Кодер и декодер сменно–качественного кода

 

Как известно из подразд. 2.4.5, в данном коде соседние символы не могут быть одинаковыми. Таким образом, при передаче информации бинарными кодами необходимо надлежащим образом производить преобразование передаваемых сообщений.

В схеме кодера, приведенной на рис. 5.8, это решено следующим образом. Кодовая комбинация, подлежащая передаче, записывается в буферный регистр DD1 и при подаче тактовых импульсов от генератора DD2 поступает на входы R установки в исходное положение счетчиков DD3 и DD4.

Таким образом, счетчики DD3 и DD4подсчитывают соответственно число единиц и число нулей, следующих подряд в передаваемой комбинации. Дешифратором DD5при нечетном числе 1 выходы 1, 3, 5, 7 объединяются схемой ИЛИ DD7, этими сигналами подключается генератор DA1, и в канал связи поступают радиоимпульсы с частотой f₁. Все четные выходы дешифраторов DD5 и DD6 объединяются схемой ИЛИ DD8, и в результате создаются условия для подачи в канал связи радиоимпульсов с частотой f₃. Все нечетные выходы
дешифратора DD6объединяются схемой ИЛИ DD9, тем самым обеспечивается поступление в канал связи радиоимпульсов с частотой f₂. Процесс преобразования кодовой комбинации G(x) = 1110010 в сменно–качественный код
F(x) = показан на временных диаграммах рис. 5.9.

Основой декодера (рис. 5.10) являются полосовые фильтры DA1…DA3, которые селектируют радиоимпульсы, поступившие из канала связи, и преобразователи радиоимпульсов в видеоимпульсы DA4…DA6, которые совместно с формирователями DD1…DD3 формируют видеоимпульсы с параметрами, необходимыми для работы элементов ТТЛ. Триггер DD5 формирует зоны логических единиц. Так как каждой временной зоне соответствует активный видеоимпульс, то последовательно поступающие импульсы с выхода схемы ИЛИ DD4 можно использовать в качестве тактовых. С помощью этих импульсов последовательность информационных символов с выхода триггера DD5 записывается в регистр DD6. Процесс преобразования последовательности радиоимпульсов F(x)= в последовательность видеоимпульсов показан на временных диаграммах рис. 5.11.

 

 

Рис. 5.8. Кодер сменно–качественного кода

 

 

Рис. 5.9. Временные диаграммы работы кодера сменно–качественного кода

 

 

 

Рис. 5.10. Декодер сменно–качественного кода

 

 

Рис. 5.11. Временные диаграммы работы декодера
сменно–качественного кода

 

6. Коды для передачи цифровой информации
по последовательным каналам связи

Методы кодирования

Передача информации между двумя достаточно удаленными устройствами требует представления ее в виде последовательного потока бит, характеристики которого зависят от особенностей конкретной системы. Физической основой такой системы является линия связи, которая обычно выполняется в виде витой пары проводов, коаксиального кабеля либо оптического световода. В зависимости от расстояния данные, передаваемые по линии, могут однократно или многократно подвергаться ретрансляции с целью восстановления амплитуды и временных характеристик. Алгоритмы работы передатчика, ретранслятора и приемника определяются выбранным кодом, предназначенным для передачи по линии или линейным кодом. Простейшим линейным кодом является униполярный код типа NRZ (non return to zero, рис. 6.1, а). В этом коде нули представлены отсутствием импульса (напряжение, близкое к нулю), а едини–
цы – наличием импульса. Этот код имеет четыре недостатка:

1) средняя мощность, выделяемая на нагрузочном резисторе R, равна , что в два раза превышает мощность при биполярном кодировании;

2) большинство линий связи сопрягаются с аппаратурой через реактивные элементы, такие как трансформаторы. Поскольку униполярные сигналы всегда содержат постоянную составляющую и значительную долю низкочастотных компонентов в спектре при передаче длинной последовательности единиц, такое сопряжение затруднено или вовсе невозможно – реактивные элементы на достаточно низких частотах представляют собой либо обрыв, либо короткое замыкание;

3) ретрансляторы и приемники способны надежно восстановить синхронизирующую временную сетку только тогда, когда паузы между импульсами не слишком велики. Другими словами, при передаче достаточно большой последовательности нулей, приемник (или ретранслятор) теряет синхронизацию с передатчиком (или ретранслятором);

4) отсутствие возможности оперативной регистрации ошибок, таких как пропадание или появление лишних импульсов из–за помех.

Биполярный сигнал NRZ (рис. 6.1, б) обладает лучшими энергетическими характеристиками. Единица представлена положительным уровнем напряжения, нуль – отрицательным. Средняя мощность равна , т.е. половине средней мощности униполярного сигнала, хотя перепад уровней тот же самый. Остальные три недостатка сохраняются. Для их ликвидации необходимо введение избыточности одним из двух способов:

1) скорость передачи сигналов по линии выбирается большей, чем скорость передачи информации, без использования дополнительных электрических уровней сигналов;

2) скорость передачи сигналов по линии выбирается равной скорости передачи информации, однако вводятся дополнительные электрические уровни сигналов.

Примером кода с избыточностью, введенной согласно способу 1, является код Манчестер–2.

Форма биполярного сигнала при передаче кода Манчестер–2 показана на рис. 6.1, в.

Единица кодируется отрицательным перепадом сигнала в середине битового интервала, нуль – положительным перепадом. На границах битовых интервалов сигнал, если это необходимо, меняет значение, " готовясь" к отображению очередного бита в середине следующего битового интервала. С помощью кода Манчестер–2 решаются сразу все указанные проблемы. Поскольку число положительных и отрицательных импульсов на любом достаточно большом отрезке времени равно (отличается не более чем на один импульс, что не имеет значения), постоянная составляющая равна нулю. Подстройка синхронизма приемника или ретранслятора производится при передаче каждого бита, т.е. снимается проблема рассинхронизации. Спектр сигнала содержит только две логические составляющие F и 2F, где F – скорость передачи информационных бит. Наличие только двух, а не трех или более электрических уровней напряжения позволяет надежно их распознавать (хорошая помехозащищенность).

Второй способ введения избыточности связан с добавлением дополнительных электрических уровней, а в простейшем случае – третьего нулевого уровня.

На рис. 6.1, г приведена форма сигнала с попеременной инверсией знака, так называемого AMI–сигнала (alternative mark inversion). Нули кодируются отсутствием импульсов, а единицы – попеременно положительными и отрицательными импульсами. Постоянная составляющая равна нулю, проблема передачи последовательности единиц отсутствует, обнаруживаются ошибки нарушающие правильную последовательность знакочередующихся сигналов. Единственная оставшаяся проблема – потеря синхронизации при передаче последовательности нулей, как и в коде NRZ. Эта проблема решается очень просто: цепочки нулей передатчик заменяет определенными вставками стандартных временных диаграмм. Коды AMI, в которых цепочка из N нулей заменяется определенной подстановкой, называются BNZS–кодами (bipolar with N zeroes substitution).

В коде B3ZS каждые три последовательно расположенных нуля подменяются либо комбинацией BOV, либо OOV. Символ B обозначает импульс, который отвечает правилам кодирования AMI (совпадает по полярности с предыдущим). Выбор одной из этих двух вставок производится так, чтобы, во-первых, число импульсов B между двумя последовательно расположенными импульсами V было нечетным и, во-вторых, чтобы полярность V чередовалась (рис. 6.1, д).

 

Существуют также другие распространенные коды, такие как CMI, PST, 4B3T и т.п. Все они являются разновидностями кода AMI и созданы с целью минимизации требований к полосе пропускания каналов связи и увеличения обнаруживающей способности по отношению к ошибкам при передаче информации.

 

⇐ Предыдущая123456Следующая ⇒

Поделиться: