Методы цифрового кодирования

Цифровое кодирование (цифровая основополосная модуляция) служит для передачи цифровых данных через основополосные каналы связи. Цифровые коды обычно отражают технические требования среды передачи, такой как оптический кабель или витая пара. Эти требования уникальны для каждой среды передачи, т.к. каждая из них имеет различную помехозащищенность, полосу пропускания и потери при затухании.

При цифровом кодировании цифровой информации применяют потенциальные и импульсные коды.

В потенциальных кодах для представления логических единиц и нулей используется только значение потенциала сигнала (уровень напряжения), а его перепады, формирующие законченные импульсы, во внимание не принимаются.
Рис. 3.26 Потенциальное кодирование
Рис. 3.26 Потенциальное кодирование

Импульсные коды позволяют представить двоичные данные изменением полярности импульса (рис. 3.27, а) или перепадом напряжения (рис. 3.27, б).

Рис. 3.27 Импульсное кодирование
Рис. 3.27 Импульсное кодирование

Время, затрачиваемое на передачу одного бита (0 или 1) информации, называется битовым интервалом. Длительность битового интервала tсвязана с пропускной способностью канала следующим образом: t= 1/С.

Как известно, при передаче по каналу связи сигнал затухает, и его мощность в точке приема становится значительно ниже мощности исходного сигнала. Также в любом реальном канале связи имеются шумы, которые накладываются на информационный сигнал и могут повлиять на его нормальное распознавание. Понятно, что на приемной стороне наибольшую мощность сигнал сохраняет в центре битового интервала. Поэтому для нормального распознавания сигнала, желательно считывать его значение в центре битового интервала. Для этого передающая и приемная стороны должны иметь высокоточные таймеры, с помощью которых на передающей стороне будут определяться моменты формирования сигналов, а на приемной – моменты считывания значения сигнала. Для качественного распознавания сигнала необходимо, чтобы таймеры передатчика и приемника работали синхронно. Однако понятно, что таймеры могут иметь некоторую погрешность, которая со временем приведет к различию в их показаниях на передающей и приемной стороне. Это в свою очередь вызовет ошибки при приеме битов. Для того чтобы не возникали такие ситуации необходимо поддерживать синхронизацию таймеров передатчика и приемника. Для решения это проблемы в компьютерных сетях используются специальные методы кодирования, позволяющие автоматически выполнять синхронизацию таймеров приемника и передатчика. Такие коды называются самосинхронизирующимися.

При потенциальном кодировании передача длинной последовательности 0 или 1 приводит к появлению в сигнале постоянной составляющей, и частота сигнала будет равна нулю. Каналы связи с большой полосой пропускания имеют нижнюю границу частот, значительно отличающуюся от нуля. Также будет трудно поддерживать синхронизацию между передатчиком и приемником. Поэтому сигнал будет передаваться с большими искажениями, что затруднит его распознавание. При передаче чередующихся 0 и 1 постоянная составляющая отсутствует.

Методы цифрового кодирования оказывают существенное влияние на качество передачи дискретных данных и определяют требуемую пропускную способность среды передачи.

Поэтому к методам цифрового кодирования предъявляют следующие требования:

  • минимизация спектра результирующего сигнала при одной и той же битовой скорости;
  • возможность распознавания и исправления ошибок;
  • поддержка синхронизации между приемником и передатчиком;
  • низкая стоимость реализации.

На принимающей стороне выполняется симметричное декодирование.

В общем случае кодирование может быть двухступенчатым:

  • логическое кодирование;
  • физическое кодирование.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

двенадцать + 3 =