低速光纤通信系统传输码型的设计与实现 (2)
光纤通信系统实验指导
ZY1804I光纤通信原理实验系统简介本实验系统是为配合《光纤通信》课程的理论教学，结合目前光纤通信工程技术最新进展，为了提高大专院校学生实际操作和动手能力而研制开发的。
一、产品的系统特点光纤I型实验系统注重产品的系统和功能组成，产品的设计着重体现系统性、先进性、实用性，并根据市场及客户实际需求，充分考虑工艺外观结构、产品的功能和性价比。
整个系统分中央控制器、备用环和光传输三大部分，各自独立又相互关联，所有模块在单独进行实验同时又可系统集联，实验灵活丰富，可设计、可比较、可操作、可观测性强。
整个系统采用2.048M传输速率，既有利于实验观测，又可以模拟实际光纤传输时的各种性能。
实验紧密结合光通信新技术的发展趋势，将波分复用、光时分复用和SDH传输网等新技术都通过实验演示出来，简单易懂。
采用大规模的现场可编程门阵列器件，使得产品的开放性、可升级性强。
同时为了实现自愈环（即备用环）功能以及使学生有更大的开发和操作空间，特意制作了二次开发板，并预留大量的I/O扩展口，可在开发板上独立完成二次开发设计。
所有实验大多采用开关控制，减小了实验操作时的繁琐性。
该实验系统融合了当今的光纤通信技术发展的一些新技术和新器件，并将其融入到光纤通信原理课程当中，同时与通信原理和程控交换课程的部分原理结合，其主要有以下特点：1、实验箱采用“整板+核心板”设计，特殊光器件玻璃罩保护，元器件贴片化，模块元件布局完全对称。
所有的测试钩和连接孔均有标识，深蓝色的电路板，白色丝印使得整个电路板层次性强、美观、大方。
2、实验箱和光纤通信原理教材紧密结合，实验项目和顺序与教材保持完全同步。
通过八个方面全面实验来了解光纤通信的全过程，八个方面分别是：光纤和光缆；通信用光器件（有源器件和无源器件）；光端机(光发、光收端机)；数字光纤通信系统；模拟光纤通信系统；光纤通信新技术；光纤通信测量技术；光纤通信网络。
3、系统采用整板上分模块的设计方式，除了核心板——中央控制器外，还配置了光发端机、光收端机、模拟信号源、数字信号源、数字终端、电话模块、串口通信模块等。
光纤通信实验指导书
光纤通信原理实验教程（第二版）唐修连编著江苏盛泰信通科技发展有限公司光纤通信原理实验教程（第二版）唐修连编著江苏盛泰信通科技发展有限公司前言为了配合有关《光纤通信系统原理》等课程的教学和实验需要，我们研制开发的光纤通信系统原理综合实验箱。
共收入了8个实验，如果实验室配备有光纤通信常用的仪表，还可在此基础上开设更复杂的实验7个。
与该书配套的光纤通信系统原理综合实验箱，置于一个便携式的实验箱内，该系统的突出优点有：1、该实验箱采用模块化设计，波形测试点多，调节点多，有利于学生动手操作实验。
2、系统采用硬件和软件、分列元件和集成器件相结合，有利于对原理的理解。
3、该实验箱还可根据实验者自己的设计来控制，组合各模块完成不同的实验项目。
本实验教程由同完成，由于水平有限，书中缺漏难免，欢迎使用者批评指正。
编著者2000.11目录第一章光纤通信实验系统总体介绍 (1)第二章光纤通信基础实验 (10)实验一、光纤通信实验系统信号发生器单元实验 (10)实验二、中央处理器（CPU）单元实验 (15)实验三、码型变换（CMI）实验 (23)实验四、光发送系统实验 (29)实验五、光接收系统实验 (37)实验六、PCM话路光传输系统实验 (43)实验七、变速率数据光传输实验 (46)实验八、模拟和数字光纤系统综合实验 (51)第三章光纤通信加强实验 (57)实验九、数字光发送接口指标测试实验 (57)1、消光比EXT测试2、平均发送光功率实验十、数字光接收接口指标测试实验 (60)1、灵敏度测试2、动态范围测试实验十一、PCM话路特性测试实验 (62)实验十二、光纤传输特性测量实验 (63)1、光纤损耗的插入测试法2、多模光纤带宽的时域测试法实验十三、光纤无源器件特性测试实验 (65)1、光纤活动连接器2、Y型分路器3、星型耦合器实验十四、图像光纤传输系统实验........ (66)实验十五、波分复用（WDM）光纤通信系统实验 (67)第四章常用光纤通信仪表简介 (69)5.1 光功率计 (69)5.2 稳定光源 (70)5.3 光时域反射仪（OTDR） (74)5.4 误码测试仪 (75)5.5 光纤熔接机 (79)5.6 PCM终端测试仪 (81)第五章光纤通信实验原理电路 (83)第一章光纤通信实验系统总体介绍一、概述本实验系统根据光纤通信系统原理的主要知识点进行实验，结合电子技术和微处理器技术，针对光纤通信系统的典型应用可进行8项实验或示教，实验内容重点突出，内容丰富，有重点的培养实验者的动手能力。
光纤通信实验指导书(含原理)
1．关闭系统电源，按照图6.1.1将1550nm光发射端机的TX1550法兰接口、FC-FC单模尾纤、1550nm光接收端机的RX1550法兰接口连接好。注意收集好器件的防尘帽。
2．打开系统电源，液晶菜单选择“码型变换实验--CMI码设置” 确认，即在P101铆孔输出32KHZ的SW101拨码器设置的8比特周期性序列，如10001000。P103为对应的CMI编码输出。
下面对数字信号5B6B码编码译码进行分析和讨论：
5B6B线路码型是国际电报电话咨询委员会（CCITT）推荐的一种国际通用光纤通信系统中采用的线路码型，也是光纤数字传输系统中最常用的线路码型。
5B6B线路码型有很多优点：码率提高的不多，便于在不中断业务情况下进行误码监测，码型变换电路简单，它是我国及世界各国四次群光纤数字传输系统中最常采用一种码型。
5．注意观测P204测试点对接收的的数据是否与发端的TX1550测试点波形一样。
6．注意观测P115测试点为CMI译码输出波形是否与发端的P101波形一样。
7． SW101拨码器设置其它数字序列组合，对比P103编码输出波形，分析熟悉CMI编码规则。
8．按返回键，液晶菜单选择“码型变换实验—CMI码PN”确认，即在P101铆孔输出32KHZ的15位m序列。
本实验系统主要由两大部分组成：电端机部分、光信道部分。电端机又分为电信号发射和电信号接收两子部分，光信道又可分为光发射端机、光纤、光接收端机三个子部分。在本实验中，涉及的电发射部分有两个功能模块： 8位的自编数据功能和5B6B线路编码功能。5B6B码光纤通信基本组成结构如下图所示：
图6.2.1CMI码光纤通信基本组成结构
3．示波器测试P101、P103铆孔波形，确认有相应的波形输出。
光纤通信系统培训课件
抖动的单位是UI(Unit Interval)
1UI的时间相差非常大，一般用抖动占UI的 相对值来表示。
由于抖动难以完全消除，为保证整个系统正 常工作，根据ITU-T建议和我国国标，抖动 的性能参数主要有：
①输入抖动容限；
②输出抖动；
③抖动转移特性。
7.4光纤损耗和色散对系统的限制
1 光纤通信系统受到光纤损耗的限制，因此 ，我们要在满足系统的性能指标前提下， 最大限度地延长中继距离。 中继距离的估算一般采用ITU-T G.956所建 议的极限值设计法。
( 3 ) STM-64 系 统 在 选 用 SLM 激 光 器 ， 且 选 用 1550nm工作波长区，不加光放大器也不加色散 补偿的情况下，最大无再生距离至多为37km。 超过37km必须加色散补偿措施。
(4) STM-256系统无补偿措施不能用于局间通信， 而且简单的补偿办法也是行不通的，因为仅频率 啁啾引起的波形展宽就可能使脉冲展宽一倍，表 7-4-1估算结果的误差可能大到已经失去了参考 价值。STM-256系统需要光源的外调制、光放大 和色散补偿多重技术同时采用。可见STM-256系 统目前的传输成本不支持其实用化。
(2) 监控信号的传输
在光纤通信监控系统中，监控信号是怎样在主控 站和被控站之间传输呢?目前有两类方式：
一类是在光缆中加金属导线对来传输监控信号， 已经逐渐被淘汰；
另一类是由光纤来传输监控信号。
光纤来传输监控信号又可分为如下两种方式
a 频分复用传输方式。
采用频分方式可有不同的方法，其中一种方法是脉 冲调顶方法。
4
插入比特码是将信码流中每m比特划为一组，然后 在这一组的末尾一位之后插入一个比特码输出， 根 据 插 入 码 的 类 型 分 为 ： mB1P码 ， mB1C码 ， mB1H码。
实验五 CMI编译码原理及CMI码光纤传输系统
实验五CMI编译码原理及CMI码光纤传输系统学号：XXX 姓名：XXX一、实验目的1.了解线路码型的用途2.掌握 CMI 编译码的方法二、实验内容1.CMI 码的光纤传输三、实验仪器1.光纤实验系统 1 台2.光纤跳线 1 根3.示波器1台四、实验原理1.线路码型数字光纤通信与数字电缆通信一样，在其传输信道中，通常不直接传送终端机（例如 PCM 终端机）输出的数字信号，而需要经过码型变换，使之变换成为适合于传输信道传输的码型,称之为线路码型. 在数字电缆通信中, 电缆中传输的线路码型通常为三电平的三阶高密度双极性码 , 即 HDB3 码，它是一种传号以正负极性交替发送的码型。
在数字光纤通信中由于光源不可能发射负的光脉冲，因而不能采用 HDB3 码，只能采用0 1 二电平码。
但简单的二电平码的直流基线会随着信息流中0 1 的不同的组合情况而随机起伏，而直流基线的起伏对接收端判决不利，因此需要进行线路编码以适应光纤线路传输的要求。
线路编码还有另外两个作用：其一是消除随机数字码流中的长连0 和长连 1 码，以便于接收端时钟的提取。
其二是按一定规则进行编码后，也便于在运行中进行误码监测，以及在中继器上进行误码遥测。
2.CMI 码CMI（Coded Mark Inversion）码是典型的字母型平衡码之一。
CMI 在 ITU-T G.703 建议中被规定为 139 264 kbit/s（PDH 的四次群）和 155 520 kbit/s（SDH 的 STM-1）的物理/电气接口的码型。
其变换规则如下表所示：CMI 由于结构均匀，传输性能好，可以用游动数字和的方法监测误码，因此误码监测性能好。
由于它是一种电接口码型，因此有不少139 264 kbit/s 的光纤数字传输系统采用CMI 码作为光线路码型。
除了上述优点外，它不需要重新变换，就可以直接用四次群复接设备送来的CMI 码的电信号去调制光源器件，在接收端把再生还原的CMI 码的电信号直接送给四次群复用设备，而无须电接口和线路码型变换/反变换电路。
光纤通信系统的设计
光纤通信系统设计所谓光纤通信系统，就是将从光源、光检测器、光放大器等有源器件到连接器、隔离器等无源器件通过光纤组合形成具有完整通信功能的系统。
光纤通信系统就传送的信号可以分为模拟光纤系统和数字光纤系统。
模拟光纤系统目前一般只应用于传送广播式的视频信号，最主要的应用是广电的HFC 网。
其他场合一般采用数字光纤系统，它具有传输距离长，传输质量高，噪声不累积等模拟光纤系统无法比拟的特点。
光纤通信系统的设计包括两方面的内容：工程设计和系统设计。
工程设计的主要任务是工程建设中的详细经费预算，设备、线路的具体工程安装细节。
主要内容包括对近期及远期通信业务量的预测；光缆线路路由的选择及确定；光缆线路铺设方式的选择；光缆接续及接头保护措施；光缆线路的防护要求；中继站站址的选择以及建筑方式；光缆线路施工中的注意事项。
系统设计的任务遵循建议规范，采用较为先进成熟的技术，综合考虑系统经济成本，合理选用器件和设备，明确系统的全部技术参数，完成实用系统的集成。
虽然光纤通信系统的形式多样，但在设计时，不管是否有有成熟的标准可循，以下几点是必须考虑的：①传输距离。
②数据速率或信道带宽。
③误码率（数字系统）或载噪比和非线性失真（模拟系统）。
下面分别介绍模拟光纤系统和数字光纤系统的设计。
模拟光纤通信系统多采用副载波复用技术，主要指标有：载噪比CNR(Carrier Noise Ratio)、组合二阶互调失真CSO(Composite Second Order Intermodulation)和组合三阶差拍失真CTB(Composite Triple Beat)。
后两项指标针对多路信道复用的使用情况。
对于模拟的HFC网的设计，主要需要考虑系统的CNR、CTB、CSO指标，其传输距离主要受限于链路的损耗。
在模拟的HFC网中，EDFA的引入可以延长传输距离且对CTB和CSO等非线性指标没有多大的影响，但对CNR影响较大，在系统设计时重点考虑。
光纤通信系统线路码型CMI编译码实验
一、实验目的1、了解线路码型在光纤传输系统中的作用；2、掌握线路码型CMI码的编译码过程；3、了解光纤传输线路码型的选择主要考虑的因素。
二、实验内容1、验证符合光纤传输系统的线路码型；2、观察线路码型的编译码过程。
三、实验仪器1、ZY120FCom23BH1型光纤通信原理实验箱1台2、20MHz双踪模拟示波器1台3、FC-FC单模光跳线1根4、连接导线20根四、实验原理线路码型变换电路主要是适应数字光纤通信传输的需要而设置的，因此，数字光纤通信传输过程的前后必须有线路码型变换与反变换电路。
线路码型是指信道码型，它是将二进制的数字串变换为适合于特定传输媒介的形式。
因此，对于不同的媒介，有不同类型的线路码型。
对于光纤数字传输系统，不仅要考虑其传输媒介光纤的特性，还要考虑光电转换器件即光源器件和光检测器件的特性，例如光纤线路的带宽（色散）特性影响着对线路码型速率变化的选择，光源器件的非线性影响着对线路码型是单极性还是多极性的选择，一般说来，对光纤传输线路码型的选择主要考虑如下要求：（1）比特序列独立性（2）能提供足够的定时信息（3）减小功率谱密度中的高低频分量（4）误码倍增小（5）便于实现不中断业务的误码监测（6）易于在传送主信息（业务信息）的同时，传送监控、公务、数据等维护管理信息，以及区间通信等辅助信号（7）易于实现线路码型的分类以应用场合来分，有用于金属缆线的线路码型（又可细分为同轴电缆用的、对称电缆用的码型等等），无线系统用的线路码型，用于光缆传输系统的码型等。
本实验介绍的CMI线路码型是光线路码型。
以传输信道（或者说调制方式）来分，有基带信道的线路码型和承载（载波）信道的线路码型。
目前光纤传输系统大多采用基带直接调制光信号，对线路码型而言，仍输入基带码型。
以线路码型的电平数来分，有两电平码、三电平码、四电平码以及多电平码。
在光纤传输系统的线路码型一般选用两电平码。
光线路码型应该是两电平、基带、连续运行、固定长度组码。
实验三 光纤通信线路码实验-2
实验三光纤通信线路码实验一、实验目的1、了解光纤通信编译码方式2、了解各种编译码方式的性能3、了解光纤线路码的选码原则4、掌握CMI编码/译码原理二、实验内容1、学习光纤通信编译码方式2、了解各种码型的性能3、掌握光纤线路码的选码原则4、观察CMI编译码的波形5、学习CMI编译码模块的使用三、实验仪器示波器，RC-GT-II型光纤通信实验系统。
四、基本原理（一）、常见光纤线路码1．mBnB码mBnB码又叫分组码(BlockCode)。
其特点是将输入的原始简单二进制码流按m比特分组，形成m比特的码字，然后将每一码字在同样长的时隙内变成n比特的码字输出(取n>1m)。
常见的有1B2B码、3B4B码、4B6B码、5B6B码、5B7B码和6B8B码等等。
由于n>m，2n个nB码字中仅有2m个与mB码字对应，其余不用的nB码字称为禁字。
通常把nB码字中“1”、“0”个数悬殊的码字作为禁字，而且把录用的“1”、“0”个数不均字分成两种模式，并使“1”多的正模式与“0”多的负模式交替出现，这样就消除了线路码的直流电平浮动。
mB码字到nB码字的变换及逆变换是按预定的码表进行的，不同的码表产生不同的线路码性能。
mBnB码中，5B6B码被认为是在编码复杂性和比特冗余度之间最合理的折衷。
它的线路码速只比原始码速增加20％，而变换、反变换电路也不太复杂。
2．mBlP码mBIP码是一类脉冲插入码。
在原始mB码字后插入1比特P码，作为前面m比特码元的奇偶校验比特。
奇偶校验控制可以是奇数性的，也可以是偶数性的。
在偶数控制时，若mB中传号个数为偶数，取P码为“0”；若mB中传号个数为奇数，则取P码为“1”。
奇数性控制可以解决长连“0”问题，使连“0”数≤2m，当阴为奇数时又能使连“1”数≤2m。
偶数性控制不能解决连“0”问题，但便于不中断业务的误码监测。
应当指出，在某些外国产品资料中，线路码的名称不够规范，易造成mBlP码与mBnB的混淆，例如，7B8B码、17B18B码实际上是7B1P码和17B1P码(如图3-1所示)。
光纤通信工程中线路码型的选择
光纤通信工程中线路码型的选择张碧兰(西安邮电学院电信系 ,西安 710061)摘 要 着重介绍了光纤通信工程中线路码型的选择原则与常用线路码型的特点以及如何应用 ,供工程设计时参考使用 。
关键词 光纤通信 线路码型 辅助信息中图分类号 TN929 . 11一个实用化的光纤通信系统是由数字复用设备和光纤传输系统两大部分组成 。
数字 复用设备送出符合接口要求的数字码流至光纤传输系统中的光端机后 ,光端机要进行线 路编码转换成适合于光纤传输的码型 、送入光纤线路 ,这种码型就称为线路码型 ( 或传输 码型) 。
那么 ,光纤为什么不能直接传送数字复用设备送出的码型呢 ? 这主要是由于光源 不可能发送负的光脉冲 ,因而线路码型只能采用“0”、“1”二电平码 ,但简单的二电平码会 随信息流中“0”“、1”的不同组合产生直流基线起伏 ,对接收端的判决不利 ,所以需要进行 线路编码以适应光纤线路传输的要求 。
本文主要介绍选择线路码型的原则和常用线路码 型的特点以及帧结 ,供工程设计中参考使用 。
选择线路码型的原则一般来讲 ,线路码型的选择应满足下列要求 :(1) 便于在中继器和光端机上实现运行误码监测 。
(2) 尽量减少连“0”和连“1”数 ,便于接收端的时钟提取 。
(3) 尽量使“0”“、1”分布均匀 ,使直流基线起伏小 ,便于接收端判决 。
(4) 比特序列独立 ,以适应各种业务的传输要求 。
(5) 便于插入监控 、公务 、数据通信以及区间通信等辅助比特 ,且总码速率增加不多 。
(6) 码型变换电路简单 、功耗低 、成本低 。
1 常用线路码型目前 ,我国光纤通信工程中常用的线路码型有 mB n B 码和 mB1 H/ 1C 码 。
mB n B 码mB n B 码是把原始码流每 m 比特分为一组 ,再把分组码按一定的规则变换成新的 n 2 211 比特码组 ,m 与 n 均为正整数 ,且 n > m ,一般常用 n = m + 1 ,因此 mB n B 码的种类有 1B2B 码 、2B3B 码 、3B4B 码 、5B6B 码 、7B8B 码等等 。
光纤通信实验 实验一 码形变换(CMI) 实验
光纤通信实验实验一 码形变换(CMI)实验选题意义： 在数字通信中，为了某种目的需要，对数字信号进行相应变换，目的是提高传 输的有效性。
通过实验，掌握光纤通信中基本码形变换方法。
要 求：结合相关光纤通信课程，完成实验内容所列条款，写出实验报告。
实验目的： 了解光纤通信采用的码型，掌握CMI 码的特点，了解 CMI 的编解码实现方法。
实验原理： CMI 编码是将“1”交替地用“00”和“11”表示，而“0”则固定用“01”表 示。
解码的过程是：当时钟和信码对齐时，如果输入的是“11”或“00”则输。
，如果输入的是“01”则输出为“0”出为“1”实验仪器及设备：(1) 光纤通信实验台(南京通信工程学院生产)。
(2) 示波器。
实验内容及步骤：(1) 打开交流电源，按下电源输入的 K1，K2 开关，用短接片连接 CMI 跳线（K702）。
(2) 从实验台上键盘按复位键、CMI 编码键，并按确认键；(3) CMI 编码：用示波器观察实验台上的测点 TP109（时钟脉冲），TP111（编码前波形-NRZ 码），TP115（编码后波形-CMI 码）并记录。
(4) CMI解码：用示波器观察 TP504（解码前波形-光纤传送过来的波形），TP507（解码后波形）并记录。
预习要求： 预习光纤通信教材，了解编码电路。
实验报告： 整理各点波形并画出、总结编码方案。
思考题：重新设计一种 CMI编/解码方案。
实验 2 光发送及接收系统实验选题意义：半导体光源体积小、寿命长、工作可靠被广泛用于光纤通信，其工作原理属于注 入电流发光，所以光发送电路是提供适当的电流给半导体光源。
实际应用中，应尽量提高 转换效率及接收放大等。
了解模拟信号和数字信号两种信号的传送。
要 求： 结合相关光纤通信课程，完成实验内容所列条款，写出实验报告。
实验目的：了解光纤通信中光源的发光特性及使用方法，了解光电转换电路。
掌握光发送 所完成的电光变换过程。
通信网课后答案
第一章1、构成现代通信网的要素有哪些它们各自完成什么功能它们之间相互通信通过什么机制实现答：（1）从硬件结构来看：由终端节点、变换节点、业务节点、传输系统构成。
功能：完成接入交换网的控制、管理、运营和维护。
（2）从软件结构来看：它们有信令、协议、控制、管理、计费等。
功能：完成通信协议以及网络管理来实现相互间的协调通信。
（3）通过保持帧同步和位同步、遵守相同的传输体制。
2、在通信网中交换节点主要完成哪些功能无连接网络中交换节点实现交换的方式与面向连接的网络中交换节点的实现方式有什么不同分组交换型网络与电路交换型网络节点实现交换的方式有什么不同答：（1）完成任意入线的信息到指定出线的交换功能（2）无连接型网络不用呼叫处理和记录连接状态，但是面向连接的网络需要。
（3）电路交换的交换节点直接在预先建立的连接上进行处理、时延小，分组交换以“存储—转发”方式工作，时延大。
3、现代通信网为什么要采用分层结构画出对等层之间的通信过程答：（1）降低网络设计的复杂度、方便异构网络间的相互连通、增强网络的可升级性、促进了竞争和设备制造商的分工。
（2）图略第二章1．简述几种主要传输介质的特点及应用场合.双绞线：便宜易安装，抗干扰能力差，复用度不高，带宽窄。
应用场合：电话用户线，局域网中。
同轴电缆：抗干扰强于双绞线，适合高频宽带传输，成本高，不易安装埋设。
应用场合：CATV，光纤同轴混合接入网。
光纤：大容量，体积小，重量轻，低衰减，抗干扰能力强，安全保密性好。
应用场合：接入网，局域网，城域网，广域网。
无线介质：1.无线电：长距离传输，能穿越建筑物，其传输特性与频率有关。
应用场合：公众无线广播，电视发射，无线专用网。
2.微波：在空间沿直线传输。
应用场合：卫星通信，陆地蜂窝，无线接入网，专用网络等.3.红外线：不能穿越同体，短距离，小范围内通信。
应用场合：家电产品，通信接口等。
2．SDH的帧结构由那几部分组成，各起什么作用由段开销SDH，管理单元指针AU-PTR，STM净负荷组成。
通信系统原理综合性、设计性实验设计报告 - CMI码编译码电路的设计与实现
综合性、设计性实验设计报告院系：物理与电信工程学院专业：通信工程题目：CMI码编译码电路的设计与实现一、电路的基本工作原理及结构框图1、 CMI码简介根据CCITT建议，程控数字交换机中CMI码一般作为PCM四次群数字中继接口的码型，全称是传号反转（Coded Mark Inversion）码。
其编码规则是：当为“0”码时，用01表示，当出现“1”码时，交替用00和11表示。
它的优点是：（1）没有直流分量；（2）会频繁出现波型跳变，有很强的时钟分量，利于接受端对时钟信号进行恢复；（3）具有误码监测能力。
但它有因极性反转而引起的译码错误问题。
由于CMI码有上述优点，并且编、译码电路简单，容易实现，因此，在高次群脉冲终端设备中广泛作接口码型，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。
国际电联（ITU）的G.703 建议中，也规定CMI码为PCM四次群的接口码型。
日本电报电话公司在32kb/s及更低速率的光纤通信系统中也采用CMI码。
2、 CMI码编译码电路的设计方案CMI编译码器主要由时钟源电路、序列发生器、CMI编码电路、CMI译码电路五部份组成，其设计框图如下图1所示：由图很清楚地可以看出，振荡器产生原始时钟信号，时钟源则产生各个部分所需要的时钟信号。
序列发生器产生伪随机序列信号，CMI编码器输出相应的CMI码流，进入译码器中，由译码器译出原始序列信号，从而完成CMI的编译码。
二、编、译码电路图1、编码器原理及电路图（1）“1”码编码器的设计原理由上描述可知，当输入“1”时，编码输出交替是“00”、“11”码，因而我们必须在电路中设置一个状态来记住上一次输入“1”是的编码状态，这我们想起了在数电中学习的D触发器。
D触发器的功能是当上升沿来临时，输出端Q将保持输入端D的状态。
当输入的NRZ码为“1”时，在U1A的3端就会输出正相时钟信号，此时D触发器输出状态将会在此时钟周期结束时（即出现“0”到“1”的突变的时候）进行一次状态翻转，从而完成对“1”码编码状态的记忆，同时实现“1”编码时“00”、“11”的交替出现。
实验二 模拟和数字信号光纤传输系统实验
三、实验仪器
1.光纤通信实验系统 1 台。 2.示波器 1 台。 3.光纤跳线 2 根。 4.电话 2 部
四、实验原理
1.模拟信号光纤传输系统 本实验中将模拟信号源输出的正弦波、三角波、方波信号通过光纤进行传输。模拟信号源的电路图如 下：
图中 P400 是输入的方波信号， 输入的方波信号有两种频率可选 1k、 2k。 P401 是三角波的输出端， P410 是正弦波的输出端。 模拟信号也可以通过 PCM 编码后变成数字信号。然后，再送入光发射模块数字信号端进行传输。接 收到信号后再送入 PCM 译码模块，得到模拟信号。这种传输方法将在后面的实验中进行。 2.电话语音光纤传输系统 本实验系统的电话系统采用了热线电话的模式，热线电话的工作模式：其中任意一路摘机后（假定是 甲路） ，另一路将振铃（假定是乙路）而电话甲将送回铃音。当乙路摘机后，双方进入通话状态。当其中
模拟信号源模块正弦波输出p410p500pcm编译码模块一pcm编码输入模拟信号源模块正弦波输出p410p512pcm编译码模块二pcm编码输入pcm编译码模块一pcm编码输出p503p643pcm编码复用解复用模块复用输入一pcm编译码模块二pcm编码输出p507p642pcm编码复用解复用模块复用输入二pcm编码复用解复用模块复用输出p641p2001550nm光发模块数字光发数据输入1550nm光收模块数字信号输出p206p640pcm编码复用解复用模块解复用输入pcm编码复用解复用模块解复用输出一p639p509pcm编译码模块二译码输入pcm编码复用解复用模块解复用输出二p638p506pcm编译码模块一译码输入pcm编码复用解复用模块位时钟输出p644p505pcm编译码模块一pcm译码位时钟pcm编码复用解复用模块位时钟输出p644p510pcm编译码模块二pcm译码位时钟pcm编码复用解复用模块帧同步信号输出p637p504pcm编译码模块一译码帧同步信号pcm编码复用解复用模块帧同步信号输出p637p511pcm编译码模块二译码帧同步信号pcm编译码模块一pcm译码输出p501p515电话甲音频输入pcm编译码模块二pcm译码输出p513p517电话乙音频输入5
光纤通信系统设计
2
第7章 光纤通信系统设计
系统的总体考虑
光纤通信系统/网络的总体设计必须从实际需求出发， 光纤通信网络的设计规划涉及网络拓扑和路由选择、网络 容量确定、业务通路组织、设备线路类型选择、最大中继 距离计算等。
1. 网络拓扑、线路路由选择 2. 网络/系统容量的确定 3. 光纤/光缆选型 4. 透择合适的设备，核实设备的性能指标 5. 光传输设计
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第7章 光纤通信系统设计
【例2】长途光纤系统各部分参数如下：系数速率为 564.992 Mbit/s，码型为 8BIH，光的发射功率 2.7dBm， 接收灵敏度 －34dBm，接收机动态范围 24dB，BER＝ 10-10，设备的富余度 3dB，光缆线路富余度主0.08dB/km, 光缆配线架连接器的损耗为0.5dB/个，光纤损耗为 0.33dB/km，光纤接头损耗为 0.04dB/km，光源采用 MLM－LD，光源谱宽主1.6nm,光纤色散系数为 2.5ps/nm.km,ε光通道功率参数取0.115。试求： （1）对系统进行预算，确定出合适的中继距离范围。 （2）指出该系统是何种因素的限制系统。
（7-8）
其中DSR为S点和R点之间允许的最大色散值，可以从 相关的标准表格中查到，Dm为允许工作波长范围内的最大 光纤色散系数，单位为ps/（nm·km），可取实际光纤色
散分布最大值。
12
第7章 光纤通信系统设计
（1）多纵模激光器(MLM-LD)和发光二极管（LED）
Ld 106 f b Dm
3
第7章 光纤通信系统设计
再生段的设计
光传输设计主要内容是根据应用对传输距离的需求， 确定经济而且可靠工作的光接口，并根据光接口的具体 参数指标进行预算，验证再生段能可靠工作且经济上尽 可能低成本。
光通信中的码型设计与调制技术研究
光通信中的码型设计与调制技术研究光通信作为现代通信领域中的重要技术之一，为高速、大容量数据传输提供了可靠的解决方案。
在光通信系统中，码型设计与调制技术的研究是关键的一环，它对光信号的传输效率、误码率等性能指标有重要影响。
本文将会探讨光通信中码型设计与调制技术的研究现状、应用场景以及未来的发展方向。
首先，码型设计是光通信系统中的核心部分之一。
在数字通信中，码型是用来表达数字信息的一种波形形式。
在光通信中，常见的码型有非归零码型（non-return-to-zero, NRZ）、归零码型（return-to-zero, RZ）以及多级振幅码型（multilevel amplitude modulation, MAM）等。
不同的码型具有不同的特点和适用场景，例如NRZ码型适用于长距离传输，RZ码型适用于高速相干通信系统，而MAM码型则适用于光纤无线混合接入网络。
其次，调制技术是光通信中的另一个关键环节。
调制技术可以将数字信号转化为光信号，以便在光纤中传输。
常用的调制技术包括幅度偏移键控调制（amplitude shift keying, ASK）、频率偏移键控调制（frequency shift keying, FSK）和相位偏移键控调制（phase shift keying, PSK）等。
这些调制技术根据不同的应用场景和系统要求，选择不同的调制方式，以实现信号的高效传输。
在光通信系统中，码型设计与调制技术的研究主要面临以下几个问题。
首先，高速传输对码型设计和调制技术的要求更高。
随着通信需求的增长，传输速率不断提高，对于码型设计和调制技术的研究提出了更高要求。
其次，光信号在光纤中的传输存在非线性效应，这导致信号在传输过程中出现一些失真和衰减，从而影响数据的可靠传输。
因此，研究人员需要通过优化码型设计和调制技术，来提高系统的容错能力和抗干扰能力，减小误码率。
另外，与码型设计相关的信道均衡技术也是重要的研究方向，能够在光通信系统中对不同频率信号的幅度和相位进行均衡，以提高信号的传输质量。
光纤通信系统中扰码_解码器的设计与实现
missio n, Pr oceedings of IEEE, Vo l. 83, O ct . 1959 [ 4] Bey ong G , L ee, Seok Chang , K im , L ow rat e Par allel Scr ambling T echniques for T o day s L ighw ave T r ansmission, IEEE Co mmunicat ion M ag azine, V o l. 33, A pr . 1995 [ 5] L att ice Semico nductor Co rpo ration, 1996 Data Boo k
= 0
( 2)
设一 n 次多项式 : f ( ) = 1 + C1 + … + cn- 1
n- 1
+ Cn
n
( 3) 这个多项式 f( ) 是由( 2) 式完全决定的, 因此 多项式 f( ) 又称为该移位寄存器的特征多项 式。代数学中已经证明对应于一个 n 级移位 寄存器的特征多项式 f ( ) , 当 f ( ) 是本原多 项式时 , 该移位寄存器的输出 a n 为最长线性 移位寄存器序列, 即 m 序列。该 m 序列具有 以下三个特性 : ( 1) m 序列的周期为 2n- 1, 在一个周期 当中, 1 出现 2n- 1次 , 0 出现 2n- 1- 1 次。 ( 2) 首先定义二元 周期序列 an 的 自相 关函数 ; 定义一个映射 :
图 1 n 级线性反馈移位寄存器
* 本文于 1998 年 10 月 9 日收到。 * * 上海交通大学光纤技术研究所
・59・
其中 ci ( i= 1, 2, 3 …n) 是反馈系数。只 取 0、 1 两个值, 0 表示不 参与反馈, 1 表示参 与反馈。 把参与反馈的值模二加后, 送到末级 寄存器, 作为它的输入。输出序列 a n 的前 n 个值 为寄 存器的 初始状 态 ( 0, 1 , 2, …… n- 1) , 后面的值可以用下式表示:
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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8448 kb/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ABSTRACTThis course is designed for the CMI encoding and decoding based on MATLAB. Seriously study the basic rules and principles of the CMI encoding and decoding, design the CMI encoding and decoding of simulation program, and summarizes the main characteristics and properties of the CMI encoding and decoding. In mastering the CMI, on the basis of the basic principle of encoding and decoding, and concrete realization of binary sequence CMI encoding and decoding, completed the design purpose.The CMI code generally as PCM4 times group of digital relay interface and the line type optical fiber transmission system. This type has the dc component, no more level jump, contains rich information regularly, so it is easy to extract a timing signal, the type has a good ability of error correction, is an important type. In high pulse code modulation terminal equipment widely used CMI code as an interface type, the rate is lower than 8448 KB/s optical fiber digital transmission system has also been suggested as a line transmission type. In the CMI encoding input code word pure 00 or 11 yards in the two kinds of results, so for the input 1 state must be memory. At the same time, the coding rate doubled, thus shaping the output clock must have 2 times the input stream. At the decoding end, there are two kinds of synchronous and asynchronous, so the need for synchronization. The design of the synchronization process can be: according to the state of the code word for 10 type does not exist in the input code word, if there are 10 yards, you must adjust the sync. In this function module, can be observed in the CMI in the synchronization process in the process of decoding.Key words：Matlab；Coding；Decoding；CMI；Optical fiber transmission system目录摘要 (I)ABSTRACT (II)前言 (IV)1绪论 (IV)1.1 研究背景 (IV)1.2 国内外现状 (V)1.3 研究内容 (VI)2光纤通信基本原理 (VI)2.1 光纤通信框图 (VI)2.2 本设计的编码译码框图 (VIII)3线路码型基本原理 (X)3.1 传输码型特点 (X)3.2 CMI编码原理 (X)3.3 CMI解码原理 (XI)4仿真实现 (XII)4.1 对二进制序列NRZ码进行CMI编码 (XII)4.2 对自定义CMI码进行解码 (XIV)4.3 对二进制序列NRZ码进行编码再解码还原 (XVI)4.4 本章小结 (XIX)结论 (XX)致谢 (XXI)参考文献 (XXI)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异的特点，因此，光纤通信技术近几年来发展速度之快，应用面之广是通信史上罕见的。
可以说，这种新兴技术，是世界新技术革命的重要标志，又是未来信息社会中各种信息网的主要传输工具。
光纤通信经过30多年的发展，其经历了五个阶段，其中有三代光纤通信系统由试验研究已进入了实用阶段。
数字基带传输系统中，传输码的结构有很多种的。
一般要求传输码要符合信道传输。
比如对于传输频带低端受限的信道，传输码型中应不含直流或低频分量尽量少；还要求码型中高频分量尽量少，以节省传输频带并减小串扰；另外码型中应包含定时信息以便接收端更好的解码；再者要求码具有一定检错能力；还要有高的编码效率、编译码设备应尽量简单等。