СПОСОБ ПЕРЕДАЧИ ЦИФРОВОГО ЛИНЕЙНОГО СИГНАЛА В ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ ПЕРЕДАЧИ Российский патент 1995 года по МПК H04L5/22 H04B10/00 

Изобретение относится к технике связи и может использоваться для передачи цифрового линейного сигнала в магистральных и зоновых линиях связи на скорости передачи 8,448 Мбит/с и выше.

Известен способ передачи цифрового линейного сигнала [1] который позволяет передавать совместно с основным информационным сигналом дополнительный сигнал. Суммарный сигнал получается посредством двухступенчатого кодирования. Первоначально происходит преобразование в код 5В6В, а на следующем этапе добавляются дополнительные биты. При этом скорость передачи дополнительных бит составляет 7,7% от суммарной скорости выходного линейного сигнала.

К недостаткам известного способа можно отнести явление размножения ошибок линейного сигнала вследствие применения блочного кодирования. Также недостатками аналога являются наличие более жестких требований к работе устройства, большая потребляемая мощность. Эти недостатки возникают вследствие существенного повышения скорости передачи линейного сигнала.

Наиболее близким к изобретению техническим решением является способ передачи цифрового линейного сигнала [2] заключающийся в том, что позволяет передавать совместно с основным информационным сигналом еще и дополнительный ИКМ-сигнал. Суммарный линейный сигнал получается посредством двухступенчатого кодирования, балансировка линейного сигнала осуществляется на первой ступени при преобразовании в код 7В8В. На второй ступени кодирования линейный сигнал записывается в специальный формат с дополнительными битами. Скорость передачи дополнительных бит составляет примерно 2,2% от скорости суммарного выходного линейного сигнала.

Недостатком известного способа является то, что баланс линейного сигнала осуществляется посредством кодирования блочным кодом 7В8В и в случае искажения любого бита возникает пачка ошибок из восьми бит. Таким образом, в прототипе может осуществляться процесс размножения ошибок. Этот недостаток сохраняется и в случае дальнейшего объединения нескольких сигналов с целью получения более высокоскоростного линейного сигнала.

Цель повышение достоверности передаваемой информации при сохранении возможности передачи дополнительной информации. Кроме того, он позволяет производить n-кратное объединение линейных сигналов для получения без дополнительной обработки более высокоскоростного линейного сигнала.

Указанная задача решается тем, что по способу передачи цифрового линейного сигнала, включающему на передающей части кодирование основного ИКМ-сигнала, кодирование дополнительного ИКМ-сигнала, мультиплексирование преобразованных основного и дополнительного ИКМ-сигналов, преобразование линейного электрического сигнала в линейный оптический сигнал, передачу линейного оптического сигнала по линии связи, на регенерационной части преобразование линейного оптического сигнала в линейный электрический сигнал, регенерацию линейного электрического сигнала, синхронизацию линейного электрического сигнала с выделением преобразованного дополнительного ИКМ-сигнала, декодирование преобразованного дополнительного ИКМ-сигнала, кодирование дополнительного ИКМ-сигнала, мультиплек- сирование преобразованного дополнительного ИКМ-сигнала с линейным электрическим сигналом, преобразование линейного электрического сигнала в линейный оптический сигнал, передачу линейного оптического сигнала по линии связи, а на приемной части преобразование линейного оптического сигнала в линейный электрический сигнал, регенерацию линейного электрического сигнала, синхронизацию линейного электрического сигнала с выделением преобразованного дополнительного ИКМ-сигнала, декодирование преоб- разованного дополнительного ИКМ-сигнала, декодирование преобразованного основного ИКМ-сигнала, после мультип- лексирования на передающей части дополнительно производят балансировку постоянной составляющей линейного электрического сигнала, кодирование основного ИКМ-сигнала осуществляют по формуле
f_{преобр.осн.ИКМ}, где f_{преобр.осн.ИКМ} частота следования тактовых импульсов преобразованного основного ИКМ-сигнала;
f_{осн.ИКМ} частота следования тактовых импульсов основного ИКМ-сигнала;
m любое целое число, не равное нулю, кодирование дополнительного ИКМ-сигнала осуществляют по формуле
f_{преобр.доп.ИКМ}, где f_{преобр.доп.ИКМ} частота следования тактовых импульсов преобразованного дополнительного ИКМ-сигнала;
m любое целое число, не равное нулю, на регенерационной части линии связи кодирование дополнительного ИКМ-сигнала производят аналогично кодированию дополнительного ИКМ-сигнала передающей части, а декодирование преобразованного дополнительного ИКМ-сигнала осуществляют по формуле, обратной формуле кодирования дополнительного ИКМ-сигнала в передающей части, на приемной части канала связи после регенерации линейного сигнала производят восстановление разбаланса линейного электрического сигнала, декодирование преобразованного дополнительного ИКМ-сигнала производят аналогично декодированию преобразованного дополнительного ИКМ-сигнала регенерационной части, а декодирование преобразованного основного ИКМ-сигнала производят по формуле, обратной формуле кодирования основного ИКМ-сигнала передающей части.

На фиг. 1 представлено устройство передачи цифрового линейного сигнала; на фиг. 2 приведена диаграмма распределения сигналов в волоконно-оптических системах передачи.

Устройство передачи цифрового линейного сигнала содержит на передающей части блок 1 кодирования основного ИКМ-сигнала, блок 2 кодирования дополнительного ИКМ-сигнала, блок 3 объединения, блок 4 балансировки постоянной составляющей линейного сигнала, преобразователь 5 электрических сигналов в оптические, на регенерационной части преобразователь 6 оптических сигналов в электрические, регенератор 7 линейного сигнала, блок 8 синхронизации линейного сигнала, блок 9 декодирования дополнительного ИКМ-сигнала, блок 10 кодирования дополнительного ИКМ-сигнала, блок 11 объединения, преобразователь 12 электрических сигналов в оптические, на приемной части преобразователь 13 оптических сигналов в электрические, регенератор 14 линейного сигнала, блок 15 синхронизации, блок 16 декодирования, блок 17 восстановления разбаланса линейного сигнала, блок 18 декодирования основного ИКМ-сигнала, линию 19 связи.

Устройство передачи цифрового линейного сигнала работает следующим образом.

Основной ИКМ-сигнал поступает на вход блока 1 кодирования основного ИКМ-сигнала передающей части, где осуществляется кодирование. Кодирование включает в себя ряд последовательных операций: преобразование основного ИКМ-сигнала в формат NR2, частотное уплотнение (фиг.2,а) линейного сигнала, в результате чего к каждому информационному блоку, состоящему из m бит входного сигнала, добавляются еще два бита.

Параллельно с указанной операцией осуществляют кодирование дополнительного ИКМ-сигнала, которое включает в себя следующие операции: преобразование дополнительного ИКМ-сигнала в формат NR2, согласование по скорости дополнительного ИКМ-сигнала со скоростью следования дополнительных бит, предназначенных для передачи дополнительного ИКМ-сигнала (фиг.2,б).

Следующим шагом является объединение преобразованных основного и дополнительного ИКМ-сигналов. В итоге на выходе блока 3 объединения передающей части получается промежуточный сигнал (фиг.2,г), который поступает на вход блока 4 балансировки постоянной составляющей линейного сигнала.

Отсутствие дрейфа постоянной составляющей сигнала одно из основных требований, предъявляемых к линейному сигналу. Таким образом, в полученном промежуточном сигнале (фиг.2,г) необходимо устранить дрейф постоянной составляющей, который свойственен любому случайному сигналу.

Балансировка осуществляется следующим образом.

Анализируется величина текущей цифровой суммы (ТЦС) пачки m бит промежуточного сигнала и определяется знак этой ТЦС. Превышение количества нулей над единицами дает знак, равный (-) ТЦС, в случае превышения единиц над нулями в пачке из m бит знак ТЦС соответственно равен (+) ТЦС.

Следующей операцией является сравнение знака ТЦС пачки из m бит со знаком ТЦС всех предыдущих пачек, прошедших за бесконечно большое время. Этот суммарный знак ТЦС хранится в памяти блока 4 балансировки постоянной составляющей линейного сигнала. При несовпадении знаков ТЦС пачка из m бит сохраняет свое первоначальное значение. В случае совпадения знаков ТЦС пачка из m бит инвертируется, что приводит к изменению соотношения количества единиц и нулей на противоположное, при этом меняется знак ТЦС пачки m бит. Информация о полярности пачки передается одним из дополнительных бит, которые были введены в формат линейного сигнала (фиг.2,в).

Преобразованная пачка m бит складывается в сумматоре блока 4 балансировки постоянной составляющей линейного сигнала, после чего определяется новый знак ТЦС всех прошедших пачек. Далее цикл балансировки повторяется.

После операции балансировки линейного сигнала идет преобразование электрического сигнала в оптический посредством соответствующего преобразователя 5 электрического сигнала в оптический передающей части. Далее линейный сигнал (фиг. 2,д) поступает в линию 19 связи, в данном случае оптическую, и затем в регенерационной части претерпевает обратное преобразование в преобразователе 6 оптического сигнала в электрический регенерационной части. После преобразования линейный сигнал поступает в регенератор 7 линейного сигнала регенерационной части, где осуществляется восстановление импульсов линейного сигнала по амплитуде и фазе.

Отрегенерированный сигнал поступает на блок 8 синхронизации линейного сигнала регенерационной части, где осуществляется выделение преобразованного дополнительного ИКМ-сигнала (фиг.2,е).

После выделения осуществляется операция по декодированию дополнительного ИКМ-сигнала, в результате чего на выходе блока 9 декодирования дополнительного ИКМ-сигнала регенерационной части получается дополнительный ИКМ-сигнал.

Одновременно с этим осуществляется операция по кодированию с помощью блока 10 кодирования дополнительного ИКМ-сигнала регенерационной части. Сигнал, полученный на выходе блока 10 кодирования дополнительного ИКМ-сигнала в регенерационной части, одновременно с линейным сигналом, полученным на выходе регенератора 7 линейного сигнала регенерационной части, объединяются в единый линейный сигнал, который получается на выходе блока 11 объединения регенерационной части. Преобразованный дополнительный сигнал (фиг.2,ж) записывается на те же места, где находится выделенный преобразованный дополнительный ИКМ-сигнал (фиг.2,е).

После объединения в регенерационной части последовательно осуществляются операции преобразования электрического сигнала в оптический, передачи по оптический линии 19 связи, обратное преобразование в преобразователе 13 оптических сигналов в электрические приемной части, регенерация в регенераторе 14 приемной части линейного сигнала, синхронизация линейного сигнала с в блоке 15 синхронизации приемной части, декодирование в блоке 16 декодирования основного ИКМ-сигнала приемной части.

Таким образом, на выходе блока 16 декодирования дополнительного ИКМ-сигнала приемной части получается сигнал, аналогичный тому, который был подан на вход блока 10 кодирования дополнительного ИКМ-сигнала в регенерационной части или в блок кодирования передающей части при условии, что в регенерационной части этот сигнал не выделяется.

Одновременно с выходом дополнительного ИКМ-сигнала в приемной части осуществляется выделение основного ИКМ-сигнала. Для этого линейный сигнал с выхода регенератора 14 линейного сигнала приемной части поступает на блок 17 восстановления разбаланса линейного сигнала, где анализируется состояние сигнала разбаланса (фиг. 2, в), и приходящая информационная пачка из m бит либо инвертируется, либо пропускается в блок 18 декодирования основного ИКМ-сигнала приемной части без изменения.

После восстановления разбаланса линейного сигнала устраняются потоки в и б (фиг. 2, в,б). В итоге на выходе блока 17 восстановления разбаланса получается преобразованный основной ИКМ-сигнал (фиг.2,а), который поступает на вход блока 18 декодирования основного ИКМ-сигнала, на выходе которого получается основной ИКМ-сигнал такой же, как и тот, что поступил на вход блока 1 кодирования основного ИКМ-сигнала передающей части.

Использование: в технике связи, в частности в способах и устройствах передачи цифрового линейного сигнала в магистральных и зоновых линиях связи. Сущность изобретения: по способу после объединения на передающей части предусматривается дополнительная балансировка постоянной составляющей электрического линейного сигнала. Кодирование основного ИКМ-сигнала ведут по формуле f= [(m+2)·f]/m, где f-частота следования тактовых импульсов преобразованного основного ИКМ-сигнала; m-любое целое число, не равное нулю. Кодирование дополнительного ИКМ-сигнала ведут по формуле: f_д= [(m+2)·f/m -f]/m+2, где f_д - частота следования тактовых импульсов преобразованного дополнительного ИКМ-сигнала. На регенеративной части кодирование дополнительного ИКМ-сигнала проводят по формуле f_д= [(m+2)·f/m - f]/m+2 , а декодирование преобразованного дополнительного ИКМ-сигнала ведут по формуле f_дк= [(m+2)·f/m-(n-2)·f_д]/h, где f_дк -частота следования тактовых импульсов дополнительного ИКМ-сигнала; h - показатель иерхаичности ИКМ-сигнала. На приемной части после регенерации линейного сигнала производят восстановление разбаланса электрического линейного сигнала. Декодирование преобразованного дополнительного ИКМ-сигнала производят аналогично декодированию преобразованного дополнительного ИКМ-сигнала регенерационной части. Декодирование преобразованного основного ИКМ-сигнала производят по формуле кодирования основного ИКМ-сигнала передающей части. 2 ил.

СПОСОБ ПЕРЕДАЧИ ЦИФРОВОГО ЛИНЕЙНОГО СИГНАЛА В ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ ПЕРЕДАЧИ, включающий на передающей части кодирование основного ИКМ-сигнала, кодирование дополнительного ИКМ-сигнала, объединение преобразованных основного и дополнительного ИКМ-сигналов, преобразование электрического линейного сигнала в оптический линейный сигнал, передачу оптического линейного сигнала по связи, на регенерационной части - преобразование оптического линейного сигнала в электрический линейный сигнал, регенарацию электрического линейного сигнала, синхронизацию электрического линейного сигнала с выделением преобразованного дополнительного ИКМ-сигнала, декодирование преобразованного дополнительного ИКМ-сигнала, кодирование дополнительного ИКМ-сигнала, объединение преобразованного дополнительного ИКМ-сигнала с электрическим линейным сигналом, балансировку постоянной составляющей линейного сигнала, преобразование электрического линейного сигнала в оптический линейный сигнал, передачу оптического линейного сигнала по связи, а на приемной части преобразование оптического линейного сигнала в электрический линейный сигнал, регенерацию электрического линейного сигнала, синхронизацию электрического линейного сигнала с выделением преобразованного дополнительного ИКМ-сигнала, декодирование преобразованного дополнительного ИКМ-сигнала, декодирование преобразованного основного ИКМ-сигнала, отличающийся тем, что после объединения на передающей части балансировку постоянной составляющей линейного сигнала производят посредством инвертирования пачки из m бит основного ИКМ-сигнала в случае совпадения знаков суммы всех предыдущих пачек из m бит основного ИКМ-сигнала за бесконечно большой промежуток времени и пачки из m бит основного ИКМ-сигнала, в случае несовпадения знаков суммы всех предыдущих пачек из m бит основного ИКМ-сигнала за бесконечно большой промежуток времени и пачки из m бит основного ИКМ-сигнала пачку из m бит основного ИКМ-сигнала составляют без изменения, полярность знака пачки из m-бит основного ИКМ-сигнала передают в виде кода в сигнале разбаланса, пачки из m бит основного ИКМ-сигнала, прошедшие балансировку, суммируют, после чего определяют новый знак суммы всех предыдущих пачек из m бит основного ИКМ-сигнала за бесконечно большой промежуток времени, полярность пачки из m бит, основного ИКМ-сигнала определяют в зависимости от количества в пачке единичных и нулевых импульсов, превышение количества нулей над единицами в пачке дает знак "минус", превышение в пачке единиц над количеством нулей дает знак "плюс", балансировку производят непрерывно по мере поступления каждой новой пачки импульсов, кодирование основного ИКМ-сигнала осуществляют по формуле

где f<Mv>преобр. осн. ИКМ<D> частота следования тактовых импульсов преобразованного основного ИКМ-сигнала;
f_{осн.ИКМ} частота следования тактовых импульсов основного ИКМ-сигнала;
m ≠ 0 любое целое число,
кодирование дополнительного ИКМ-сигнала осуществляют по формуле

где f<Mv>преобр. доп. ИКМ<D> частота следования тактовых импульсов преобразованного дополнительного ИКМ-сигнала,
кодирование дополнительного ИКМ-сигнала осуществляется по формуле

а декодирование преобразованного дополнительного ИКМ-сигнала осуществляют по формуле

где f_{доп.ИКМ} частота следования тактовых импульсов дополнительного ИКМ-сигнала;
h показатель иерархичности ИКМ-систем,
на приемной части после регенерации линейного сигнала производят восстановление разбаланса электрического линейного сигнала в случае наличия информации об инвертировании в сигнале разбаланса, декодирование преобразованного дополнительного ИКМ-сигнала осуществляют по формуле

декодирование преобразованного основного ИКМ-сигнала производят по формуле