Spektralna analiza ternarnih I kvaternarnih linijskih kodova
|
|  Yüklə 1.96 Mb.
|
5.Usporedba spektralne gustoće snage linijskih kodova
Sl. 5 44Usporedba spektralne gustoće snage PSD linijskih kodova ZaključakPri odabiru prikladnog linijskog koda za pojedinu aplikaciju moramo uzeti u obzir mnogo međusobnih faktora. Ovi faktori se mogu sažeto prikazati kao: zahtjev širine prijenosnog pojasa, spektar na niskim frekvencijama, vremenska informacija, upravljanje pogreškama i efikasnost kodiranja. Zbog toga, linijski kod se mora prilagoditi svojstvima prijenosnog kanala koji će se koristiti. Metalni vodič kao prijenosni medij pokazuje niskopropusne frekvencijske karakteristike. U takvim aplikacijama, linijsko kodiranje je posljednji proces prije prijenosa. Prijenosni sustavi sa optičkim vlaknom i radio sustavi su sustavi sa širinom prijenosnog pojasa u kojem se linijsko kodiranje primjenjuje prije modulacije ili u kombinaciji sa modulacijom. Koder u predajniku i dekoder u prijemniku moraju djelovati na prijenosnoj brzini simbola. Zbog toga, posebno kod visokih brzina prijenosa koder i dekoder moraju biti što je moguće jednostavnije dizajnirani. U sklopu ovog diplomskog rada provedena je spektralna analiza temeljnih linijskih kodova. Prikazana je spektalna gustoća snage i izvanpojasna snaga većine binarnih, ternanih i kvaternarnih kodova. Sad ovisno o tome koju kvalitetu i brzinu prijenosa želimo, odaberemo određeni linijski kod. Od binarnih linijskih kodova za prijenos metalnim vodičem najviše su obećavajući Manchester i AMI kod. AMI kod je korišten u prijenosnim sustavima PDH hijerarhije na razinama E1 / T1 (2.048 [Mbit/s] / 1.544 [Mbit/s]), dok kod Manchester se koristi na fizičkom sloju Ethernet LAN-a i to u standardima 10BASE2 (specificira korištenje tankog koaksijalnog kabla), 10BASE5 (specificira korištenje debelog koaksijalnog kabla) i 10BASE-T (specificira korištenje dviju parica UTP kategorije 5), gdje 10 označava prijenosnu brzinu od 10 [Mbit/s], BASE označava korištenje osnovnog pojasa, 2 označava maksimalnu dozvoljeno duljinu segmenta od 200 [m], a 5 od 500 [m]. Budući da AMI kod zauzima frekvencijski pojas širine 1,5 [MHz], kao zamjena za njega koristi se kod 2B1Q, koji spada u kvaternarne kodove, te zauzima frekvencijski pojas širine 80-240 [kHz] za prijenosne brzine do 2 [Mbit/s]. Od ternarnih kodova široku primjenu ima skupina 4B3T kodova koji su konkurencija 2B1Q kodu. Ternarni supstitucijski kod HDB3 koristi se u PCM (engl. Pulse Code Modulation) telefonskim sustavima sa 30 kanala i na nižim razinama PDH (E1-E3) europske hijerarhije. Prednosti HDB3 koda su te da ne sadrži istosmjernu DC komponentu, te u prijemniku je omogućena ekstrakcija takta. Ternarni supstitucijski kod B6ZS koristi se u PDH (J2) japanskoj hijerarhiji s brzinom prijenosa od 6.312 [Mbit/s]. HDB3 i B6ZS kodovi uklanjaju nedostatke AMI koda. Naravno, opisani kodovi u sklopu ovog diplomskog rada nisu jedini što se koriste u praksi. Štoviše, za veće brzine prijenosa koriste se kodovi poznati pod nazivom PAM (engl. Pulse Amplitude Modulation), mBnB (engl. m Binary n Binary) kodovi, NRZI (engl. NRZ Inverted) i MLT-3 (engl. Multi Level Transmit 3). Standard 10BASE-T na fizičkom sloju Ethernet LAN-a (engl. Local Area Network) specificira korištenje dviju parica UTP kategorije 5 i prijenosnu brzinu od 10 [Mbit/s]. Linijski kodovi koji se koriste u tom standardu su sljedeći: PAM5, PAM7, PAM10, PAM11, PAM20 i PAM39 kodovi, tako npr. za kod PAM5, 5 označava da se koristi 5 razina od -2, -1, 0, +1 i +2 [V]. Kod brzih lokalnih mreža kao što su prijenosne brzine od 100 [Mbit/s] koristi se sljedeći standard 100BASE-T (Fast Ethernet). Standard 100BASE-T2 specificira korištenje dviju parica UTP kategorije 3. Standard 100BASE-T2 koristi linijski kod PAM mBnB kodovi pretvaraju m binarnih znamenaka u n binarnih znamenaka, gdje je m < n, oni se najčešće koriste u optičkim komunikacijama. Primjer mBnB koda je 4B5B kod koji se koristi u standardima 100BASE-TX Ethernet LAN-a, gdje je medij bakreni UTP i 100BASE-FX, gdje je medij multimodno optičko vlakno, s prijenosnom brzinom od 100 [Mbit/s]. Isto tako, bifazni kod Manchester, te kodovi CMI i DMI su 1B2B kodovi. Linijski kod CMI koristi se u SDH (engl. Synchronous Digital Hierarchy) hijerarhiji na osnovnoj razini STM-1 s brzinom prijenosa od 155,52 [Mbit/s], i u PDH hijerarhiji na razini E4 s brzinom prijenosa od 139,264 [Mbit/s]. Istraživanje područja linijskih kodova nije završeno, postoje mogućnosti za daljnji napredak, tako da na tom području znanosti može biti još istraživanja i daljnjih napredaka koji će omogućiti veće brzine prijenosa ovisno o prijenosnom mediju koji se koristi. Tako da ništa još nije konačno rečeno na tom području telekomunikacija. Literatura
Skraćenice1B1T 1 Binary 1 Ternary - 2B1Q 2 Binary 1 Quaternary - 4B3T 4 Binary 3 Ternary - AC Alternating Current Izmjenična komponenta struje AMI-NRZ Alternated Mark Inversion-NRZ - AMI-RZ Alternated Mark Inversion-RZ - B6ZS Bipolar with 6 Zero Substitution - BI-Ф-L BiPhase-Level - BI-Ф-M BiPhase-Mark - BI-Ф-S BiPhase-Space - BRI Basic Rate Interfaces Sučelja osnovne brzine CMI Coded Mark Inversion - DC Direct Current Istosmjerna komponenta struje DM Delay Modulation - DMI Differential Mark Inversion - DSL Digital Subscriber Line Linija digitalnog primopredajnika FOMOT FOur MOde Ternary - GUI Graphic User Interface Grafičko korisničko sučelje HDB3 High Density Bipolar 3 - HDSL High bit rate DSL DSL visoke brzine prijenosa ISDN Integrated Services Digital Network Digitalna mreža integriranih usluga ISI InterSimbol Interferension Muđusimbolna interferencija LAN Local Area Network Lokalna mreža MLT-3 Multi Level Transmit 3 MMS43 Modified MS43 - MS43 Monitored Sum 43 - NEXT Near End Crosstalk Preslušavanje na bližem kraju NRZ Non-Return-to-Zero - NRZ-L Non-Return to Zero-Level - NRZ-M Non-Return to Zero-Mark - NRZ-S Non-Return to Zero-Space) - NRZI NRZ Inverted - PAM Pulse Amplitude Modulation Pulsno amplitudna modulacija PCM Pulse Code Modulation Pulsno kodna modulacija PDH Plesiochronous Digital Hierarchy Pleziokrona digitalna hijerarhija Pob out-of band Power Izvanpojasna snaga PSD Power Spectral Density Spektralna gustoća snage RDS Running Digital Sum - RZ Return-to-Zero - SDH Synchronous Digital Hierarchy Sinkrona digitalna hijerarhija SDSL Symetrical DSL Simetrični DSL SNR Signal to Noise Ratio Odnos signal - šum DodatakInstalacija programske podrške Programska podrška za ovaj diplomski rad napravljena je pomoću programskog alata MATLAB. Računalo na kojem se izvršavaju aplikacije mora imati instaliran MATLAB i to najmanje verziju MATLAB 6. Poput većine drugih programa, MATLAB se stalno razvija pa se često objavljuju njegove nove verzije. Tako da je danas najnovija verzija MATLAB 7. Upute za korištenje programske podrške U sklopu diplomskog rada napravljeno je nekoliko aplikacija vezanih za spektralnu gustoću snage PSD i izvanpojasnu snagu Pob. Točnije, napravljene su aplikacije za PSD i Pob binarnih kodova, te njihova usporedba, aplikacije za PSD i Pob ternarnih supstitucijskih kodova, te njihova usporedba, aplikacije za PSD i Pob ternarnih blok kodova, te njihova usporedba, aplikacija za PSD kvaternarnih kodova i na kraju aplikacija za usporedbu spektralne gustoće snage PSD svih opisanih linijskih kodova u sklopu ovog diplomskog rada. Aplikaciju predstavlja grafičko korisničko sučelje GUI (engl. Graphic User Interface), koje se sastoji od grafičkog prozora MATLAB Figure i koda koji se piše u MATLAB M-file. Aplikacija se koristi tako da se MATLAB Figure i MATLAB M-File postave u trenutni direktorij (engl. current directory), te upisivanjem naziva MATLAB M-file u komandni prozor (engl. command window) i pritiskom na Enter pokreće se grafički prozor. Ulazni parametri u grafičkom prozoru su:
, te u pojedinim aplikacijama
Vrijednosti koje mogu poprimiti ovi ulazni parametri podešavaju se sa slajderom (engl. slider), što možemo vidjeti na primjeru koji slijedi:  ,   
Amplituda ima jedinicu volt [V]. te može poprimiti vrijednost od 1 [V] do 5 [V] s korakom 1 [V] podešavanjem slajderom. Početna vrijednost amplitude je 1 [V]. Trajanje bita ima jedinicu sekunda [s], te može poprimiti vrijednost od 1 [s] do 5 [s] s korakom 1 [s] podešavanjem slajderom. Početna vrijednost trajanja bita je 1 [s].
Svi ulazni parametri mogu poprimiti bilo koju vrijednost klikom na check bok Rucni unos, nakon čega polje za unos se očisti, te mi nakon toga unosimo željenu vrijednost, što možemo vidjeti na primjeru koji slijedi:    
Nakon što smo unijeli sve ulazne parametre pritiskom na gumb Graf (u nekim slučajevima gumbi PSD, Pob, PSD_Pob) iscrtavaju se grafovi spektralne gustoće snage PSD i izvanpojasne snage Pob, što možemo vidjeti na primjeru koji slijedi:    
Pritiskom na gumb Brisi brišu se svi iscrtani grafovi, sve ulazne varijable se postavljaju na početnu vrijednost, te se check box Rucni unos postavlja na stanje neoznačen, što možemo vidjeti na primjeru koji slijedi:    
U aplikacije je isto tako ugrađen sljedeći mehanizam. Pritiskom na bilo koji gumb onemogućeno je klikanje mišem po aplikaciji, dok se ne izvrše naredbe zadane tim gumbom. U aplikacije je ugrađen progress bar (funkcija progressbar.m mora se nalaziti u trenutnom direktoriju (engl. current directory) prilikom pokretanja GUI-a), koji nam prikazuje koliko je vremena potrebno da se izvrši naredba zadana gumbom, što možemo vidjeti na primjeru koji slijedi: 
Izgled jedne od aplikacija prikazan je na slici Slika 1. 
Slika 1. Spektralna gustoća snage PSD i izvanpojasna snaga Pob ternarnih susptitucijskih kodova Prosječna spektralna gustoća snage HDB3 koda Prosječna spektralna gustoća snage PSD HDB3 koda dana je formulom: 
, gdje je: 
i
Prosječna spektralna gustoća snage B6ZS koda Prosječna spektralna gustoća snage PSD HDB3 koda dana je formulom: 
, gdje je: 
|
, brzina prijenosa na liniji iznosi 25 [Mbaud], svaki simbol prenosi 4 bita.
pojavljivanja binarne jedinice (1)
, 
.
