低速光纤通信系统传输码型的设计与实现

学士学位论文低速光纤通信系统传输码型的设计与实现作者姓名：王崇羽学科、专业：信息工程学院电子信息工程学号：11424036指导教师：蔡睿妍完成日期：2015.5低速光纤通信系统传输码型的设计与实现总计:毕业论文页表格表插图幅指导教师：蔡睿妍评阅人：蔡睿妍完成日期：2015.5低速光纤通信系统传输码型的设计与实现I摘要本课程设计是基于MATLAB进行CMI编码与解码。认真学习CMI编码与解码的基本规则和原理，设计CMI编码和解码的仿真程序，并总结CMI编码与解码的主要特征和性质。在掌握CMI编码与解码的基本原理的基础上，再具体实现二进制序列的CMI编码与解码，完成了设计目的。CMI码一般作为PCM4次群数字中继接口和光纤传输系统中的线路码型。这种码型不具有直流分量，有较多的电平跳跃，含有丰富的定时信息，因此很容易提取位定时信号，该码型具有良好的纠错能力，是一种很重要的码型。在高次脉冲编码调制终端设备中广泛使用CMI码作为接口码型，在速率低于8448kb/s的光纤数字传输系统中也被建议作为线路传输码型。在CMI编码中，输入码字纯在两种结果00或11码，因而对输入1的状态必须记忆。同时，编码后的速率增加一倍，因而整形输出必须有2倍的输入码流时钟。在解码端，存在同步和不同步两种状态，因而需要进行同步。同步过程的设计可根据码字的状态进行：因为在输入码字中不存在10码型，如果出现10码，则必须调整同步状态。在该功能模块中，可以观测到CMI在译码过程中的同步过程。关键词：MATLAB；编码；解码；CMI；光纤传输系统低速光纤通信系统传输码型的设计与实现IIABSTRACTThiscourseisdesignedfortheCMIencodinganddecodingbasedonMATLAB.SeriouslystudythebasicrulesandprinciplesoftheCMIencodinganddecoding,designtheCMIencodinganddecodingofsimulationprogram,andsummarizesthemaincharacteristicsandpropertiesoftheCMIencodinganddecoding.InmasteringtheCMI,onthebasisofthebasicprincipleofencodinganddecoding,andconcreterealizationofbinarysequenceCMIencodinganddecoding,completedthedesignpurpose.TheCMIcodegenerallyasPCM4timesgroupofdigitalrelayinterfaceandthelinetypeopticalfibertransmissionsystem.Thistypehasthedccomponent,nomoreleveljump,containsrichinformationregularly,soitiseasytoextractatimingsignal,thetypehasagoodabilityoferrorcorrection,isanimportanttype.InhighpulsecodemodulationterminalequipmentwidelyusedCMIcodeasaninterfacetype,therateislowerthan8448KB/sopticalfiberdigitaltransmissionsystemhasalsobeensuggestedasalinetransmissiontype.IntheCMIencodinginputcodewordpure00or11yardsinthetwokindsofresults,sofortheinput1statemustbememory.Atthesametime,thecodingratedoubled,thusshapingtheoutputclockmusthave2timestheinputstream.Atthedecodingend,therearetwokindsofsynchronousandasynchronous,sotheneedforsynchronization.Thedesignofthesynchronizationprocesscanbe:accordingtothestateofthecodewordfor10typedoesnotexistintheinputcodeword,ifthereare10yards,youmustadjustthesync.Inthisfunctionmodule,canbeobservedintheCMIinthesynchronizationprocessintheprocessofdecoding.Keywords：Matlab；Coding；Decoding；CMI；Opticalfibertransmissionsystem低速光纤通信系统传输码型的设计与实现III目录摘要..............................................................IABSTRACT...........................................................II前言.............................................................IV1绪论.............................................................IV1.1研究背景...................................................IV1.2国内外现状..................................................V1.3研究内容...................................................VI2光纤通信基本原理.................................................VI2.1光纤通信框图...............................................VI2.2本设计的编码译码框图.....................................VIII3线路码型基本原理..................................................X3.1传输码型特点................................................X3.2CMI编码原理................................................X3.3CMI解码原理...............................................XI4仿真实现........................................................XII4.1对二进制序列NRZ码进行CMI编码............................XII4.2对自定义CMI码进行解码....................................XIV4.3对二进制序列NRZ码进行编码再解码还原......................XVI4.4本章小结..................................................XIX结论.............................................................XX致谢............................................................XXI参考文献..........................................................XXI低速光纤通信系统传输码型的设计与实现IV前言自上世纪90年代以来，随着全球由工业化时代向着信息化时代的低速转变，人们对于的信息的获取已经呈现出了越来越强烈的需求，而这一爆炸性需求的增长，刺激了通信行业的快速发展，近十年以来，人们之间的通信方式发生着质的变化，早期时候，通信主要为话音业务，较晚些时期，人们在充分保障话音业务的同时逐渐接触数据通信，而到了今天，随着信息时代的来临，数据通信已经成为人们生活中不可或缺的重要的一部分。随着经济全球化和社会信息化的进一步深入，不断涌现出了许多新的通信业务，例如视频点播、视频通信、传感数据和科技数据的传输、远程视频会议等，众多的新一代通信的诞生的同时也对通信网络的带宽和传输速率都提出了严峻的挑战。有线电视服务提供商可以通过传统的终端设备，如电视机、电脑、手机提供视频服务、互联网服务和电话服务。以致各类终端设备之间的差别也开始变得模糊不清，因为任何人都可用手机阅读电子邮件、拍照和打电话。最终用户能够在任何时间、任何地方使用各种服务。这些要求给传统电信网带来巨大冲击，也给电信网提供了新的发展机遇，促使通信技术向宽带化、数字化、综合化、智能化、个人化和全球化的方向发展。1绪论1.1研究背景光纤通信是20世纪70年代初兴起的一门高新技术，它最适合实现大容量、长距离的宽带业务和数字信号的传输。现在，光纤通信的应用范围，除邮电公用通信网外，在CCTV和CATV系统、数据通信系统、公交监控系统、电力通信、铁路通信、军用通信、油田矿井、仪器仪表、遥感遥测和飞机舰艇等方面都得到了极其广泛的应用，许多新的应用还在不断开拓之中。在数字通信系统中，传输数字基带信号的方法有两种：一种是将基带信号经过适当变换后进行传输，即将基带信号对载波进行调制，使其基带信号的频谱移低速光纤通信系统传输码型的设计与实现V到信号通带内，再进行传输，然后在收端用调制器把信道中传输的已调信号还原成基带信号，用这种方式传输的系统称为频带传输系统；另一种是直接传输基带信号，称为基带传输系统。基带传输包含着数字通信技术的许多问题，频带传输是基带信号调制后再传输的，因此频带传输也存在基带问题+基带传输的许多问题，频带传输同样须考虑。如果把调制与解调过程看做是广义信道的一部分，则任何数字传输系统均可等效为基带传输系统。理论上还可证明，任何一个采用线性调制的频带传输系统，总是可以由一个等效的基带传输系统来代替。1.2国内外现状现代通信网的三大支柱是光纤通信、卫星通信和无线电通信，而其中光纤通信是主体，这是因为光纤通信本身具有许多突出的优点：光纤通信速率高、容量大，损耗低，中继距离长，抗电磁干扰，无串音干扰，保密性好，光纤线径细、重量轻、柔软，光纤的原材料资源丰富，用光纤可节约金属材料。是目前互联网的采用的传输媒介。1977年，美国西屋电气公司在亚特兰大成功地进行了世界上第一个光纤通信的现场实验，系统采用GaAlAs（镓铝砷）半导体激光器作光源，多模光纤作传输介质，速率为44.736Mbit/s，传输110km，使光纤通信向实用化迈出了一步。光纤通信作为现代通信的主要支柱之一，在现代电信网中，起着举足轻重的作用。光纤即光导纤维的简称。光纤通信是以光为载频，以光导纤维为传输媒质的一种通信方式。光纤与以往的铜导线相比，具有损耗低，频带宽，无电磁感应等传输特点。因此，人们希望将光纤作为灵活性强，经济的优质传输介质，广泛地应用于数字传输方式和图像通信方式中，这种通信方式在今后非话业务的发展中是不可缺少的。实现低速光纤通信系统中数据传输码型的编码与译码在光纤通信中具有重要意义。由于光纤通信具有一系列优