Основные требования к линейным кодам оптических систем передач

Основные характеристики ВОСП – волоконно-оптических систем передачи (длина регенерационного участка, метод обработки сигналов, система контроля ошибок в регенераторах, помехозащищенность, искажение сигналов в линии и другое) в значительной степени зависят от выбора кода (метода кодирования) в линии.

Особенности построения линейных кодов для цифровых ВОСП зависят от физических свойств среды распространения сигналов. Оптическое волокно как среда передачи сигналов, а также источник излучения в передающем и фотодетектор в приемном оптических модулях предъявляют специфические требования к свойствам сигнала.

Так как импульсные посылки излучаемой оптической мощности могут быть только положительными или нулевыми, (интенсивность оптического излучения является по самой природе положительной величиной), то невозможно непосредственное использование биполярных кодов, применяемых при передаче информации по электрическим кабелям связи.

В ВОСП использование кода с основанием n>2 (многоуровневые коды) не нашло широкого применения. Причиной являются нелинейность модуляционной характеристики и температурная зависимость мощности излучателя, например, лазерного диода, что приводит к необходимости использования двухуровневых кодов. Таким образом, в ВОСП с прямым детектированием и применением модуляции по интенсивности света линейный сигнал в большинстве случаев представляет собой дискретное сообщение, выраженное в двоичном коде (n = 2, символы кода "1" и "0"), представляющее случайную последовательность импульсов одинаковой формы, следующих друг за другом через постоянные интервалы времени длительностью Т, называемые тактовыми интервалами. Такие сигналы носят название случайных сигналов с детерминированными тактовыми интервалами.

К линейным кодам ВОСП предъявляются следующие основные требования:

1. Непрерывная часть энергетического спектра кода должна иметь минимальную спектральную плотность на нулевой частоте, а также низкочастотные и высокочастотные составляющие. Ограничение спектра в области нижних частот связано в основном с требованием безыскаженной передачи принимаемого цифрового сигнала усилителем переменного тока фотоприемника, так как в противном случае для реализации оптимальных условий приема перед решающим устройством надо вводить дополнительное устройство, предназначенное для восстановления низкочастотной составляющей. Это усложняет и удорожает оборудование линейного тракта. Большое усиление при постоянном токе вызывает значительный дрейф постоянной составляющей. Это ограничение является очень жестким для систем, которые используют оптические приемники с высокой чувствительностью.

2.Линейный код должен содержать информацию о тактовой частоте передаваемого сигнала. В приемнике эта информация используется для восстановления фазы и частоты хронирующего колебания, необходимого для принятия решения пороговыми устройствами приемника и регенератора.

3.Непрерывная часть энергетического спектра должна иметь низкий уровень в области тактовой (либо кратной ей) частоты, используемой для синхронизации приема, так как чем меньше уровень непрерывной составляющей в области, выделяемой дискретной составляющей, тем меньше помехи для устройств выделения тактовой частоты.

4.Желательно, чтобы основная доля энергии непрерывной составляющей энергетического спектра была сосредоточена в относительно узкой части спектра, так как при прочих равных условиях, чем уже спектр, тем меньше искажается сигнал за счет ограничения полосы линейного тракта.

5.Процесс линейного кодирования не должен зависеть от статистики сигналов источника информации, и наоборот, код не должен налагать какие – либо ограничения на передаваемое сообщение и обеспечивать однозначную передачу сигналов с любой статистикой. Иначе говоря, код передачи должен отображать любую двоичную последовательность.

6.Алгоритм формирования сигнала должен позволять надежно контролировать качество (достоверность) передачи в процессе автоматической эксплуатации ВОСП путем контроля ошибок регенераторов.

7.Устройство кодирования, декодирования и контроля ошибок должны быть простыми, надежными и малоэнергоемкими с возможностью интеграции схемы.

8.Желательно, чтобы линейный код имел малую избыточность для снижения соотношения между скоростью передачи в линии и скоростью исходных двоичных сигналов и повышения эффективности ВОСП.

9.Линейный код не должен приводить к существенному размножению ошибок при декодировании.

10.Линейный код должен обеспечивать организацию дополнительных каналов для передачи служебной информации.