Metody digitalizace telefonního signálu Robert Bešák
Rozvoj digitální TK je spjat s Pulsn kódovou modulací (PCM, Pulse Code Modulation) Princip PCM patentován 1938 (H.A. Reevers) Praktické uplatnní PCM od 60.letech ( nástup íslicových IO) Digitální systémy využívají PCM k digitalizaci analogového (spojitého) signálu v kombinaci s principem asového dlení pi sdružování signál vedoucího k efektivnjšímu využití penosových cest 2
Analogový signál Digitální signál Vzorkování (signál diskrétní v ase) Vzorkovací frekvence: f s 1 = T s [ Hz] Podle vzorkovacího teorému (Shannon-Kotlnikov teorém) platí vztah mezi vzorkovací frekvencí a maximálním kmitotem, který je schopen systém penést f max = f s 2 [ Hz] Pro signál s frekvencí f max je teba odebrat za dobu jeho periody alespo dva vzorky T s Pro telefonní signál (f max = 3400 Hz) byl zvolen f s = 8000 Hz 3
Analogový signál Digitální signál Vzorkování (signál diskrétní v ase) Kvantování vzork v amplitud (signál diskrétní v ase&litud) Rozhodovací úrove T s 0 7 6 5 4 3 2 1 Kvantizaní stupe 4
Analogový signál Digitální signál Vzorkování (signál diskrétní v ase) Kvantování vzork v amplitud (signál diskrétní v ase&litud) Kódování dvojkovým kódem (digitální signál PCM) T s 0 7 6 5 4 3 2 1 Kvantizaní úrove Kódová kombinace 111 110 101 100 011 010 001 000 5
!" filtr (dolní propust) A/D pevodník Kodér PCM Dekodér PCM D/A pevodník filtr (dolní propust) kvantizér kodér kodér f v Odfiltruje kmitotové složky nad mezním kmitotem f max DP (s mezní frekvencí f max ) vyfiltrovuje posloupnost diskrétních vzork signálu, a tím se obnoví pvodní signál V jednom koncovém zaízení najdeme obvody pro oba smry penosu, tedy kodér a dekodér PCM, které dohromady oznaujeme výrazem kodek. 6
# Kvantizaní zkreslení Vzorkovaná hodnota Kvantovaná hodnota Kantizaní zkreslení (kvantizaní šum) Zkresleni signálu díky kvantování (dleží kvalitativní parametr pi digitálním penosu analogových signál) Nelineární kvantování Pro kvalitní penos signál nižších úrovní se využívá nerovnomrného rozdlení kvantizaních stup (smrem k nule zhuštné) 7
$% & Kompresní charakteristiky A-zákon (Evropa) A x 1 y = sgn( x) 0 x < 1+ ln A A 1+ ln( A x ) 1 y = sgn( x) x 1 1+ ln A A A = 87,6 y -zákon (USA a Japonsko) ln(1 + µ x ) y = sign( x) 1 x 1 µ = ln(1 + µ ) 255 x Pro hovorový signál je standardizován 12 bitový A/D pevodík s lineárním kvantováním a kódováním s následnou kompresí na 8 bit i slabší signál se pomocí 8 bit penese v kvalit odpovídající 12 bitm na pijímací stran se provádí inverzní operace - expanze 8
' ( Penosová rychlost digitalizovaného telefonního signálu Vzorkovací frekvence f s = 8000 Hz (T s = 125 µs) Poet bit N = 8 bits (každých 125 µs) v p = N f s = 8 8000 = 64 kbit / s 9
)* + filtr (dolní propust) A/D pevodník D/A pevodník filtr (dolní propust) kanál 1 kvantizér kodér kodér kanál 1 f v MX penosová cesta synchronizace DMX MX (Multiplexor) Sdružuje (multiplexuje) signály z jednotlivých kanál 10
)* + 11
)!",-. Signály jsou multiplexovány do rámce (Frame) Pesn definovaná struktura (Data + Synchronizace a Signalizace) Doba rámce (T F ) as potebný pro penos vzork všech sdružených signál 1 1 TF = Ts = = = 125 µ s f 8000 s Rámec (Evropa) 32 Kanálových Interval KI (TS, Time Slot) Znaení PCM 30/32 nebo E1 (signál 1. ádu evropské hierarchie) 30 telefonních kanál, 2 pomocné kanály E1 je základním stavebním kamenem digitálních telekomunikaních systém 12
)!",-* $ Rámec 125 s, 256 bit KI0 KI1 KI2 KI3 KI15 KI16 KI17 KI29 KI30 KI31 Rámcová synchronizace b 1 b 2 b 3 b 4 b 5 b 6 b 7 b 8 Signalizace Vzorky hovorových signál Penosová rychlost = 32 x 64 kbit/s = 2048 kbit/s 16 po sob jdoucích rámc vytváí multirámec (4 ms) 13
)!",-* $ Rámec 125 s, 256 bit KI0 KI1 KI2 KI3 KI15 KI16 KI17 KI29 KI30 KI31 X 0 0 1 1 0 1 1 Sudý rámec: rámec se synchroskupinou 0 0 0 0 N A M N N 0 rámec multirámce X 1 A F N N N N N Lichý rámec: rámec se bez synchroskupiny KI1 KI17 KI2 KI18 1-15 rámec multirámce : : Sudé rámce slouží k rozpoznání zaátku rámce penos synchroskupiny rámcového soubhu (Frame Alignment Signal, FAS) Liché rámce ( penáší další informace) A F (ztráta rámcového soubhu) N (národní použití, nap. dálkový dohled) X (lze využít pro detekci chyb - cyklický kód CRC 4; zabezpeuje se blok 8 po sob jdoucích rámc) Signalizace pidružená k hovorovým kanálm (CAS, Channel Associated Signaling) KI 16: 0 rámec (penos synchroskupiny multirámcového soubhu, MFAS - Multi FAS) AM (ztráta multirámcového soubhu) KI 16: 1-15 rámec (penos kanálové signalizace) jeden rámec = signalizaní bity pro dva kanály 14
/&%&. PCM30 se signalizací CAS (multirámcová struktura s MFAS) PCM30C se signalizací CAS (multirámcová struktura s MFAS) a zabezpeením CRC-4 PCM31 bez multirámcové struktury MFAS PCM31C bez multirámcové struktury MFAS se zabezpeením CRC-4 15
- $. Penos dat s rychlostmi = 64 kbit/s < 64 kbit/s KI se dlí na jednotlivé bity, kde každý bit mže nést jiný datový tok > 64 kbit/s KI se sluují v násobcích Nx64 kbit/s ( N 31) 16
.%,0)1 Americká a Japonská hierarchie je vybudována na rámcové struktue PCM 24 Znaení T1 nebo DS1 Rámec 125 s, 193 bit Frame bit KI0 KI1 KI2 KI22 KI23 F Penosová rychlost = 24 x 64 kbit/s x 8 kbit/s = 1554 kbit/s Pi mezikontinentální komunikaci je nutné provést Pevod z PCM 30/32 na PCM 24 Pekódování z A-zákona na µ-zákon 17
+ DM (Delta modulace) Nepenáší se informace o okamžité hodnot penášeného signálu, nýbrž info. zmnách této hodnoty vi hodnot v pedcházejícím vzorkovacím okamžiku Konstantní kvantizaní krok (u) ADM (Adaptivní Delta Modulace) Promnný kvantizaní krok (u) DPCM (Diferenciální PCM) Penáší se informace o rozdílu mezi okamžitou hodnotou vzorku a hodnotou predikovanou (pedvídanou) z pedcházejících vzork ADPCM (Adaptivní DPCM) Adaptivní pizpsobování vlastností kodéru/dekodéru DPCM krátkodobým vlastnostem kódovaného signálu LP, RELP, CELP, 18
Metody multiplexování, penosové systémy PDH a SDH
)* " % 2 Úkolem telekomunikaních systém je Sdružovat signály pro transport penosovými cestami Pizpsobit sdružené signály pro penos píslušným penosovým prostedím U penosových systém je snaha o co nejefektivnjší využití penosového prostedí ekonomického zhodnocení penosových cest se dosáhne jejich vícenásobným využitím 20
" &$% 2 Prostorové dleni Obvodové dlení Kmitotové dlení asové dlení Vlnové dlení Kódové dlení Prostorový multiplex Obvodový multiplex * Frekvenní multiplex asový multiplex Vlnový multiplex Kódový multiplex více paralelních vedení obvodové dlení u nízkofrek. telef. penosu FDM (Frequency Divison Multiplex) TDM (Time Divison Multiplex) WDM (Wavelength Divison Multiplex) CDM (Code Divison Multiplex) * Nízkofrek. penosové prostedky využívaly sdružených (fantomních) okruh. Za pomoci transformátor s vyvedenými odbokami bylo možné po dvojici dvoudrátových vedení penášet 3 telefonní signály. 21
3" 4/" Frekvenní dlení Princip Využívá se skutenosti, že obvykle penosová cesta disponuje širším pásmem kmitot, než dokážeme obsadit penášeným signálem Signály z jednotlivých kanál se pesunou do vyšší kmitotové polohy, tak aby se kanály nepekrývaly Použití Obsazování radiového prostoru vysílai (každý má piazen svoji nosnou fr.), pípojky ADSL i VDSL Díve - penos po kabelech u analogových nosných telefonních systém asové dlení Využití umožnil rozvoj íslicových integrovaných obvod Princip Jednotlivým kanálm piazujeme na spolené penosové cest jen pesn vymezený asový interval t a ostatníasové úseky využívají další kanály Použití PCM 1. a vyšších ádu, rádiové rozhranní GPRS/EDGE, atd. 22
5 " 4!" Vlnové dlení Princip Založen na vysílání optického záení na nkolika rzných vlnových délkách po témže optickém vlákn (každá vlnová délka nese jiný namodulovaný signál) Princip je analogií frekvenního multiplexování Nepenášíme jednotlivé kanály, ale digitáln multiplexované skupiny kanál Typy DWDM (Dense WDM) - husté vlnové dlení, rozestup optických nosných pod 1 nm CWDM (Coarse WDM) - hrubé vlnové dlení, rozestup optických nosných nad 10 nm Použití Optické sít Kódové dlení Princip Ke sdružování se využívají kódy (pseudonáhodné sekvence), co kanál to jiný kód Použití Systémy využívající rozprostené spektrum, nap UMTS i bezdrátové LAN 23
!" Uživatelská data XOR 10 kbps 100 kbps Rozprostená data XOR A 0 B 0 A B 0 A +1 B +1 A B +1 100 kbps (kcps) 0 1 1 0 1 1 +1-1 -1 +1-1 -1 Rozprostírací sekvence 1 1 0-1 -1 +1 Rozprostírání uživatelský bit je násoben n bity rozprostírací sekvence Bity rozprostírací sekvence = chips # chips na jeden uživatelský bit = Rozprostírací faktor (Spreading Factor) 24
!" Uživatelský bit Uživatelská data (R) Rozprostírací sekvence (Sp) (SF = 8) Chip 1-1 1-1 Spreading Rozprostená data (RSp) (= R * Sp) 1-1 Rozprostírací sekvence (Sp) 1-1 Despreading Uživatelská data (R) 1-1 25
!" % Hartlay-Shannon law C = B log 2 1 + S N [ bit / s] C - penosová kapacita kanálu [bit/s] B - frekvenní šíka kanálu [Hz] S - výkon signálu [W] N - výkon šumu [W] B pro stejný C staí menší S/N C ( ) S B S S C B ln 2 = log + 2 1 C N ln( 2) N N B 26
6%+7&$ Se spojováním Etapy Vytvoení spojeni Vlastní komunikace Zrušení spojení Použití u spojování okruh (KI u PCM i GSM), paket (X.25), buek (ATM), rámc (Frame Relay) Bez spojování Použití u sítí IP 27
)&,1& $ Rozdlení dle toho zda se uritý asový interval píslušný k jedné relaci vyskytuje pravideln (synchronní mód) i nepravideln (asynchronní mód) Synchronní penosový mód Znaen jako STM, í nepesn taktéž TDM ( TDM je použit i asynch. módu) 5. kanálový interval 5. kanálový interval 5. kanálový interval Rámec PCM Rámec PCM Rámec PCM 5 KI pravideln penáší vzorky stejného tel. signálu Asynchronní penosový mód Znaení ATM se používá již k oznaení konkrétní technologie Buka Buka Prázdná buka Prázdná buka Buka Prázdná buka Paktový penos Paket Paket Paket Paket Paket Paket 28
1& $8 $% 2 Asynchronního mód umožuje použít statistické multiplexování Penosové prostedky jsou obsazovány pouze v pípad poteby možnost vytváet kanály s promnnou penosovou rychlostí Pi sestavování spojení zdroj sdlí své požadavky (rychlost, zpoždní, atd.) na základ nichž je tok regulován tak, aby byly dodrženy požadavky ostatních spojení Statistický multiplexor (Statistical TDM) Náhodné uspoádání každá jednotka musí obsahovat identifikaní pole na základ, kterého se provádí identifikace spojení 29
Cíl Digitální toky (audio, video, data apod.) multiplexovat ve vysokorychlostní signál, který je možné penášet jediným spojem (optické vlákno) tvorba soustavy signál vyšších ád, jež umožují penos vtšího potu kanál, než umožuje PCM 1.ádu Historie Standardizace hierarchií digitálních systém vyšla z poteb propojení digitálních telefonních ústeden Nad signálem 1. ádu byly specifikovány vyššíády, které postupn sdružují vtší poet tel. kanál na jedinou digitální penosovou cestu Typy Plesiochronní digitální hierarchie (PDH) Synchronní digitální hierarchie (SDH) 30
Vlastnosti Sdružované signály nemají definován pevný asový vztah oproti signálu vyššího ádu (asynchronní/plesiochronní sdružování) Prokládání po bitech Signály nižšího ádu lze získat opt postupným demultiplexováním (mnohonásobná multiplexace a demultiplexace muže vést k degradace signálu) Signál 1. ádu (2048 kbit/s) Signál 1. ádu (2048 kbit/s) Signál 1. ádu (2048 kbit/s) Signál 1. ádu (2048 kbit/s) a b c d MX Signál 2. ádu (8448 kbit/s) Sdružovací zaízení v evropské hierarchii multiplexuje 4 signály nižšího ádu a vkládá navíc pomocné informace: - skupina rámcové synchronizace - vyrovnání penosových rychlostí 31
9& %- 8 & V signálu vyššího ádu je vylenna uritá rezerva pro odchylky penosových rychlostí sdružovaných signál - uvažuje se uritá diference penosových rychlostí Vyrovnávání penosových rychlostí = stuffing Rezervní bity = stuffingové bity Pesn definované pozice Využití je indikováno pomocíídících stuffingových bitu Typy vyrovnávání penosových rychlostí Záporný stuffing Kladný stuffing V sdružovaný signál > V vyšši rád V sdružovaný signál < V vyšši rád Stufingové bity obsazeny užitené bity Stafingové bity nevyužity - výpl Oboustraný stuffing Kombinace kladného a záporného 32
" % 2 ' 33
)& Rst nárok na kapacitu penosových prostedk - poteba vytvoit novou hierarchii Rozmach penosu dat a telefonního provozu ešení Dalšíád PDH NEEFEKTIVNÍ A ANI TECHNICKY SCHDNÉ Standardizována nová hierarchie, SDH, založená na odlišných principech sdružování Vlastnosti SDH vychází z amerického standardu SONET (Synchronous Optical NETwork) Pevný asový vztahem mezi signálem vyššího a nižšího ádu (synchronní multiplexování) Prokládání po bytech Pomocí adresace informaního pole (ukazatel Pointer, PTR) lze snadno získat žádaná data i v rámcích signál vyšších ád Nejnižší stupe SDH zaíná v oblasti, kde PDH koní Standardizované penosové médium - optické vlákno (penosové rychlosti až desítky Gbit/s Standardizovaný zpsob ízení penosové sít, pružné zajištní bezpeného provozu pi poruchách 34
)' : 8 %; Signály SDH - synchronní transportní moduly STM-N ( N udává hierarchický stupe) x4 x4 x4 x4 * Podstupe STM-0 byl doplnn pro kompatibilitu se standardem SONET U všech hierarchických stup SDH je dodržována délka asového rámce 125 µs (jako u PCM 1. ádu) Signály vyšších ád STM-N mají oproti STM-1 N-násobn vyšší kapacitní možnosti 35
-%;8 & Typy píspvkových signál PDH signály (Evropa, Amerika) ATM buky IP pakety Ethernet rámce Mapování (mapping) Adaptace píspvkového signálu do formátu signálu SDH Mapování penosových rychlostí píspvkových signál plesiochronních se provádí pomocí kladného/záporného stuffingu synchronních se provádí pomocí pevných stuffingových symbol 36
" % 2 )' kontejner záhlaví cesty virtuální kontejner ukazatel píspvková jednotka záhlaví sekce Synchronní transportní modul Píspvkový signál C POH VC PTR TU SOH STM Container Path Overhead Virtual Container Pointer Tributary unit Section Overhead Synchronous Transport Module POH slouží k zabezpeení a kontrole penosu VC v sítí SDH (provází VC od jeho sestavení až po jeho rozebrání) VC nemá v informaním poli stalou polohu, poloha urena pomoci PTR 37
9&- )/" : x1 x1 E4 (140 Mbit/s) C-4 VC-4 AU-4 AUG STM-1 E3 (34 Mbit/s) DS3 (44 Mbit/s) C-3 VC-3 TU-3 x1 TUG-3 x3 DS2 (6 Mbit/s) C-2 x7 Administrativní jednotka AU (Administrative Unit) = VC-4 + PTR E1 (2 Mbit/s) C-12 VC-12 TU-12 x3 TUG-2 Skupina administrativních jednotek AUG (AU Group) DS1 (1,5 Mbit/s) C-11 Skupina píspvkových jednotek TUG (Tributary Unit Group) Poznámka Signál E2 se neuvažuje pro zjednodušení multiplexní struktury STM-1(155 Mbit/s) muže penést E4 nebo pouze 3xE3 (4xE3 < 140Mbit/s) - výhodné vlastnosti SDH a u optického penosového média nevadí (což neplatí pro rádio) 38
) &)' Penosový trakt Multiplexní sekce (MS,Multiplex Section) Opakovací sekce (RS,Regenerator Section) Sekce ást sít, kde nedochází k multiplexování/demultiplexování signálu STM Místo složení kontejneru Místo rozložení kontejneru PDH Koncový synchronní muldex Syn. digitální rozvad Koncový synchronní muldex PDH RSOH RSOH RSOH MSOH MSOH POH (záhlaví cesty) 39
))/" : 9. byt 261. byt t = 0s Záhlaví opakovacích sekcí RSOH (RS Overhead) pístupné jen v opakovaích Záhlaví multiplexních sekcí MSOH pístupné jen v síových uzlech, které zakonují multiplexní sekci 1 2 3 4 5 6 7 8 9 záhlaví sekce RSOH AU ukazatel záhlaví sekce MSOH Informaní pole STM 1 (VC-4) VC zaíná na pozici urené AU ukazovatelem 9. byt t = 125s Penosová rychlost v p = 270 * 9 * 8 * 8000 = 155,52 Mbit/s Poet bit v jednom STM-1 rámci Vzorkovací kmitoet (1/125us) 40
))/" : 9. byt 261. byt t = 0s 1 2 3 4 5 6 7 8 záhlaví sekce RSOH AU ukazatel záhlaví sekce MSOH Zaátek VC-4 9. byt t = 0s 9 1 2 3 4 5 záhlaví sekce RSOH AU ukazatel t = 125s 6 7 8 záhlaví sekce MSOH Zaátek VC-4 9 t = 125s 41
)<8 %&)' Synchronní muldex SM (Synchronous Multiplex) koncový synh. muldex SMT (SM Terminal) vydlovací synch. muldex ADM (Add-Drop Multiplex) linkový synch. muldex SML (SM Line) sdružení signál nižšího ádu do signálu vyššího ádu rozdlovací synch. muldex SMH (SM Hubbing) rozdlení signál do více jak dvou smr Opakova (Regenerator) Synchronní digitální rozvad SDXC (SD Cross-Connect) s komutací jednotek cest vyššího ádu (AU-4) s komutací jednotek cest nižšího ádu (TU) s komutací jednotek cest nižšího a vyššího ádu asov sdružují, resp. rozkládají digitální signály Regenerují linkové signály Propojují digitální signály mezi linkovými trakty 42
)<8 %&)' 43
=8 8$1:%$ 2 44
)< )' STM-N pracovní cesta záložní cesta 2 Mbit/s 2 Mbit/s pracovní cesta STM-N záložní cesta Sí SDH nejastji kruhová sí kruhová sí zajistí spolehlivjší provoz v pípad poruch (dv cesty mezi body A a B) penosová cesta dvojice vláken (každé pro jeden smr penosu) 45
)< )' STM-N PORUCHA záložní cesta 2 Mbit/s 2 Mbit/s pracovní cesta STM-N pracovní cesta Sí SDH nejastji kruhová sí kruhová sí zajistí spolehlivjší provoz v pípad poruch (dv cesty mezi body A a B) penosová cesta dvojice vláken (každé pro jeden smr penosu) 46
Modulaní a penosovp enosová rychlost
" # & Modulaní rychlost (v m ) udává poet signálových prvk (a) vyslaných za sekundu ( odpovídá symbolové rychlosti v symbolech / s) v m 1 1 = [ Bd, s a ] a a a a v m uruje požadavky na mezní kmitoet f m penosového kanálu v 1 = 2 a m f m u daného kanál nelze v m zvyšovat nad hodnotu 2f m (v praxi je teba zachovat uritou rezervu) 48
- & íslicový signál mže obecn nabývat více než dvou stavu Signálový prvek Bit Dvojice bit (dibit) Trojice bit (tribit) tveice bit (kvadbit) atd. 10 11 00 01 a a a a Penosová rychlost: v p = v m log 2 m [ bit / m poet stavíslicové signálu s] m = 4 Pro dvoustavový binárnííslicový signál (m=2) v m = v p 49
- & Zdálo by se, že je úelné volit max. poet stav, abychom pro danou v p obsadili co nejužší frek. pásmo (zvlášt významný požadavek pi penosu po metalických vedeních nebo s rostoucí f znan roste útlum vedení). ALE, poet stav je limitován úrovní rušení, jelikož je nutné zajistit min. odstup sousedních stav tak, aby byly bezchybn rozlišitelné. Pro rzné aplikace a penosová prostedí je nutné zvolit vhodnou metodu penosu (linkový kód, modulaci) tak, aby výkonové spektrum signálu zabíralo min. frek. pásmo pi dodržení vyhovujícího odstupu signálu od šumu a pi dodržení dalších specifických požadavk. 50
Linkové kódy
>8 & Penos digitálního signálu v Základním pásmupekódování do vhodného linkového kódu Peloženém kmitotovém pásmupoužití vhodné modulace Linkový kód Vyjádení digitálního signálu v podob, která je vhodná pro penos telekomunikaním kanálem 52
>8 & Penos v základním pásmu zaíná na frekvencích blízkých nule nebo obsahuje i stejnosmrnou složku Penos se stejnosmrnou složkou Kanál musí penést i stejnos. složku, což vyžaduje galvanické spojení koncových zaízení Penos bez stejnosmrné složky Stejnos. složka je potlaena vhodným kódováním a kanál ji nemusí penášet, musí však být schopen penášet velmi nízké frekvence tento zpsob penosu se v praxi asto vyskytuje s použitím oddlovacích transformátor (translátory) v penosové cestjejich použití je vynuceno nap. požadavkem na galvanické oddlení zaízení a vedení, které je nutné z dvodu zachování symetrie pár kabelu proti zemi 53
>8 & Podle toho, zda se prbh v jednotkovém intervalu vrací k nulové úrovni nebo pechází pímo k druhému charakteristickému stavu Signály s návratem k nule (RZ, Return to Zero) Signály bez návratu k nule (NRZ, Not Return to Zero) Podle použité polarity Unipolárnísignálové prvky pouze jedné polarity Polárnísignálové prvky dvojí polarity Podle potu úrovní Dvouúrovové signály Tíúrovové signály bipolární (pseudotrojkové) - AMI, HDB3 trojkové - 4B3T Víceúrovové 2B1Q 54
>8 &?6@?6 T 0 (jednotkový interval) takt (hodiny) stejnosmrná složka U 0 1 0 1 0 1 1 1 0 0 0 0 0 0 1 data kód RZ stejnosmrná složka U 0 kód NRZ Signály RZ Menší výkon Širší spektrum Lepší synchronizaní schopnosti Menší stejnosmrná složka Šíka signálového prvku (obvykle) = T 0 /2 Signály NRZ Užší spektrum Stejnosmrná složka = (U/2) Šíka signálového prvku = T 0 55
>8 &7% Bipolární (pseudotrojkové) kódy Zavedeny pi nasazování digitálních penosových systém PCM 30/32 na metalické penosové trakty Potlaují stejnosmrnou složku a eší problémy s pípadnou ztrátou synchronizace 56
>8 &7%41" A takt (hodiny) 1 0 1 0 1 1 1 0 0 0 0 0 0 1 data kód AMI Kód AMI (Alternate Mark Inversion) 3 úrovn: 0 (nulová úrove), 1 (stídav úrovn ±U) Rozhodování na pijímací stran vyžaduje dv nenulové rozhodovací úrovn C1, C2 Nebo se nejprve pevede na unipolární signál dvoucestným usmrnním Výhoda - možnost jednoduchého monitorování chybných prvk (chybný bit zpsobí narušení bipolarity objeví se dva prvky stejné polarity) Stídáním polarity u symbol 1 je zajištna taktovací složka, kterou lze využít pro synchronizaci pi dlouhé posloupnosti 0 se nepenáší takto info. a mže nastat narušení synchronizace ešení skrambler nebo zvláštní kódové skupiny 57
>8 &7%4' = takt (hodiny) 1 0 1 0 1 1 1 0 0 0 0 0 0 1 data kód AMI kód HDB3 Kód HDB3 (High Density Bipolar) Výskyt maximáln 3 nul za sebou Posloupnost 4 nul nahrazený skupinu 000V i 100V (V voleno tak, aby se narušilo pravidlo stídání ± impuls) pi dekódování se nahradí pvodní 4 nuly (pro rozpoznání se používá zámrné narušení bipolarity) Standardizace pro linková rozhraní 1. až 3.ádu (E1, E2 a E3) evropské PDH 58
>8 &BC8 % @? 6 & takt (hodiny) 1 0 1 0 1 1 1 0 0 0 0 0 0 1 data kód Manchester Kód Manchester 0 zmna z -A na +A v T 0 /2 (vzestupná hrana) 1 zmna z +A na -A v T 0 /2 (sestupná hrana) možnost použití diferenní varianty (kódování zmn mezi symboly 0 a 1) Použití - Sít LAN s penosovou rychlostí 10 Mbit/s (Ethernet 10Base-T) 59
>8 &BC8 % @? 6 & takt (hodiny) 1 0 1 0 1 1 1 0 0 0 0 0 0 1 data kód Manchester kód CMI Kód CMI (Coded Mark Inversion) vznikne pekódováním z kódu AMI tak 0 zmna z -A na +A v T 0 /2 (vzestupná hrana) 1 stídav -A nebo +A trvající celý interval T 0 Standardizován pro rozhraní PDH 4.ádu (E4) V unipolární variant se používá i pro optická rozhraní (jeden stav = 0, druhý stav = max. optický tok) 60
9 8 8 & Vícestavové linkové kódy - snaha snížit v m použitím více stav (užší frek. pásmo) tyúrovový kód 2B1Q Dibit (2 bity) vyjáden jednou ze ty úrovní v m = v p /2 (m = 4) Použití ISDN, HDSL pípojka! Je-li teba více snížit požadavky na fr. šíku pásma, je teba zvýšit poet stav. Vícestavové metody pro penos v základním pásmu se oznaují jako pulsnamplitudová modulace PAM (nap. osmistavová PAM, 8-PAM nebo šestnáctistavová, 16-PAM). 61
" Digitální modulace - penos digitálního signálu v peloženém pásmu Pi digitálních modulacích nabývá modulaní signál omezeného potu diskrétních hodnot Ovlivování nosné vlny diskrétním signálem, v nejjednodušším pípad nabývajícího dvou stav, se nazývá klíování (Shift Keying) Typy digitálních modulaci Amplitudové klíování (ASK Amplitude Shift Keying) Frekvenní klíování (FSK Frequency Shift Keying) Fázové klíování (PSK Phase Shift Keying) 62