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3编码仿真4
3.1无编码仿真4
3.22b3b编码仿真4
3.34b5b编码仿真5
3.44b6b编码仿真5
3.5分析对比其仿真...............................................................................................5
3.6小结5
4编码效率研究6
4.1编码效率分析6
4.2编码效率程序思路8
4.3编码效率程序9
4.4编码效率仿真分析11
4.5小结13
7结论20
致谢21
参考文献22
附录23
1引言
随着科技的发展,计算机和数字媒体技术发生了日新月异的变化,随着这种变化人们对于视频通话等高带宽业务要求也越来越高。
在快速增长的高带宽业务需求下,促进了通信技术的发展。
由于骨干网采用的光纤结构,其光纤容量已经达到Gb/s,甚至达到了Tb/s,基本能满足新兴高带宽业务的带宽要求。
然而接入网由于成本敏感,成本由用户承担,所以发展滞后,这便成为了整个网络系统的瓶颈。
所有运营商拓展新业务都为了盈利,在不久的将来,新的商业模式将进一步推动带宽需求的增长。
其次,接入网系统整体投资巨大,回报周期长,分配网络投资和终端投资是整个网络投资中的关键部分;
因此,尽可能保护分配网络投资,最大化用户终端价值,对加速运营商赢利来说,意义重大。
又由于接入网的费用需要用户自己负担,所以并不会所有用户都支持自己的接入网升级,这次研究就是为了解决怎么使得新老用户共存且使它们之间的互相干扰变的最低这个问题,所以这次研究对于接入网的升级,甚至对于整个网络的发展都具有重要的意义。
光纤接入网是以光纤为传输介质,利用光波作为载波传输信号的接入网。
光网络由光线路终端(OLT)、光网络单元(ONU)和光分配网络(ODN)组成,光网络又分成有源光网络和无源光网络。
所谓的无源光网络就是说在光线路终端(OLT)和光网络单元(ONU)之间的光分配网络(ONU)均由无源光器件组成,没有任何有源电子设备的接入。
无源光网络的升级有波长升级,空分升级以及速率升级。
波长升级是指在现有的系统中给更高级的光网络单元(ONU)分配新的上下行波长。
空分升级是指在中心局和分路器之间部署新的光纤网络。
速率升级是指在原有的网络结构下,在系统中放入能在高速工作的光网络单元(ONU),同时光线路终端(OLT)也要升级为能在两种速率下工作。
在这次的毕业设计中,我们主要解决速率升级,并提出一些可行的方案。
2概述
2.1无源光网络
无源光网络(PON)技术是最新发展的点到多点的光纤接入技术。
无源光网络由光线路终端(OLT)、光网络单元(ONU)和光分配网络(ODN)组成。
一般其下行采用TDM广播方式、上行采用TDMA(时分多址接入)方式,而且可以灵活地组成树型、星型、总线型等拓扑结构(典型结构为树形结构),PON的本质特征就是ODN全部由无源光器件组成,不包含任何有源电子器件。
这样避免了外部设备的电磁干扰和雷电影响,减少了线路和外部设备的故障率,简化了供电配置和网管复杂度,提高了系统可靠性,同时节省了维护成本,是电信维护部门长期期待的技术,越来越受到业界的关注和重视,发展非常迅猛。
与点到点的有源光网络相比,PON技术的主要特点在于维护简单,成本较低(节省光纤和光接口)和较高的传输带宽,其高性能价格比的特点会使其在很长时间内保持竞争优势,PON一直视被为接入网未来的发展方向。
PON的本质特征就是ODN全部由无源光器件组成,不包含任何有源电子器件。
与点到点的有源光网络相比,PON技术的主要特点在于维护简单,成。
本较低(节省光纤和光接口)和较高的传输带宽,其高性能价格比的特点会使其在很长时间内保持竞争优势,PON一直视被为接入网未来的发展方向。
PON带宽分配技术是整个接入网技术的核心,带宽分配算法是重中之重。
带宽分配方式有两种,一种是静态带宽分配方式,另一种是动态带宽分配方式,相比于结构简单的静态带宽分配方式,动态带宽分配方式能根据用户的需求而更改带宽分配情况,提高带宽的使用效率。
2.2本设计方案思路
怎么编写带宽分配算法使得新老用户都能获得自己需要的服务要求,而且新老用户之间的干扰降至最低。
在发送数据时,可以使新老用户的数据同时发送,然后新老用户可以在用户终端前通过滤波器来分离各自需要的数据。
然后,这样它们之间必然存在一定的干扰,如果不消除干扰,用户也不能获得满意的数据。
干扰降至最低的方法就是在低频带中尽量不出现新用户所需数据而在高频带中尽量都是新用户数据。
因此我们想到了在低频压制的码型,所谓的低频压制就是出现的高频尽可能的多,即在码型中0和1数量接近并且最好穿插频繁使得0和1之间的跳变多那么就达到了低频压制效果。
那么我们首先对一些已有的码型进行对比分析,看看它们各自对于升级要求的满足程度,找出相近的码型再做详细的分析,得到编码思路。
那么众所周知,曼彻斯特码型是低频压制效果最好的,下面简单介绍一下曼彻斯特码型。
曼彻斯特编码又称相位编码,是一个同步时钟编码,具有同步能力以及良好的抗干扰能力,但是每个码元被调制成两个电平,传输效率只有50%,过于低下,常用于局域网传输。
我们参考了斯坦福的编码,编码实现升级,它用的是插入比特的方法,首先先把数据分成很多的处理窗,然后再在处理窗里面分出很多单元,单元中的一些固定位置是插入比特也就是并非实际信号的比特,插入比特究竟是插入比特“0”还是比特“1”要根据处理窗的频谱分析结果决定。
它的码型构造比较麻烦,复杂。
并不适用于PON的升级。
我们需要想出另外一种码型,受到了斯坦福编码的影响我们想到了nbmb编码,就是用m个比特来承载n比特信息(m>
n),但是并非预留固定位置插入码型。
这种编码省去了斯坦福的在固定位置插入比特的复杂性。
例如4b6b,就是在6比特中64种组合中的16种对应原始的4比特数据,传输效率有66.7%。
但是这并不是很理想,我们还要继续实验,通过模拟分析数据寻找出一个最为合适的码型。
在寻找到了合适的码型后,我们要对原始码型和译后码型进行分析,找出他们之间相互对应的关系,编写出程序。
那么既然曼彻斯特码型在低频压制的效果是最好的,那么我们可以借鉴其编码类型编写出一种低频压制效果好的,同时传输效率又比较高的码型。
大家都知道曼彻斯特码型在低频段有着很好的抑制效果,然而由于其低下的传输效率使得其并不能成为升级PON的编码技术。
2.3技术指标
编码结果要求低频压制,编码码型要求0和1数量接近并且0和1之间的跳变次数多。
2.4编码思路
首先我们先进行新信号的编码,观察其频谱图有没有低频压制以及压制的效果如何,其次我们将原有的旧信号和编译好的新信号一起混合,观察并记录混合信号的眼图,其次我们将混合信号进行滤波并且观察记录滤波后的频谱图和眼图,并对滤波前的进行比较,分析。
3编码仿真
3.1无编码
无编码是指不对原始信号进行编码,主要起对比作用
无编码程序:
n=15;
%PRBSlength=(2^n)
k=4;
%线路速率比为2^k
g=2*2^(n-k);
%g表示滤波范围
c=idinput(2^n,'
prbs'
[],[0,1]);
%这条语句的意思是生成一个长度为2^n的伪随机码
c=c.'
;
disp(c)
m=fft(c);
%将c序列进行快速傅里叶变换以便观察它的频谱图
subplot(2,2,1);
plot(10*log(abs(m)));
%图1是无编码码的频谱图
b=idinput(2^(n-k),'
%b是一个长度为2^(n-k)的低速信号
b=b.'
b=[b,b];
%将b的长度扩展成两倍
f=zeros(2^(n),1);
%f是混合信号,长度为2^(n)
i=1;
while(i<
2^n+1)
f(i)=c(i)+b(ceil(i/(2^k)));
%将c信号和b信号相加并且赋值给混合信号
i=i+1;
end
l=fft(f);
%将混合信号进行傅里叶变换
d=zeros(2^k,2^(n-k));
%d是看眼图用的,将混合信号赋值到这个d矩阵中方便观察眼图
j=1;
while(j<
2^(n-k)+1)
i=1;
while(i<
2^k+1)
d(i,j)=f(i+2^k*j-2^k);
i=i+1;
end
j=j+1;
subplot(2,2,2);
plot(d);
%图2是combinedsignal眼图
%滤波
fori=g:
1:
2^n-g+2%因为傅里叶变换后成对称性,所以要左右滤波
l(i)=l(i)/100;
%滤波效果定为20dB
f=fft(l)/(2^(n));
f=abs(f);
subplot(2,2,3);
plot(10*log(abs(l)));
%图3是combinedsignal滤波后的频谱图
d=zeros(2^k,2^(n-k));
%d是看眼图用的
2^(n-k)+1)
%d是看眼图用的,将滤波后混合信号赋值给d矩阵,以便观察眼图
j=j+1;
subplot(2,2,4);
%图4是混合信号滤波后的眼图
程序仿真效果
从仿真效果来看伪随机码没有低频压制效果,眼图及其不清晰
3.22b3b编码
2b3b对应关系表
十进制数
2b
3b
00
001
1
01
010
2
10
101
3
11
110
2b3b程序
%PRBSlength=(2^n)
%g表示滤波范围
a=idinput(2^n,'
a=a.'
c=ones(1.5*2^n,1);
%这条语句说的是定义c的长度为a的1.5倍
i=2;
j=2;
z=0;
while(i<
2^n);
%在伪随机码长度下进行编译
z=2*a(i-1)+a(i);
%将2比特码转化成十进制码
disp(z);
%查看转化结果
ifz==0;
%如果z等于0,即2比特码为00,那么根据对应关系3比特码为001
c(j-1)=0;
c(j)=0;
c(j+1)=1;
elseifz==1;
%如果z等于1,即2比特码为01,那么根据对应关系3比特码为010
c(j-1)=0;
c(j)=1;
c(j+1)=0;
elseifz==2;
%如果z等于2,即2比特码为10,那么根据对应关系3比特码为101
c(j-1)=1;
elseifz==3;
%如果z等于3,即2比特码为11,那么根据对应关系3比特码为110
i=i+2;
%因为我们是将一串伪随机码分成2比特进行编译,所以这里进行一个加2运算
j=j+3;
%由于我们是将2比特编译成为3比特,所以要进行加3运算
c=c.'
%图1是2b3b编码的频谱图
[],[0,1]);
%将b的长度扩展成两倍
f=zeros(6*2^(n-2),1);
%f是混合信号,长度为6*2^(n-2)
6*2^(n-2)+1)
%将混合信号进行傅里叶变换
d=zeros(6*2^k,2^(n-k-2));
2^(n-k-2)+1)
6*2^k+1)
d(i,j)=f(i+6*2^k*j-6*2^k);
subplot(2,2,2);
1:
6*2^(n-2)-g+2%因为傅里叶变换后成对称性,所以要左右滤波
l(i)=l(i)/100;
f=fft(l)/(6*2^(n-2));
d=zeros(6*2^k,2^(n-k-2));
%d是看眼图用的,将滤波后混合信号赋值给d矩阵,以便观察眼图
3.34b5b编码
4b5b编码要求,在编译后的5比特码中必须为含有2个1或者3个1的码,而且尽量不出现连续出现0或者连续出现1
4b5b对应关系表
4b
5b
0000
01010
8
1000
10100
0001
00101
9
1001
10101
0010
00110
10
1010
10110
0011
01011
11
1011
10011
4
0100
01100
12
1100
10001
5
0101
01101
13
1101
11001
6
0110
01110
14
1110
11010
7
0111
01001
15
1111
10010
4b5b程序
c=ones(5*2^(n-2),1);
%这条语句说的是定义c的长度为a的1.25倍
z=8*a(i-1)+4*a(i)+2*a(i+1)+a(i+2);
%将4比特码转化成十进制码
%如果z等于0,即4比特码为0000,那么根据对应关系5比特码为01010
c(j+2)=1;
c(j+3)=0;
elseifz==3;
%如果z等于3,即4比特码为0011,那么根据对应关系5比特码为01011
c(j+3)=1;
elseifz==7;
%如果z等于7,即4比特码为0111,那么根据对应关系5比特码为01001
c(j+2)=0;
elseifz==12;
%如果z等于12,即4比特码为1100,那么根据对应关系5比特码为10001
elseifz==15;
%如果z等于15,即4比特码为1111,那么根据对应关系5比特码为10010
elseif(z>
=1&
&
z<
=2)||(z>
=4&
=6)||(z>
=8&
=10)
%如果z等于1,或者2,或者4,或者5,或者6,或者8,或者9,或者10,那么与其相对应的5
%比特码为a(i-1)a(i)1a(i+1)a(i+2)
c(j-1)=a(i-1);
c(j)=a(i);
c(j+2)=a(i+1);
c(j+3)=a(i+2);
else%否则z等于其他,那么对应的5比特码为a(i-1)a(i)0a(i+1)a(i+2)
i=i+4;
%因为我们是将一串伪随机码分成4比特进行编译,所以这里进行一个加4运算
j=j+5;
%由于我们是将4比特编译成为5比特,所以要进行加5运算
subplot(2,2
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