник сообщений
ИС-предназначен для формирования первичных сигналов в виде послед. импульсов постоянного тока.
ПС-предназначен для фиксации сообщений в виде послед. импульсов постоянного тока .
КОУ-предназначен для приёма и передачи сообщений, для согласований параметров сообщений с параметрами линий, а также для обеспечения помехоустойчивости и конфиденциальности пути сообщений.
КОУ включает в себя:
- устройства преобразования сигнала, устройства синхронизации коммутации и сопряжение с линией. На приёмной стороне КОУ выполняет операции
обратной последовательности.
-линии связи может быть организованы с помощью медных кабелей, с использованием ВОК и радиоканалов.
2. Структурная схема цифровой системы передачи данных
ФИ – формир импульсов. Преобраз аналог. сигнал в дискретный. В нем выполн операции: дискретизация, квантование, кодирование.
Канал: ТЧ(аналог. системы) 300-3400 Гц;
ЦС(цифровая система) 64 кбит/c.
КК – это преобраз-ние импульсов поступающих от ФИ в двоичную форму
для осущ-я последующей модуляции.
ТС – это уст-во, которое обеспечивает канальную синхронизацию.
С – перемешивает поток импульсов по какому-то заданному алгоритму. Это
делается чтобы избежать длительной последовательности 0 и 1.
ПК – добавляет в информационную последовательность избыточность.
Ш – служит для шифровки инф-ции.
М – преобразует импульсы, производит на выходе оптич-й или эл. сигнал
один из параметров которого изменяются в зависимости от поступления импульсов.
ВУ(СУ) – это уст-во которое формирует сигнал для поступления в линию,
чаще всего приходится подстраиваться под линию.
3. Основные элементы структурной схемы цифровой системы передачи
данных и их назначение
ФИ – формир импульсов. Преобраз аналог. сигнал в дискретный. В нем выполн операции: дискретизация, квантование, кодирование.
Канал: ТЧ(аналог. системы) 300-3400 Гц;
ЦС(цифровая система) 64 кбит/c.
КК – это преобраз-ние импульсов поступающих от ФИ в двоичную форму
для осущ-я последующей модуляции.
ТС – это уст-во, которое обеспечивает канальную синхронизацию.
С – перемешивает поток импульсов по какому-то заданному алгоритму. Это
делается чтобы избежать длительной последовательности 0 и 1.
ПК – добавляет в информационную последовательность избыточность.
Ш – служит для шифровки инф-ции.
М – преобразует импульсы, производит на выходе оптич-й или эл. сигнал
один из параметров которого изменяются в зависимости от поступления импульсов.
ВУ(СУ) – это уст-во которое формирует сигнал для поступления в линию,
чаще всего приходится подстраиваться под линию.
4. Параметры каналообразующих устройств.
1)Скорость модуляции (В) определяется количеством элементарных
импульсов, переданных в единицу времени, измеряется в Бод. Чем меньше
длительность элементарного импульса, тем больше их количество можно
передать в единицу времени, т.е. между t и и В существует зависимость В = 1 /
t и , где t и – время импульса (t и=1мс).
Количество информации, передаваемой по линии или каналу связи в единицу
времени, называется скорость передачи информации. Скорость передачи
информации зависит от свойств источника сообщений, метода кодирования,
свойств линий и каналов связи. Наибольшая теоретически достижимая скорость
передачи информации называется пропускной способностью.
2)Скорсть передачи инф-ции (С) – количество бит, переданных по каналу, в
единицу времени, измеряется в бит/c. С = В log 2 М , где М – кол-во уровней,
которое может принимать импульс.
В>C В<C
В=C
3)Частотный диапазон сигнала
Вариант определения частотного диапазона или ширины спектра сигнала, они
зависят от требования, которые предъяются сигналу по качеству:
-половинная мощность(для сигнала выбир-ся такой частотный диапазон, чтобы
в него входило 50% мощности сигнала);
-по первым нулям;
-процентное отношение 90,95,99%;
-по дБ.
а=10lg Р1/Р2 , где Р1-полная мощность;
Р2-часть мощности которая отсеивается.
Р1=100%
Р2=50% => а=3дБ
Р2=10% => а=10дБ
Р2=5% => а=13дБ
Р2=1% => а=20дБ
5.Ширина полосы рабочих частот
Вариант определения частотного диапазона или ширины спектра сигнала,
они
зависят от требования, которые предъяются сигналу по качеству:
-половинная мощность(для сигнала выбир-ся такой частотный диапазон, чтобы
в него входило 50% мощности сигнала);
-по первым нулям;
-процентное отношение 90,95,99%;
-по дБ.
а=10lg Р1/Р2 , где Р1-полная мощность;
Р2-часть мощности которая отсеивается.
Р1=100%
Р2=50% => а=3дБ
Р2=10% => а=10дБ
Р2=5% => а=13дБ
Р2=1% => а=20дБ
6. Скорость модуляции и скорость передачи информации.
1)Скорость модуляции (В) определяется количеством элементарных
импульсов, переданных в единицу времени, измеряется в Бод. Чем меньше
длительность элементарного импульса, тем больше их количество можно
передать в единицу времени, т.е. между t и и В существует зависимость В = 1 /
t и , где t и – время импульса (t и=1мс).
Количество информации, передаваемой по линии или каналу связи в
единицу времени, называется скорость передачи информации. Скорость
передачи информации зависит от свойств источника сообщений, метода
кодирования, свойств линий и каналов связи. Наибольшая теоретически
достижимая скорость передачи информации называется пропускной
способностью.
2)Скорсть передачи инф-ции (С) – количество бит, переданных по каналу, в
единицу времени, измеряется в бит/c. С = В log 2 М , где М – кол-во уровней,
которое может принимать импульс.
В>C (B=7Бод, С=5бит/c, M=2, при Т=1)
X-проверочный бит;
Y-бит сигнал-ции.
В<C (B=7Бод, С=14бит/c, M=4, при Т=1)
В=C
7.Отношение сигнал/шум
Отношение сигнал/шум – отношение средней мощности сигнала к средней
мощности шума (SNR).
C=∆Flog2(1+(PC/PШ))
ОСШ=E0/P , где E0-энергия единичного импульса.
ОСШ= E0/P=PC·tи/(PШ/∆F)=(PC/C)/( PШ/∆F)=(PC/PШ)·(∆F/C),
где Ео - энергия единичного импульса;
P - спектральная мощность шума;
PШ - мощность шума;
PC - мощность сигнала;
tи - время передачи бита;
С - скорость передачи бита;
∆F – ширина полосы.
8.Основные методы модуляции
1)Амплитудная модуляция
АМ-сигнал так же, как и модулирующий, являются дискретным. Его спектр
состоит из несущей частоты ωо=2πfо, нижней и верхней боковых полос. Частотные составляющие боковых полос располагаются симметрично около несущей
частоты через интервалы, определяемые периодом модулирующего сигнала
T=2/= 1/F1. Если модулирующий сигнал - одиночный импульс, то АМсигнал также состоит из несущей частоты и двух боковых полос с непрерывным
спектром частот.
2)Частотная модуляция
Модулятор – преобразователь спектра частот сигнала для согласования
спектра сигналов с полосой пропускания линии (канала) связи.
Модулятор в данном модеме должен изменять частоту несущего колебания в
зависимости от сигнала на входе (частотная модуляция) – при подаче на вход
импульса положительной полярности на его выходе появляется аналоговый
гармонический сигнал с частотой f1 , а при подаче на вход импульса отрицательной полярности на его выходе появляется аналоговый гармонический сигнал с частотой f2. Частотные модуляторы бывают двух типов: 1) частотные модуляторы с разрывом фазы; 2) частотные модуляторы без разрыва фазы.
3)Фазовая модуляция
В простейшей системе на передающем конце при смене полярности импульсов постоянного тока происходит изменение на  рад фазы несущей частоты, поступающей от генератора GI на фазовый модулятор UB. Эти изменяющиеся по фазе импульсы тональной частоты поступают на вход полосопропускающего фильтра ZI и через него - в канал ТЧ
4)Относительно-фазовая модуляция
При ОФМ в зависимости от значения информационных символов изменяется только фаза сигнала при неизменной амплитуде и частоте. При ОФМ фаза
несущей частоты изменяется с каждой очередной посылкой одной полярности,
например положительной, и остается без изменения при передаче каждой отрицательной посылки.
5)Амплитудно-фазовая модуляция
В данном виде модуляции для повышения пропускной способности используется одновременная манипуляция двух параметров несущего колебания: амплитуды и фазы. Каждый возможный элемент модулированного сигнала (вектор сигнала или точка сигнального пространства) характеризуется значением
амплитуды и фазы.
6)Квадратурная амплитудная модуляция
При квадратурной амплитудной модуляции КАМ изменяется как фаза, так и
амплитуда сигнала, что позволяет увеличить число позиций сигнала при этом
существенно повысить помехоустойчивость. Квадратурное представление сигнала является удобным и заключается в выражении колебания линейной комбинацией двух ортогональных составляющих – синусоидальной и косинусоидальной.
9.Сравнение основных методов мод-ции с использованием модул-го поля
10. Амплитудная модуляция
АМ-сигнал так же, как и модулирующий, являются дискретным. Его спектр
состоит из несущей частоты ωо=2πfо, нижней и верхней боковых полос. Частотные составляющие боковых полос располагаются симметрично около несущей
частоты через интервалы, определяемые периодом модулирующего сигнала
T=2/= 1/F1. Если модулирующий сигнал - одиночный импульс, то АМсигнал также состоит из несущей частоты и двух боковых полос с непрерывным
спектром частот.
Боковые полосы частот примыкают непосредственно к несущей частоте. Поэтому на практике получили в основном применение системы с двумя боковыми полосами частот. Последним присущи все недостатки систем с несущей и
двумя боковыми полосами частот. Необходимость передачи несущей и двух боковых частот вынуждает занимать в канале более широкую полосу частот, чем
это необходимо для передачи любых сигналов, в том числе и дискретных при
данной скорости передачи.
K
G
U
U1
U0
f0
f0
t
C
K
1
0
1
1
L
0
К-ключ упр. от такт. импульсов
U
U3
U2
U1
U0
3
1
0
2
t
fmax
3
3
G
A1
2
U1
U3
U2
U1
U0
1
A2
Радиус означ. амплитуду.Угол относит. вертикали-фазу.Любая точка наз. модулир-й позицией и имеет А и фазу.Расстояние м\д т. модулии на модулир.
поле может кач-но говорить о помехоуст-ти такого способа модул-и.Для увелич. скор. передачи наобход.:1.увеличить знач. позиции. Это приводит к тому,что должна быть чувств аппарат.2.уменьш. неинф.импульсов-уменьш. помехозащ.информ . 3.уменьшение длит. Импульсов
11. Частотная модуляция
Модулятор – преобразователь спектра частот сигнала для согласования
спектра сигналов с полосой пропускания линии (канала) связи.
Модулятор в данном модеме должен изменять частоту несущего колебания в
зависимости от сигнала на входе (частотная модуляция) – при подаче на вход
импульса положительной полярности на его выходе появляется аналоговый
гармонический сигнал с частотой f1 , а при подаче на вход импульса отрицательной полярности на его выходе появляется аналоговый гармонический сигнал с частотой f2. Частотные модуляторы бывают двух типов: 1) частотные модуляторы с разрывом фазы; 2) частотные модуляторы без разрыва фазы.
В первом случае сигналы с частотами f1 и f2 подаются от различных генераторов G1 и G2. При этом в зависимости от подаваемого импульса на вход модулятора происходит подключение одного из генераторов. Но в этом случае разрыв фазы приводит к значительному расширению его спектра. Поэтому на
практике применяются частотные модуляторы без разрыва фазы.
Колебательная система модулятора без разрыва фазы представляет собой
колебательный LC-контур. Изменение частоты контура осуществляется включением дополнительных элементов (катушки и конденсатора) в контур.
+
+
+
t
Uсигн
f1
G1
K
f1
f2
f1
f1
f2
f2
t
Uвых
C
C'
L'
f2
G2
L
В схему
генератора
Управление
К
При ЧМ модулируемым параметром является частота. Спектр ЧМ колебаний
в значительной степени отличается от спектра, получающегося при АМ. Один
из способов получения ЧМ-сигналов состоит в том, что верхнюю 0+ и нижнюю 0- частоты получают от двух независимых генер-ов, переключение которых производ-ся электрнными ключами, управляемыми модулирующим сигналом. Такой способ получения ЧМ-сигнала называют ЧМ с разрывом фазы,
так как сигнал, образованный от двух генераторов, претерпевает на границах
импульсов разрыв фазы. Сигнал с разрывом фазы можно рассматр-ать как образованный сложением двух независимых АМ1 и АМ2 сигналов с несущими частотами 0+ и 0-, а его спектр - как наложение спектров двух указанных
АМ-сигналов. В совр-ых системах ЧМ-сигнал получают от одного генератора
без разрыва фазы. Ширина спектра такого сигнала более сосредоточена, чем у
сигнала с разрывом фазы, и зависит от индекса модуляции, который равен отношению девиации частоты к основной частоте модулирующего сигнала, т.е.
М=/.
12. Фазовая модуляция
В простейшей системе на передающем конце при смене полярности импульсов постоянного тока происходит изменение на  рад фазы несущей частоты, поступающей от генератора GI на фазовый модулятор UB. Эти изменяющиеся по фазе импульсы тональной частоты поступают на вход полосопропускающего фильтра ZI и через него - в канал ТЧ.
00-00
01-900
10-1800
11-2700
На приемном конце после выделения полосопропускающим фильтром Z2
частот данного подканала. СПДС, их усиления У и ограничения амплитуды Огр
в фазовом демодуляторе UP осуществляется преобразование ФМ-импульсов в
импульсы постоянного тока. В простейшем случае это преобразование выполняется в два этапа. Сначала в результате сложения напряжения сигнала с
напряжением, поступающим от местного (опорного) генератора G2, работающего синхронно с пришедшими с передающей станции электрическими колебаниями, ФМ-сигнал преобразуется в АМ-сигнал. Затем АМ-сигнал с помощью
выпрямителя преобразуется в импульсы постоянного тока.
Практическое использование системы с ФМ затруднено вследствие сложности осуществить строгую синхронную и синфазную работу генераторов передающей и приемной станций. Не решает эту проблему и применение схемы получения синхронной опорной частоты из принимаемого ФМ-сигнала.
Фаза опорного напряжения, полученная выпрямлением и делением на 2 частоты ФМ-сигнала, не однозначна, а может принимать одно из двух устойчивых
фазовых состояний, отличающихся друг от друга на . Изменение же фазы
местного генератора на  радиан приводит к изменению полярности посылок на
выходе фазового демодулятора на обратную, т.е. в конечном итоге к неверному
приёму информации. Для устранения этого недостатка в системах с ФМ в
настоящее время используется так называемый метод сравнения, или относительной фазовой модуляции (ОФМ).
13. Относительно-фазовая модуляция
При ОФМ в зависимости от значения информационных символов изменяется только фаза сигнала при неизменной амплитуде и частоте. При ОФМ фаза
несущей частоты изменяется с каждой очередной посылкой одной полярности,
например положительной, и остается без изменения при передаче каждой отрицательной посылки.
Прием сигналов ОФМ может осуществляться двумя методами: сравнением
фаз и сравнением полярности. При методе сравнения фаз производится сравнение фазы несущей частоты ОФМ-сигнала не с фазой тока местного опорного
генератора, а с фазой тока предшествующей посылки. При методе сравнения
полярностей ОФМ-сигналы сначала детектируются, а затем осуществляется
сравнение полярностей принятой и предшествующей продетектированных посылок.
В качестве модулятора может быть использована схема, приведенная на
рис.11,а. Напряжения импульсов, несущих информацию Uинф, и тактовых импульсов Uти, следующих со скоростью модуляции, поступают на логический
элемент И. В момент совпадения полярностей информационных и тактовых импульсов (рис.11,б) на выходе элемента И образуются короткие положительные
импульсы U, которые воздействуют на триггер Т со счетным входом. Напряжение импульсов с выхода триггера Uт затем подводится к фазовому модулятору
UB, где происходит модуляция частоты генератора G в соответствии с полярностью импульсов Uти.
При приеме ОФМ-сигналов методом сравнения полярностей достигается более высокая помехоустойчивость, чем при приеме методом сравнения фаз. Поэтому прием сигналов со сравнением полярностей находит широкое применение на практике. Вначале ОФМ-сигналы детектируются в обычном фазовом детекторе, на выходе которого образуется последовательность импульсов постоянного тока Uофм. Эта последовательность дифференцируется, а затем выпрямляется. Вследствие выпрямления каждая перемена знака импульсов на выходе фазового детектора Uофм отмечается на выходе выпрямителя кратковременным импульсом Uвып. Далее выпрямленные и тактовые импульсы Uти поступают в логический элемент.
00-00
01-900
10-2700
11-1800
14. Амплитудно-фазовая модуляция
В данном виде модуляции для повышения пропускной способности используется одновременная манипуляция двух параметров несущего колебания: амплитуды и фазы. Каждый возможный элемент модулированного сигнала (вектор сигнала или точка сигнального пространства) характеризуется
значением амплитуды и фазы. Для дальнейшего повышения скорости передачи количество "точек" пространства модулированного сигнала увеличивается
в число раз, кратное двум. В настоящее время в модемах используются методы амплитудно-фазовой модуляции с числом возможных позиций сигнала
до256. Это означает, что скорость передачи информации превышает модуляционную линейную скорость до 7 раз.
15. Квадратурная амплитудная модуляция
При квадратурной амплитудной модуляции КАМ изменяется как фаза, так и
амплитуда сигнала, что позволяет увеличить число позиций сигнала при этом
существенно повысить помехоустойчивость. Квадратурное представление сигнала является удобным и заключается в выражении колебания линейной комбинацией двух ортогональных составляющих – синусоидальной и косинусоидальной:
S(t) = x(t)sin(t+) + y(t)cos(t+), где x(t) и y(t) – биполярные дискретные
величины. Такая дискретная модуляция осуществляется по двум каналам на несущих, сдвинутым на n/2дуг относительно друга, т.е. находящихся в квадратуре
(отсюда и название способа модуляции). Схема квадратурной модуляции для
формирования четырехфазной ФМ ( ФМ – 4 ) приведена на рисунке. Исходная
последовательность двоичных импульсов x,y длительностью Т разделяются на
четные x и на нечетные y импульсы, которые поступают соответственно на входы синфазный sin(t) и квадратурный cos(t) входы модуляторов, на выход которых формируются двухфазные ( 0 ,  ) ФМ колебания. После суммирования
они образуют сигнал ФМ-4. Сигнал ФМ-4, полученный таким образом, часто
называют также квадратурным ФМ сигналом.
Каждый сигнал КАМ можно изобразить вектором в сигнальном пространстве. Отмечая только концы векторов, для сигналов КАМ получаем изображение в виде сигнальной точки, координаты которой определяются значением x(t)
и y(t). Совокупность сигнальных точек образуют так называемое сигнальное созвездие. На рисунке
показано сигнальное созвездие для случая, когда x(t) и
y(t) принимают значения 1, 3 (4-х уровневая КАМ ). Величины 1 и 3 определяют уровни модуляции и имеют относительный характер. Созвездие содержит 16 сигнальных точек, каждая из которых содержит 4 бита. Существует несколько способов практической реализации 4-х уровневой КАМ наиболее распространенной из которых является так называемая модуляция. Из теории
связи известно, что при равном числе точек в сигнальном созвездии спектр сигналов КАМ совпадает со спектром сигналов ФМ. Однако помехоустойчивость
ФМ КАМ при этом различна. При большем числе точек сигналы КАМ имеют
лучшие характеристики, чем системы ФМ. Причина этого состоит в том, что
расстояние между сигнальными точками при ФМ меньше, чем при КАМ.
Например, расстояние d между соседними точками сигнального созвездия при
одинаковой мощности сигнала при КАМ с М уровнями модуляции определяется выражением d=2 / (M-1) , а для ФМ
d = 2sin( / M), где М – число фаз.
Из приведенных выражений следует, что при увеличении значения М и одном и том же уровне мощности КАМ предпочтительнее ФМ. Так, при М = 16 (
М = 4) dКАМ=0,470 и dФМ=0,396, а при М = 32 (М = 6) dКАМ=0,280 и dФМ=0,147.
Преимущества КАМ очевидны
Для увеличения помехоустойчивости при многопозиционной модуляции
применяется предварительное кодирование информации. Без кодирования появление в сигнале каждой очередной позиции модуляции равновероятно, и при
большом количестве позиций сильно возрастает вероятность ошибки демодулятора. Кодирование изменяет статистические свойства потока информации так,
что вероятность появления каждой позиции зависит от предыстории, позволяя
демодулятору принимать более надежные решения. Такие методы кодирования
носят название свеpточных, или Trellis Encoding.
Для наглядности часто используют так называемые сигнальные диаграммы,
на которых указываются в виде точек позиции модуляции. На такой диаграмме
каждая точка задает одновременно амплитуду и фазу сигнала. Амплитуда – это
длина вектора, проведенного из начала координат к этой точке; фаза – угол
между этим вектором и положительным направлением оси абсцисс. Для КАМ
модуляции с 256-ю позициями сигнальная диаграмма имеет вид, приведенный
на рисунке.
Как видно из диаграммы, положение каждой позиции
модуляции (точки) на плоскости задается координатами X и
Y. Каждая координата (X или Y) может принимать 16 различных значений. В результате имеем 16 · 16 = 256 различных сигнальных позиций. X и Y – это два разных сигнала,
которые повернуты друг относительно друга на 90.
Каждое знаX
чение имеет длину своего двоичЦАП
ного представления, равную 4-м
G
битам, тогда, передавая оба сигна
:8
ла, X и Y, одновременно, каждая

посылка будет иметь длину 8 бит.
Y
ЦАП
Сигналы X и Y – аналоговые,
напряжение каждого из них приРисунок 13 – КАМ-256
модулятор числу (всего 16
нимает значение, соответствующее передаваемому
двоичному
значений).
Спектр КАМ, является производным от спектра ФМ сигналов.
При ФМ модулируемым параметром является фаза несущей частоты, которая принимает то или иное дискретное значение, соответствующее значению
модулирующего сигнала. Заменив в выражении несущей частоты
u(t)=Uмsin(0t-) начальную фазу  величиной =(о+f(t)), получим выражение ФМ-колебания: U ™“  U М sin 0 t  0  f (t )
Величина изменения начальной фазы  называется девиацией фазы и при
однократной модуляции составляет /2, т.е. фаза несущей частоты может принимать два значения, отличающиеся друг от друга на 2= Спектры двоичных
ФМ- и АМ-сигналов совпадают, но в спектре ФМ-сигнала нет несущей частоты.
Y
90
0
180
X
270
Рисунок 11 – Сигнальная диаграмма КАМ-256

вход
выход
тактовые
импульсы
90°
8-ми разрядный
регистр

16. Сигнально-кодовые конструкции.
Сигнально-кодовые конструкции появились в результате низкой помехоустойчивости.
Смысл СКК – это внесение избыточности с целью повышения помехоустойчивости кода: повысить количество точек на модуляционном поле, но количество используемых для модуляции оставить постоянным.
CCК несущественно уменьшают скорость передачи за счет уменьшения числа
цифровых импульсов и внесения числа избыточности, и существенно увеличивает помехоустойчивость.
Избыточность кода формируется путем использования сверточного кодирования с информационными импульсами. На модуляционном поле часть модуляционных точек КАМА перестает быть разрешенными и используется для обнаружения ошибок в процессе передачи информации.
17. Вероятность ошибки при различны видах модуляции
Вероятность ошибки зависит от отношения сигнал-шум
Отношение сигнал-щум – это отношение энергии одного бита к спектральной мощности шума.
,
где
– энергия бита
– энергия сигнала
С – скорость передачи
Отношение сигнал-шум можно легко получить из формулы Шенона
Сущ. энергия символов
,
где М – разрядность системы
В большинстве формул используется функция Крампа
Существует 2 варианта реализации функции Крампа:
С увеличением х значение функции Крампа возрастает
MS2
ФМ
ОФМ
ЧМ
КАМ
18, 19. Кодирование
Процедура кодирования заключается в преобразовании набора сигналов в
усовершенствованный набор, который обеспечивает необходимую вероятность битовой ошибки
Основными задачами кодирования являются:
- уменьшение спектра сигнала
- обнаружение и возможность исправление ошибок
- уменьшение мощности сигнала
Для выполнения первой задачи основную частоту кодируемого сигнала
пытаются приблизить к 0
2-ая задача – для повышения помехоустойчивости сигнала
3-ья задача – мощность сигнала влияет на динамический диапазон сигнала
Основные коды:
1. Потенциальный код NRZ
Код NRZ( никогда не попадающий в 0)
1
+U
0
-U
0
1
0
0
0
1
2U
f0
Это двухуровневый код. Уровень 1 соответствует положительному потенциалу, 0 – отрицательному. Этот код никогда не приходит в 0 и считается
не рабочим.
Достоинства:
-простота реализации
-наличие всего двух уровней, потенциальное расстояние между которыми велико и равно 2U. Это расстояние характеризует напряжение помехи
-небольшой спектр сигнала
частота этой синусоиды будет характеризовать основную частоту этого
спектра сигнала. Она равна N/2, где N – скорость передачи сигнала
Недостатки:
1-наличие 2-х потенциалов в выходном сигнале
2-сложность синхронизации. Если будет длительная последовательность
0 или 1, то сигнал будет сбиваться (приведет к рассинхронизации)
2. Биполярное кодирование AMI
Код AMI (3-хуровневый код)
Этот код устойчив к появлению последовательности 1 и имеет лучшие показатели по самосинхронизации, однако он тоже неустойчив к последовательности 0 и тоже теряет самосинхронизацию. Основная частота чем меньше,
тем меньше частота сигнала
F=N/4
Недостаток: наличие 3-х уровней
AMI- модификация NRZ.
3. Потенциальный код NRZI
При наличии 1 меняем потенциал, при наличии 0 не меняем потенциал. Этот
код устойчив к середине единицы и имеет по отношению к NRZ повышенный
показатель синхронизации. Он неустойчив к последовательности 0. В отличии
от AMI этот код может применяться в оптических системах. Эти коды AMI и
NRZI применяются с небольшими модификациями цепи, котор. уступают последовательности 0, для этих целей применяется скремблеры. Эти приборы
применяют исходные позиции по заданному алгоритму с целью предотвращ.
послед.-ти
Удобный для ВОЛС!
Недостатки: большой спектр сигнала, потеря реализации
Для борьбы с последовательностью нулей:
4. Биполярный импульсный код
При использовании биполярного кода на каждом такте кодовая комбинация
принимает 2а значения уровня на каждые 0.5 такта.
При 1 используются уровни 0 и +1, при 0 используются 0 и -1.
Недостатки:
1-наличие 3-х уровней, которые может принимать кодовая последовательность
2-широкая полоса спектра закодир. сообщ.
При чередовании 1 и 0
В настоящее время код не применяется.
импульсные NRZ, AMI, NRZI
5. Манчестерский код
Манчестерский код – биполярный. Применяется в настоящее время, используется 2 уровня сигнала:
Обладает свойствами синхронизации.
Преимущества:
-имеет 2 уровня, следовательно, облегчает построение аппаратуры, позволяет
использовать код в оптических схемах.
6. Потенциальный многоуровневый код 2В1Q
2B1Q – потенциальный код 4-ёхуровневый 2 бита в один интервал(11,10,01,00)
1
U,В
2.5
0.833
0
-0.833
-2.5
0
1
1
0
0
0
1
t
t
00=>-2.5
01=>-0.833
10=>2.5
11=>0.833
Достоинства:
-передачи 2 бит за 1 тактовый интервал
Недостатки:
-наличие многих уровней, для каждого из которых надо выбрать свой потенциал, и на приемной стороне выделить этот уровень от других;
-неустойчив к 0 и 1, Поэтому применение кода без специальных средств, перемешивающих сигнал, недопустимо;
-спектр.
Основная частота кодируемого сигнала кодом 2B1Q=N/4, т.е. f0=N/4
20. Потенциальный код NRZ
Код NRZ( никогда не попадающий в 0)
1
+U
0
-U
0
1
0
0
0
1
2U
f0
Это двухуровневый код. Уровень 1 соответствует положительному потенциалу, 0 – отрицательному. Этот код никогда не приходит в
0 и считается не рабочим.
Достоинства:
-простота реализации
-наличие всего двух уровней, потенциальное расстояние между которыми велико и равно 2U. Это расстояние характеризует напряжение
помехи
-небольшой спектр сигнала
частота этой синусоиды будет характеризовать основную частоту
этого спектра сигнала. Она равна N/2, где N – скорость передачи сигнала
Недостатки:
1-наличие 2-х потенциалов в выходном сигнале
2-сложность синхронизации. Если будет длительная последовательность 0 или 1, то сигнал будет сбиваться (приведет к рассинхронизации)
21.Биполярное кодирование AMI
Код AMI (3-хуровневый код).Минимальное расстояние между
уровнями равно U. При наличии логического 0 на выходе идет ОВ,
при наличии логической 1 – по очереди чередуются +U и -U
Достоинства:
-устойчив в последовательности единиц
-меньший спектр чем у NRZ
Недостаток:
-наличие 3-х уровней и невозможность применения в ВОС
-рассинхронизация приемной аппаратуры при наличии длинной последовательности нулей.
F0=N/4
-меньшее энергетическое расстояние между уровнями. Помехоустойчивость AMI в 2 раза меньше NRZ
AMI- модификация NRZ.
22.Потенциальный код NRZI
NRZI – этот потенциальный код объединяет NRZ и AMI
1
+U
0
-U
0
1
0
0
0
1
t
t
Преимущество:
-код двухуровневый
-расстояние между уровнями равно 2U
Недостатки:
-код неустойчив к последовательности нулей и теряет синхронизацию, достаточно большой спектр сигнала
F0=N/4
Как бороться с последовательностью нулей? :
-использовать избыточность, при этой избыточности через определенные промежутки импульсов будут добавляться импульсы
-участки последовательности нулей – это перемешивание последовательности. Оно достиг-ся с той целью, чтобы перемешать последовательности 0.
23.Биполярный импульсный код
Чередование импульса, меняющего уровень в течении одного
такта в зависимости от поступления логических 1 или 0.
Достоинства:
- устойчивость к последовательности как 1, так и 0.
Недостатки:
-наличие 3-ёх уровней;
-расстояние между уровнями равно U.
1. f0=N
f0=N/2
f0=3N/4
Именно это ограничивает использование данного кода. В настоящее время мало используется.
24.Манчестерский код
Манчестерский код – биполярный. Применяется в настоящее время, используется 2 уровня сигнала:
Обладает свойствами синхронизации.
Достоинства:
-имеет 2 уровня, следовательно, облегчает построение аппаратуры,
позволяет использовать код в оптических схемах;
- устойчивость к последовательности 1 и 0.
Недостаток:
-спектр
25.Потенциальный многоуровневый код 2В1Q
2B1Q – потенциальный код 4-ёхуровневый 2 бита в один интервал(11,10,01,00)
1
U,В
2.5
0.833
0
-0.833
-2.5
0
1
1
0
0
0
1
t
t
00=>-2.5
01=>-0.833
10=>2.5
11=>0.833
Достоинства:
-передачи 2 бит за 1 тактовый интервал
Недостатки:
-наличие многих уровней, для каждого из которых надо выбрать свой
потенциал, и на приемной стороне выделить этот уровень от других;
-неустойчив к 0 и 1, Поэтому применение кода без специальных
средств, перемешивающих сигнал, недопустимо;
-спектр.
Основная частота кодируемого сигнала кодом 2B1Q=N/4, т.е.
f0=N/4
26. Частотное разделение каналов.
При частотном уплотнении сигналы различаются в своих частотных диапазонах. При этом у группового сигнала известен общий
частотный диапазон и расстояние по частоте между соседними каналами.
fк
f
F
При частотном разделении каналов весь спектр частотного диапазона, который использует система передачи, разбивается на некоторое число частотных полос, в которых осуществляется передача
выходных информационных сигналов. Отдельные полосы частот
называются каналами; аппаратура, которая осуществляет разбиение
на полосы частот отдельных каналов, - аппаратурой каналообразования (уплотнения) или мультиплексором. Перенос спектров сигналов
в область частот, отведенной для передачи группового сигнала осуществляется посредством модуляции гармоничной несущей. При
этом может использоваться любой вид модуляции аналоговых сигналов. На приемной стороне групповой сигнал разделяется с помощью
частотных полосных фильтров на отдельные спектры, соответствующих индивидуальным каналам, и демодулируется. Канальные демодуляторы превращают спектры сигналов в спектры сообщений,
предназначенные для получателей.
27. Эффективность использования частотного диапазона при
частотном разделении каналов.
Для эффективного использования частотного диапазона применяют показатель спектральной эффективности
; B=
1/tи = 2FB
При фиксированной ширине спектра сигнала, чем больше спектральная эффективность, тем больше скорость передачи. B∑ =
Существует 2 пути увеличения эффективности:
- увеличить В
- увеличить
Т.к.
. Увеличение В ведёт к увеличению межканальных
помех в силу неидеальность элементов фильтра. При изменении
заключается в распределении участка большого числа каналов изза уменьшения расфильтровки канала, что увеличивает межканальное влияние. Увеличение общего диапазона частот .В этом случае
расширяется диапазон и туда вводится канал.
28. Временное разделение каналов.
Принцип временного разделения каналов (ВРК) состоит в том,
что групповой тракт предоставляется поочередно для передачи сигналов каждого канала многоканальной системы. При передаче используется дискретизация во времени (импульсная модуляция). Сначала передается импульс 1-го канала, затем следующего канала и т.д.
до последнего канала за номером N, после чего опять передается импульс 1-го канала и процесс повторяется периодически. На приеме
устанавливается аналогичный коммутатор, который поочередно подключает групповой тракт к соответствующим приемникам. В определенный короткий промежуток времени к групповой линии связи
оказывается подключена только одна пара приемник/передатчик.
29. компоненты проводных систем связи.
К проводным линиям относят все типы линий в которых сигналы распространяются по искусственно созданной непрерывной
управляющей среде. В самом примитивном виде проводная ЛС состоит из пары металлических проводников, изолированных друг от
друга. Если в качестве изолятора выступает воздух, то такая линия
связи называется воздушной (ВЛС). Диапазон пропуска частот достигает 120кГц. Если в качестве изолятора выступает какой-либо диэлектрик, то такие ЛС называются кабельными(КЛС). КЛС бывают
симметричными и коаксиальными. Max частота 250кГц. У коаксиальных кабелей предел может достигать до МГц. В этих линиях в качестве проводящей материи используют тонкие стеклянные волокна
и проводят они не электрический ток, а свет.
30. Фильтры.
Фильтры предназначены для выделения рабочих частот, выделения отдельной частоты для оценки качества линии связи, для удаления высокачастотных составляющих.
Фильтры в системах передачи являются найболее распространёнными элементами и если система передачи рассчитана на на
большое число каналов, то для организации каждого из каналов используются фильтры различных типов. Если система построена так,
что в ней используется фильтры на большое количество диапазонов,
то это приводит к увеличению стоимости системы. Использование
уникальных фильтров повышает стоимость системы. При оптимизации схем добиваются такого преобразования частоты, чтобы max
снизить количество фильтров и их видов. Кроме этого добиваются
оптимизации между стоимость фильтра и его надёжностью, а также
отсутствие флияния самого фильтра на соседние каналы. Фильтры
КОУ должны иметь затухание не ниже 40дБ. (P = lgP2/P1) или (P =
lgP/P0) где P0 = 1мВт R = 600Ом.
a
40
31. Модуляторы и демодуляторы
Модулятор - устройство, предназначенное для преобразования
импульсов постоянного тока в электрические сигналы, совместимые
с параметрами линии. Яв-ся основным из эл-тов, позволяющим организов. многоканальн. сис-мы передачи по одной Л.С, а также с их
помощью повышается дальность передачи по Л.С. В процессе преобразования, в каналообраз.аппаратуре, один сигнал может неоднократно подверг. модулирующему преобразованию. В процессе преобразования могут появляться помехи, вызванные неидеальностью
модулятора, а также побочные составляющие, котор. могут вносить
искажен. в др. каналы.
Для работы модуляторов необходимо наличие большого числа
высокостабильных несущих частот. При модуляции и демодуляции
сигнала необходимо рассматривать вопросы синхронизации генераторов опорных частот. При достаточно протяженной Л.С., непосредственно, синхронизировать генераторы нельзя. Поэтому используются системы удаленной синхронизации. В этом случае используют
сис-му выделен. опорной частоты из Л.С.
32. Скремблер и дескремблер.
Скремблеры и дескремблеры предназначены для «перемешивания» последовательности нулей и единиц, для более равномерного их расположения.
Работает с 2-ым кодом. Каждая последовательность передвигается на длительный интервал. Основой скремблера является n-каскадный регистр с обратными связями, формирующий последовательность максимальной длины
2n-1. Различают два основных типа скремблеров/дескр – самосинхронизирующиеся(рис1) и с начальной установкой (аддитивные)(рис2).
Скремблирование происходит суммированием по модулю 2 исходных и
псевдослучайных двоичных сигналов, генерируемых регистром сдвига. Особенностью 1-й схемы является то, что он управляется самой скремблированной последовательностью, т. е. той, которая поступает в канал связи. В приёмнике выделение исходной поступившей последовательности происходит
также сложением по модулю 2 принятой скрембл-ой последовательности с
псевдослучайной последоват-ью регистра. «-» размножение ошибок (ошибочно принятый бит будет проявляться α раз, где α – число обратных связей регистра)
В аддитивном скремблере также производится суммирование входного
сигнала и псевдослучайной последовательности регистра, но результирующий сигнал не поступает на вход регистра. В дескр скрембл-ая последовательность также не проходит через регистр сдвига, поэтому размножения
ошибок не происходит. Отсутствие явления размножения ошибок делают
способ аддитивного скремблирования предпочтительным, но требуется решение задачи синхронизации (начальной установки) регистров скр/дескр.
Р и с . 2 .7 С х е м а с к р е м б л и р о в а н и я с с а м о с и н х р о н и з а ц и е й .
Рис.1
Р и с . 2 .8 С х е м а с к р е м б л и р о в а н и я с н а ч а л ь н о й у с т а н о в к о й .
Рис.2
33. Дифференциальные системы
Дифференциальные системы (ДС)–явл. устройство с помощью кот. осуществляется соединения 2-хпроводных и 4-х проводных трактов. ДС – должна обеспечивать передачу энергии с min затуханием с 2-х проводной цепи на
передающ. часть 4-х проводной цепи и с приемной части четырех-й цепи на
2-х проводную. ДС должна обеспечивать max затухание во всем рабочем диапазоне частот в направлении с приемной части 4-х проводной цепи на ее передающ. часть.
Балансный контур (БК) предназначен как можно более точного отображения вход-х сопротивлений всех элементов вкл. в линейную сторону ДС. Чем
точнее сопроти-е балластного контура будет отображать входное сопротивление линейной стороны, тем > значение будет иметь переходное затухание.
Линии связи не подводяться непосредственно к ДС м/у ней и вводом линии
помещают согласующий трансфор-р, разделит. Конденсатор, т.е. до ДС сигнал проходит ряд фильтров.
Дифференциальная система обеспечивает малое затухание основных сигналов в направлениях передачи и приёма и большое переходное затухание в
направлениях с передающей на приёмную части канала или модема.
34. Корректоры
Корректоры - предназначены для корректировки временных составляющих
сигналов для обеспечения максимальной разборчивости и качества приема.
Сущ-ет 2 вида корректоров:
-частотные
-временные
Частотные корректоры компенсируют изменение спектра сигнала при
нелинейных АЧ и ФЧ характеристиках канала.
Частотные корректоры могут в передающей и приемной аппаратуре. В
реализации они не сложные и представляют собой 4-х полюсник с нелинейным затуханием.
Временные корректоры для корректировки формы импульсов для цифровых систем передачи. Гораздо сложное устройство, и включает в себя набор
элементов временных задержек, фильтров, усилителей фазовращателей.
35. Компоненты ВО систем связи
Разветвитель – пассивный оптический многополюсник, распределяющий поток оптического излучения в одном направлении и
объединяющий несколько потоков в обратном направлении.
Атеннюатор – устройство, ограничивающее уровень сигнала.
Они устанавливаются после источников оптического сигнала для
того, чтобы ослабить мощность оптического сигнала.
Изолятор – устройство, пропускающее световой поток в одном
направлении и не пропускающее в обратном. Предназначен для защиты источников излучения. Используется так же в измерительной
технике при измерениях методом обратного рассеивания. Изолятор
должен прорускать оптический сигнал в обратном направлении не
менее 40дБ. (40 = 10 lgP2/P1), при этом не должно происходить потерь в основном сигнале.
Модулятор - устройство, предназначенное для преобразования
импульсов постоянного тока в электрические сигналы, совместимые с параметрами линии.
Фильтр -
36. ВО компоненты ветвления.
Разветвитель – пассивный оптический многополюсник, распределяющий поток оптического излучения в одном направлении и
объединяющий несколько потоков в обратном направлении.
Простейший разветвитель представляет собой пару одномодовых
волокон на определенном участке сваренных друг с другом.
λ = 1310 нм
λ = 1550 нм
λ = 1310 нм
Входные сигналы имеют не равную мощность. Соотношение
мощности определяется интерференцией в области сварки. Длина
области сварки при заданном соотношении мощности зависит от
длины волны распределяющегося излучения. Выбирая длину области сварки, можно добиться разделения или объединения 2-х длин
волн.
37. Волоконно-аптические аттенюаторы.
Атеннюатор – устройство, ограничивающее уровень сигнала.
Они устанавливаются после источников оптического сигнала для
того, чтобы ослабить мощность оптического сигнала.
Атеннюаторы должы быть устойчивы к параметрам окружающей среды и сохранять стабильность установленного затухания (дБ)
а = 10 lgP2/P1
Должны выпускать отражённый сигнал обратно к источнику затухания не менее 40дБ (P = 10 lgP2/P1 = 40)
Основное применение в оптических системахсо спектральным
уплотнениемоптических сигналов.
Р1
λ1
дБ
Fотр
ОМ
λ2
дБ
Fотр
λ3
дБ
Fотр
λ1 λ2 λ3
38. Волоконно-аптические изоляторы.
Изолятор – устройство, пропускающее световой поток в одном
направлении и не пропускающее в обратном. Предназначен для защиты источников излучения. Используется так же в измерительной
технике при измерениях методом обратного рассеивания. Изолятор
должен прорускать оптический сигнал в обратном направлении не
менее 40дБ. (40 = 10 lgP2/P1), при этом не должно происходить потерь в основном сигнале.
Требования:
Отраженный сигнал от конца волокна в должен отражаться с максимальным затуханием.
Оптический изолятор влияет магнитным полем на поляризацию
сигнала. Геометрическое расположение изоляторов друг относительно друга позволяет блокировать любой из оптических сигналов
поступающих на изолятор и направлять в необходимое волокно.
Р1
λ
Р2
ПОС
λ
ОВ
39. ВО фильтры
Фильтры на тонких плёнкахсостоят из большого количества слоев прозрачного диэлектрического материала с различными показателями преломления. На границе раздела
между разными слоями часть падающего светового луча отражается обратно, часть
проходит.
Тонкая пленка
Брэгговские решётки – это набор вставок в волокно разделённых между собой
одинаковым расстоянием и имеют разные показатели преломления.
d
λ1,λ2,λ3
λ1,λ2
λ3
В зависимости от расстояния между пластинами будут по разному отражаться
разные длины волн. Сами пластины похожи на плотные зеркала они частично пропускают и частично пропускают свет. Чем больше набор пластин, тем качественная фильтрация. Эти фильтры могут быть выполнены в виде куска волокна, но и тогда их параметры остаются неизменными. Или с помощью сложного прибора который позволяет
изменить расстояние между волокнами.
Расстояние между волокнами соизмеримо с длинами волн оптического сигнала
1,31 мкм
1,55 мкм
1,62 мкм
Фильтры Маха-Цандера построены с использованием двух направленных ответвителей и двух обычных волокон, одно из которых является опорным плечом, а в
другом показатель преломления варьируется в соответствии с управляющим сигналом.
r
λ1
Оптический поток разделяется на 2 потока, а потом сходятся вновь. Один из потоков проходит через r.
Такой фильтр оказывает влияние на компоненты сигнала, оптически близкие к
отфильтрованным, а время задержки равно половине периода фильтруемого компонента оптического сигнала. r = 1/2f = λ /2С
λ – длина вакуума С – скорость света в той среде в которой передаётся.
Фильтр Фабри – Пере
В его основе 2 пластины слегка посеребрянные, расстояние между ними является основным параметром , который определяет фильтрацию фильтра. Они отражают под
своим углом поэтому некоторые составляющие усиливают сигнал, а некоторые уменьшают. Та длина волны, кторая не должна пройти теряется в протифовазе.
40. Оптические мультиплексоры и демультиплексоры.
Строятся непосредственно на волокне. Двухволновые мультиплексоры и демультиплексоры предназначены для разделения сигналов двух длин волн.
Мультиплексоры с использованием оптических фильтров. Используют фильтры на тонких пластинках и Брэгговских решётках.
λ1 , λ 2 , λ 3
λ1 , λ2 , λ3, λ4
λ3
λ1 , λ 2
λ2
λ4
λ1
С использованием Брэгговских решёток:
λ1-N
λ1-N
λ1
λ1
λ1-N
λ1-N
λ2
λ2-N
λ1
λ1-N
λ1
λ2-N
λ1-N
λ2
Его задача пропускать все длинны волн в прямом направлении, и задерживать и отводить в обратном.
На основе призмы:
Недостатком является то, что у призмы очень малый угол между соседними длинами
волн. Также они объёмные, громоздкие, хрупкие, из качество зависит от качества линзы.
Волоконно-оптические мультиплексоры на основе дифракционных решеток.
Дифракционные решетки отражают световой поток некоторой λ под таким углом в
плоскости падения, для которого разность фаз от соседних элементов решетки равна 2π.
Величина Этого угла зависит от λ.
короткие
волны
λ1, λ2 … λn
Отраженный
свет
Длинные
волны
Сложность - неоходимо совмещать волоконные компоненты с предстоящими. При системах с числом канала >100 система более менее оправдана.
Волоконно-оптические мультиплексоры на основе массивов волноводов.
Принцип действия- свет проходит через несколько сложенных параллельно друг другу
волноводу разной длинны. При этом разность длин постоянна. Входной сигнал содержит излучение разных λ. Попадая в разветвитесь он распадается на n лучей.
λ1
λ2
λ3
λ4
λ1 λ2 λ3 λ4
Разветвитель
...
N
Вследствие прохождения разных оптических лучей на выходе массива потоки с различными фазами. В результате интерференции из λ пападает в отдельный волновод.
“-”-небольшие затраты. “+” простота в изготовлении , расширяема. Применяется в системах с числом каналов > 100.
41.Оптические передатчики
К оптическим передатчикам относятся:
-полупроводниковые лазеры(ППЛ);
-светоизлучающие диоды(СИД).
Все светоизлучающие диоды строятся на основе р-n-переходов. Они бывают с излучающей поверхностью и излучающим срезом. Св. диод излучает
некогерентный свет в широком диапазоне длин волн. Имеют достаточно
большую мощность оптического сигнала.
Также есть полупроводниковые лазеры. Для того, чтобы улучшить качество
лазера в них могут применяться оптические элементы (фильтры). Применяются фильтры Фабри-Перо и Брэгговские решётки.
42. Структура оптических передатчиков
ИСТОЧНИКИ ОПТ.СИГНАЛОВ
Полупров.
лазер (ППЛ)
Светоизлучающий
диод (СИД)
с непосредственным
управлением
с косвенным
управлением
эл. сигнал
опт. сигнал
Непосредственное упр-ние:
эл. сигнал
Ист. св.
СНИУ
опт. сигнал
Опт. источник
СНИУ-система настройки и упр-ния
Эти системы работают по схеме: есть эл. сигнал, значит на выходе есть оптический. Нет элек-ого сигнала – нет оптического. В системах с непосредственной модуляцией используется простейший формат передачи данных в
которых логический “0” – выкл. состояние, логической “1” – вкл. состояние
(до 10 Гбит/с)
Косвенное управление:
Опт. источник
СНИУ
Ист. св.
Генератор
эл. сигнал
Макс. cкорость – 40 Гбит/с
опт. сигнал
43. Полупроводниковые лазеры
С резонатором Фабри-Перо.
p
n
излучение
активная
Лазер Фабри-Перо
Роль зеркал отражателей выполняют торцы полупроводникового кристалла. Этот тип лазеров позволяет получить излучение, желаемой длинны волны,
а так же боковые моды меньшей амплитуды расстояние между которыми составляет менее 1-го нм. Мощность выходного излучения стабильна, однако
возможно изменение мощности побочных мод, это приводит к возрастанию
дисперсии и увеличению шумов в сигнале.
Данный тип лазеров чувствителен к отражению от оптического разъема.
С распределенной обратной связью.
Решетка Брэгга
излучение
p
n
Активная область
Применение: решетка Брэгга для уменьшения полосы генерации(ширины
спектральной составляющей) и служит дополнительной обратной связью. Такой тип лазеров имеет возможность выбора длинны волны. Они позволяют
снизить влияние дисперсии и работают в одномодовом режиме.
Период дифракцион решетки выбир. таким, чтобы выполн. условие Брэгга
для требуемой длинны волны.
Недостатки:
В процессе работы могут меняться параметры решетки (нагрев, изм. Тока,
влияние отраж) => изменение длинны волны. Данная проблема решается введением в структуру лазера фотодиода для контролиров. выхода термоэлектрич. Охладителя и схемы обратной связи.
С распределенными Брэгговскими отражателями .Имеет брегговскую
решетку, расположенную в неактивной зоне.
контакт
p
n
излучение
Решетка Брэгга
Активная зона
контакт
Спектр излучения характеризуется кол-вом штрихов дифракционной решетки. Чем больше штрихов, тем больше интерференционных составляющих,
тем уже спектр генерируемого излучения. Изменяя кол-во штрихов, можно
получить одномодовый лазер.
С вертикальным резонатором и поверхностным излучением .В таких лазерах излучение направлено перпендикулярно p-n слою. Вертикальная структура состоит из ряда слоев p-типа, активная область и ряда слоев n-типа, которые располагаются на подножке. Сверху и снизу активного среза располагаются слои полупроводников с периодически изменяющейся величиной показателя преломления. Слои выполняют функции зеркал, излучения направлены
вертикально вверх. Число слоев влияет на длину волны генерируемых излучения.
Активная область
Контакты
Основное преимущество в их технологичности, т.к. на одном типе можно
расположить матрицу из лазеров, каждая из которых будет излучать на определённой длине волны, более того можно осуществлять стабилизацию параметров одновременно для всех устройств.
44. Светоизлучающие диоды
Применяются в системах передачи в связи по диапозону излучения близки
к инфокрасному диапазону.
Основное их достоинство низкая стоимость. Приемник светоизлучающих
диодов проблемно создать потому, что диод излучает свет в широком конусе
(поэтому такие светодиоды применяются с многомодовыми волокнами).
Существует 2 – типа таких диодов:
1) излучает поверхностью
2) излучает срезом
1)
излучение
2)
p
n
n
излучение
p
Рекомбинация пар электронов и дырок приводит к излучению света, часть
которого может быть собрана и направлена в ОВ. Излучаемый свет некогерентен. Имеет дост. широкий спектр (порядка 50 нм).
При излучении с поверхности излучается не более 1-го%.
Недостаток :
-широкий конус излучения;
-широкий диапозон излучаемых длин волн, при поверхносном излучении;
-низкий КПД.
Система с применением многомодовых волокон невысокая скорость передачи.
45. Детекторы оптических сигналов
В качестве детекторов применяются фотодиоды: InGaAS. Они имеют
вид полимера. Они используются для приёма оптического сигнала на длине
850 нм (1-ое окно прозрачности). Фотодиод (ФД) – преобразователь оптического сигнала в электрический.
p
p-n
Si
n
Часто используются тунельные ФД. Тоннельные ФД предназначены для
преобраз-ния опт. сигнала в элект-кий. Они не просто преобразуют, но и усиливают. Используются для передачи сигналов на дальние расстояния.
46.Усилители и регенераторы оптических сигналов
В процессе передачи оптического сигнала по линии связи он перетерпевает затухание. На волокно не влияет внешнее воздействие, но оно не однородно – реллеевское рассеивание, т.е. часть оптического сигнала переходит в
оболочку, часть отражаетсяи из-за изгибов волокна распространяется обратно
к источнику.
Оптический усилитель – усиливает сигнал, т.е. возвращает его к исходному
уровню.
Регенератор – восстанавливает сигнал.
Усилители более дешёвая аппаратура, выполняется на оптических элементах, но усилители вносят шум в канал связи, поэтому через определенное расстояние нужно ставить регенератор.
Регенератор более дорогая аппаратура. Он преобразовывает оптический
сигнал в электрический и обратно в оптический сигнал
47. КОУ систем подвижной радиосвязи
Техн.
3G;W3,5G;HSPA
CDMA
Параметры
Время
4.2003
8.2007
появления
Uplink
384кбит/с
14Мбит/с
Downlink
128кбит/с
5,7Мбит/с
Время доступа
150мс
100мс
Макс. Ск. або60км/ч
120км/ч
нент
Ширина полосы пропуска2X5Мгц
2X5Мгц
ния
Метод доступа
СDMA
CDMA
Тип модуляции
QPSK
16QAM
3,75G;HSPA+
4G,LTE
9.2008
9.2009
28Мбит/с
11Мбит/с
50мс
100Мбит/с
50Мбит/с
10мс
120км/ч
350км/ч
2X5Мгц
До 2x20Мгц
1,4;3;5;10;15;2
0Мгц
OFDMA
CDMA
16QAM(Uplink)
QPSK;16QAM
64QAM(Downlin
;64QAM
k)
Количество бит
2
4
4/6
на символ
CDMA- множественный доступ, с кодовым разделением канала.
OFDMA-множество доступов с ортогональными ресурсами
2,4,6.
48. КОУ систем Wi-Fi
Wi-Fi
802.11
802.11a
802.11b
802.11g
параметры
Время вы1997 г
1999 г
1999 г
2003 г
хода
Полоса
83.5
300 МГц
83.5 МГц
83.5 МГц
пропуск.
МГц
Скорость
2.1
54,36,33,24,22,12,11
передачи
,2.4835 54,48,36,24Мбит/ 11,5.5,2,1Мбит/
,
Mбит/
с
с
9,6,5.5,2,1Мбит/с
с
МодуляDSSS
OFDMA
DSSS
DSSS,OFDMA
ция
DSSS- Метод расширения спектра методом прямой последовательности
(DSSS - Direct Sequence Spread Spectrum)
OFDM -англ. Orthogonal frequency-division multiplexing — мультиплексирование с ортогональным частотным разделением каналов
Wi-Fi — торговая марка Wi-Fi Alliance для беспроводных сетей на базе стандарта IEEE 802.11.
49. КОУ систем WiMAX
Стандарт
802.16
Параметры
Дата введения
12.2001
Режим работы
Прямая видимость
Частотный диапазон
Скорость передачи
Модуляция
Мобильность
абонента
Использование
10-16ГГц
802.16a
802.16d
802.16e
01.2003
Вне и в зоне
прям. видимости
07.2004
Вне и в
зоне прям.
видимости
12.2005
Вне и в зоне
прям. видимости
2-11 ГГц
<11 ГГц
<6 ГГц
32-134
75 Мбит/с
75 Мбит/с
Мбит/с
ΔF=20 МГц ΔF=20 МГц
ΔF=28 МГц
QPSK,QAM OFDM, QPSK,
OFDM,
16/64
QAM 16/64
QAM 16/64
Нет
Да
Нет
15 Мбит/с
ΔF=5 МГц
OFDMA
да
Служебные -точки оступа
локальная
абоненты поканалы
-радиосеть
сеть
движной сети
T1,E1
xDSL
WiMAX (англ. Worldwide Interoperability for Microwave Access) — телекоммуникационная технология, разработанная с целью предоставления универсальной беспроводной связи на больших расстояниях для широкого спектра
устройств (от рабочих станций и портативных компьютеров до мобильных
телефонов).
50. КОУ систем xDSL
Количество
Технология Максимальная Максимальное
телефонных
DSL
скорость
расстояние
пар
ADSL
24 Мбит/с /
3,5 Мбит/с
5,5 км
1
IDSL
144 кбит/с
5,5 км
1
HDSL
2 Мбит/с
4,5 км
1,2,3
SDSL
2 Мбит/с
3 км
1
VDSL
65 Мбит/с / 35 1,5 км на max.
Мбит/с
скорости
1
SHDSL
2,32 Мбит/с
7,5 км
1
UADSL
1,5 Мбит/с /
384 кбит/с
3,5 км на max.
скорости
1
Основное
применение
Доступ в Интернет, голос, видео,
HDTV (ADSL2+)
Передача данных
Объединение сетей, услуги E1
Объединение сетей, услуги E1
Объединение сетей, HDTV
Объединение сетей
Доступ в Интернет, голос, видео
хDSL (англ. digital subscriber line, цифровая абонентская линия) — семейство
технологий, позволяющих значительно повысить пропускную способность
абонентской линии телефонной сети общего пользования путём использования эффективных линейных кодов и адаптивных методов коррекции искажений линии на основе современных достижений микроэлектроники и методов
цифровой обработки сигнала.
Скачать