Шифратор и дешифратор кода Манчестер–2

 

Сигнал в коде Манчестер–2 может быть получен суммированием по модулю 2 сигналов NRZ и синхросигнала С. Другими словами, сигнал, представленный в коде Манчестер–2, принимает единичные значения в тех интервалах времени, в которых сигналы NRZ и С имеют противоположные логические значения (01 или 10). Вследствие этого схема шифратора кода Манчестер–2 чрезвычайно проста (рис. 6.2).

Временные диаграммы работы шифратора показаны на рис. 6.3. Схема подавления помех (R1C1 и R2C2) предназначена для фильтрации результирующего сигнала от кратковременных импульсов, которые могут возникнуть из–за неидеального совпадения отрицательного фронта сигнала С с отрицательным или положительным фронтом сигнала NRZ.

 

 

Дешифратор кода Манчестер–2 представляет из себя более сложную схему, содержащую формирователь импульсов DD0, счетный триггер DD1 и D–триггер DD2 (рис. 6.4). Как следует из временной диаграммы, приведенной на рис. 6.5, отрицательные импульсы 1 на выходе формирователя импульсов возникают всякий раз, когда сигнал Манчестер–2 меняет свое значение (0 ® 1 или 1 ® 0). Сигнал 2 получают из сигнала 1 с помощью логической схемы. Так как импульс 2 поступает на установочный вход S счетного триггера DD1, то в момент t₀этот триггер обязательно перейдет в единичное состояние и в дальнейшем сигнал С*, снимаемый с его инверсного выхода, будет в точности повторять сигнал С, выдаваемый ПЭВМ.

 

 

Начиная с момента t₁, т.е. по прошествии одного периода тактовых импульсов от момента t₀, код NRZ*, снимаемый с выхода триггера DD2, полностью совпадает с кодом NRZ, поступающим из ПЭВМ на шифратор (с точностью до задержки передачи).

Таким образом, чтобы заставить приемник войти в синхронизм с передатчиком, достаточен переход сигнала на линии NRZ из 0 в 1. Последующая цепочка бит любой длины, передаваемая по линии NRZ, будет в точности повторена на линии NRZ* приемника. Это же относится и к синхросигналам: сигнал С* в точности повторяет исходный сигнал С.

Рассмотрев шифратор и дешифратор кода Манчестер–2, укажем теперь более подробно преимущества данного кода перед кодом NRZ:

1) синхросигнал и информация передаются по одному каналу, в то время как при использовании кода NRZ нужны два канала;

2) диапазон логических частот NRZ начинается от нуля и не превышает половины тактовой частоты (рис. 6.6). Сигнал Манчестер–2 содержит только две логические составляющие и . Постоянная составляющая при
использовании биполярных сигналов равна нулю. Из этого следует, что
приемник кода Манчестер–2 может быть узкополосным и поэтому более
помехоустойчивым;

3) критерием ошибки передачи является наличие постоянного уровня сигнала в течение времени, превышающего один период тактовой частоты (в коде NRZ подобного, критерия не существует). При наличии стартового импульса, равного 1, 5 периода критерий ошибки пересматривается;

4) побитовая синхронизация, рассогласование синхронизации может достигать 25 %, а не 4 % и не зависит от длины посылки;

5) при передаче по волоконно–оптическим линиям связи обеспечивается возможность работы светоизлучающего элемента с двукратной перегрузкой по мощности, так как в среднем 50% времени элемент находится в выключенном состоянии.

 

Недостатком кода Манчестер–2 является удвоенная по сравнению с необходимой пропускная способность.

Заключение

 

 

Дальнейшее развитие теории и техники кодирования и декодирования кодов связано прежде всего, с появлением новых дискретных кодов и расширением сфер их применения. Существенное влияние на процесс в этой области оказывает также и состояние элементной базы. В конспекте лекций применительно к аппаратным методам преобразования кодов рассмотрены некоторые тенденции выполнения кодеров и декодеров на специализированных ИС, микросхемных матрицах ПЗУ, сумматорах и т.д. В ближайшие годы нужно ожидать значительного расширения номенклатуры заказных БИС для преобразования кодов. Что касается преобразователей кодов с параллельным вводом информации, отличающихся повышенным быстродействием, то при их разработке и практической реализации возникают определенные трудности с увеличением разрядности кодов. Эти трудности могут быть преодолены при помощи аппарата автоматизации проектирования цифровых устройств с привлечением ЭВМ. Методика машинного синтеза схем и соответствующее математическое обеспечение в настоящее время разработаны достаточно хорошо и позволяют синтезировать схемы преобразователей кодов практически на любое количество разрядов входного и выходного кодов. Перспективными следует считать программируемые логические матрицы.

Наряду с аппаратными методами совершенствуются и программные способы преобразования кодов. Возможности программных методов существенно расширились с появлением микропроцессоров. В конспекте лекций приведены достаточно четкие алгоритмы процесса преобразования кода в код, которые могут быть использованы при разработке соответствующих программ. В конспекте лекций отмечались ряд ограничений и недостатков, присущих программным методам. Нужно еще добавить, что в программных методах раскрываются лишь алгоритмы преобразования, в то время как аппаратурные методы позволяют проследить все аспекты схемотехнической реализации преобразователей кодов, а это представляет интерес для студентов специальности " автоматика и телемеханика". В целом можно рассчитывать, что для решения подчас сложных задач теории и техники преобразования кодов в ближайшие годы потребуется обращение как к программным, так и к аппаратным методам.

Приведенные в работе схемы не являются единственным решением, а лишь одним из возможных вариантов технического осуществления преобразования кодов.

 

Приложение 1

 

Неприводимые многочлены и их эквиваленты

 

Степень	Многочлен	Двоичная последовательность	Степень	Многочлен	Двоичная последовательность
	x+1			x7+x+1
	x2+x+1		x7+x3+1
	x3+x+1		x7+x3+x2+x+1
x3+x2+1		x7+x4+x3+x2+1
	x4+x+1		x7+x5+x2+x+1
x4+x3+1		x7+x5+x3+x+1
x4+x3+x2+x+1		x7+x6+x3+x+1
	x5+x2+1		x7+x6+x4+x+1
x5+x3+1			x8+x4+x3+x+1
x5+x3+x2+x+1		x8+x4+x3+x2+1
x5+x4+x2+x+1		x8+x5+x3+x+1
x5+x4+x3+x+1		x8+x5+x3+x2+1
x5+x4+x3+x2+1		x8+x6+x5+x2+1
	x6+x+1		x8+x7+x3+x+1
x6+x3+1		x8+x7+x5+x3+1
x6+x4+x2+x+1			x9+x+1
x6+x4+x3+x+1		x9+x4+1
x6+x5+1		x9+x4+x2+x+1
x6+x5+x2+x+1		x9+x4+x3+x+1
x6+x5+x3+x2+1		x9+x5+x4+x+1
x6+x5+x4+x+1		x9+x6+x5+x2+1
x6+x5+x4+x2+1			x10+x3+1

 

 

 

 

Приложение 2	Минимальные многочлены циклических кодов	Минимальные многочлены различных степеней, записанные в виде кодовых комбинаций.
Номер М(х)	M1(x)	M3(x)	M5(x)	M7(x)	M9(x)	M11(x)	M13(x)

 

Приложение 3

 

Параметры циклических кодов БЧХ

 

n	k	s	r	Образующий многочлен

 

 

Литература

 

1. Питерсон У., Уэлдон Э. Коды, исправляющие ошибки. М.: Мир, 1976.

2. Дмитриев В.И. Прикладная теория информации. М.: Высш. шк., 1989. 320 с.

3. Аршинов М.Н., Садовский Л.Е. Коды и математика. М.: Наука, 1983. 144 с.

4. Колесников В.Д., Мирончиков Е.Т. Декодирование циклических кодов. М.: Связь, 1968.

5. Новик А.А. Эффективное кодирование. М.: Энергия, 1965.

6. Хемминг Р.В. Теория кодирования и теория информации. М.: Радио и связь, 1983.

7. Тутевич В.Н. Телемеханика. М.: Высш. шк., 1985. 423 с.

8. Пшеничников А.М., Портнов М.Л. Телемеханические системы на интегральных микросхемах. М.: Энергия, 1977. 296 с.

9. Гуров В.С., Емельянов Г.А., Етрухин Н.Н., Осипов В.Г. Передача дискретной информации и телеграфия. М.: Связь, 1974. 526 с.

10. Мак–Вильямс Ф., Слоэн Н.Дж. Теория кодов исправляющих ошибки. М.: Связь, 1979

11. Касами Т., Токура Н. и др. Теория кодирования. М.: Мир; 1978.

12. Берлекэмп Э. Алгебраическая теория кодирования. М.: Мир, 1971.

13. Блох Э.Л., Зяблов В.В. Обобщенные каскадные коды. М.: Связь, 1976.

14. Марков А.А. Введение в теорию кодирования. М.: Наука, 1982.

15. Шевкопляс Б.В. Микропроцессорные структуры. Инженерные решения: Справочник. М.: Радио и связь, 1990. 512 с.

16. Богданович М.Н. и др. Цифровые интегральные микросхемы: Справочник. Мн.: Беларусь, 1991. 492 с.

17. Пухальский Г.Н., Новосельцева Т.Я. Проектирование дискретных устройств на интегральных микросхемах: Справочник. М.: Радиосвязь, 1990. – 304 с.

 

СОДЕРЖАНИЕ

 

Стр.

ВВЕДЕНИЕ_ 2

1. Коды и кодирование_ 3

1.1. Основные понятия 3

1.2. Цифровые коды_ 6

1.3. Простые двоичные коды_ 13

1.4. Оптимальные коды_ 18

2. Корректирующие коды_ 24

2.1. Основные понятия 24

2.2. Коды с обнаружением ошибок 27

2.3. Коды с обнаружением и исправлением ошибок 34

2.4. Частотные коды_ 67

3. Технические средства преобразования для непомехозащищенных кодов_ 69

3.1. Шифраторы кода в двоичный код_ 69

3.2. Дешифратор двоичного кода в десятичный код_ 73

3.3. Дешифратор двоично–десятичного кода в десятичный_ 78

3.4. Преобразователи двоичного кода в двоично–десятичный код и обратно_ 80

3.5. Преобразователь двоичного кода 8–4–2–1 в самодополняющийся
двоично–десятичный код 2–4–2–1_ 86

3.6. Преобразователь самодополняющего двоично–десятичного кода
2–4–2–1 в двоичный код 8–4–2–1_ 87

3.7. Преобразователь кода Грея в двоичный код и обратно_ 89

3.8. Технические средства кодирования и декодирования эффективных кодов 93

3.9. Схемы равнозначности кодов 95

3.10. Преобразователь параллельного кода в последовательный и обратно_ 98

4. Технические средства кодирования и декодирования корректирующих кодов_ 102

4.1. Кодер и декодер кода с защитой на четность 102

4.2. Кодер и декодер кода с постоянным весом_ 105

4.3. Кодер и декодер кода с двумя проверками на четность 106

4.4. Кодер и декодер кода с повторением_ 108

4.5. Кодер и декодер кода с числом единиц, кратным трем_ 111

4.6. Кодер и декодер инверсного кода 113

4.7. Кодер и декодер корреляционного кода 115

4.8. Кодер и декодер кода Бергера 117

4.9. Кодирующее и декодирующее устройства систематического кода 120

4.10. Кодирующее и декодирующее устройство кода Хемминга 122

4.13. Кодер и декодер итеративного кода 134

4.14. Кодер и декодер рекуррентного кода 137

5. Технические средства кодирования и декодирования частотных кодов_ 140

5.1. Кодер и декодер кода на перестановки_ 140

5.2. Кодер и декодер кода на размещения 143

5.3. Кодер и декодер кода на сочетания 145

5.4. Дешифратор одночастотного кода 147

5.5. Кодер и декодер сменно–качественного кода 148

6. Коды для передачи цифровой информации по последовательным каналам связи_ 153

6.1. Методы кодирования 153

6.2. Шифратор и дешифратор кода Манчестер–2_ 155

Заключение_ 159

Литература_ 163

⇐ Предыдущая123456

Поделиться: