tes-slides-03
.pdf
|
|
|
1. Кодирование цифровыхифровых данныхданных длядля передачипередачи |
|
|
|
|
|
Особенности линейногоного кодированиякодирования |
|
|
|
|
Необходимость кодирования цифровых данных: |
|
||
|
|
Информационные данные передаются по каналу связи с помощью сигналов |
|
||
|
|
|
(аналоговых или цифровых), для этого данные преобразуются в сигнал |
|
|
|
|
Для передачи цифровых данных цифровыми сигналами могут применяться три |
|||
|
|
|
метода: линейное кодирование, блочное кодирование, скремблирование |
|
|
Лекция 3. |
Информационные данные представляются двоичной последовательностью |
|
|||
Линейное кодирование преобразует последовательность бит в цифровой сигнал |
|||||
|
для эффективной передачи |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
Передача цифровых сигналов |
|
Отправитель |
Получатель |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
Цифровые |
Цифровые |
|
|
|
|
данные |
данные |
|
|
|
|
|
Цифровой сигнал |
|
|
E-mail: albert.abilov@mail.ru |
|
Кодер |
Деодер |
|
|
|
|
|
|
||
Web: http://www.istu.ru/unit/prib/net/edu/teach/ |
|
Цифровой канал связи |
|
||
|
|
|
Рис. 1.1. Принцип линейного кодирования и декодирования |
|
|
Лекция 3. Передача цифровых сигналов |
1 |
Лекция 3. Передача цифровых сигналов |
2 |
||
1. Кодирование цифровых данных для передачи |
|
1. Кодирование цифровыхифровых данныхданных длядля передачипередачи |
|
||
Особенности линейного кодирования |
|
Особенности линейногоного кодированиякодирования |
|
||
Элемент данных и сигнальный элемент: |
|
|
|
|
|
При передаче цифровых данных основной целью является передача элементов |
Два элемента данных |
Четыре элемента данных |
|
||
|
|
|
|||
данных, которые представляют единицу информации (бит) |
|
|
|
|
|
Элементы данных (биты) переносятся сигнальными элементами, каждый из |
|
|
|
|
|
которых является наименьшей единицей цифрового сигнала |
|
|
|
|
|
Иначе говоря, по каналу связи передаются сигнальные элементы, которые несут |
Один сигнальный |
Три сигнальных |
|
||
в себе элементы данных |
|
|
|
||
|
|
элемент |
элемента |
|
|
|
|
|
|
||
Каждый сигнальный элемент переносит r элементов данных (см. рис. 1.2 и 1.3) |
Два бита переносится одним сигнальным |
Четыре бита переносится тремя |
|
||
Один элемент данных |
Один элемент данных |
|
элементом (r = 2) |
сигнальными элементами (r = 4/3) |
|
Рис. 1.3. Примеры передачи данных сигнальными элементами при r = 2 и r = 4/3 |
|
||||
|
|
|
|||
|
|
Элемент данных и сигнальный элемент: |
|
|
|
|
|
При r = 1 один бит информации передается за один такт, т.е. переход из одного |
|||
|
|
|
состояния в другое (всего два состояния сигнала) |
|
|
Один сигнальный |
Два сигнальных |
|
При r = 1/2 один бит информации передается за два такта |
|
|
элемент |
элемента |
|
|||
|
При r = 2 за один такт передается два бита информации (всего четыре состояния |
||||
Один элемент данных (бит) переносится |
Для передачи одного бита необходимо |
|
|||
|
сигнала) |
|
|
||
одним сигнальным элементом (r = 1) |
два сигнальных элемента (r = 1/2) |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Рис. 1.2. Примеры передачи данных сигнальными элементами при r = 1 и r = 1/2 |
|
При r = 4/3 три сигнальных такта кодируют четыре бита (блочное кодирование) |
|||
Лекция 3. Передача цифровых сигналов |
3 |
Лекция 3. Передача цифровых сигналов |
4 |
|
1. Кодирование цифровых данных для передачи |
1. Кодирование цифровыхифровых данныхданных длядля передачипередачи |
|||||
|
Особенности линейного кодирования |
|
Особенности линейногоного кодированиякодирования |
|
|||
Скорости передачи бит/с и бод: |
|
Аналогия в транспортных перевозках для скоростей передачи бит/с и бод: |
|||||
|
При передаче цифровых данных основной целью является передача элементов |
Аналогией является: бод → автомобиль; бит → пассажир; |
|
||||
|
данных (бит), которые представляют единицу информации |
|
Один автомобиль может перевозить одного или более пассажиров |
||||
|
|
|
|||||
|
Информационная скорость N – это количество элементов данных (бит), |
Если за единицу времени каждый авто (бод) с места на место перевозит одного |
|||||
|
передаваемых за 1 сек, измеряется в бит/c |
|
пассажира (бит), то 1000 автомобилей (бод) перевезут 1000 пассажиров (бит) |
||||
|
Сигнальная скорость S – это количество сигнальных элементов, передаваемых за |
Если каждый авто (бод) перевозит 4-х пассажиров (бит), то всего перевозится |
|||||
|
1 сек для представления элементов данных, измеряется в бод |
4000 пассажиров (бит) за то же время, т.е. при том же трафике (сигнальной |
|||||
Один сигнальный элемент может представлять один или более бит данных (чем |
скорости) |
|
|
|
|||
|
больше, тем эффективнее передача) |
|
Трафик, следовательно, требуемая ширина дороги (требуемая полоса |
||||
В большинстве случаев целью является максимизация информационной |
пропускания) определяется скоростью передачи бод, а не бит/с |
||||||
|
скорости при минимизации сигнальной скорости |
|
Соотношение скоростей передачи N (бит/с) и S (бод): |
|
|||
При увеличении информационной скорости обеспечивается передача большего |
Соотношение информационной N и сигнальной S скоростей зависит от r, а также |
||||||
|
объема информации в единицу времени |
|
от структуры информационных данных (последовательности бит) |
||||
При уменьшении сигнальной скорости уменьшаются требования к полосе |
Например, сигнальная скорость S будет отличаться при последовательности |
||||||
|
пропускания канала связи |
|
данных «все нули» или «все единицы» от последовательности чередующихся |
||||
|
Цель линейного кодирования: передача большего объема информации |
«0» и «1» |
Информационные данные ..1111111.. или ..0000000.. |
Сигнальные скорости |
|||
|
используя меньшую полосу пропускания канала связи |
|
Информационные данные ..10101010.. |
разные |
|||
|
Лекция 3. Передача цифровых сигналов |
5 |
|
Лекция 3. Передача цифровых сигналов |
6 |
||
|
1. Кодирование цифровых данных для передачи |
1. Кодирование цифровыхифровых данныхданных длядля передачипередачи |
|||||
|
Особенности линейного кодирования |
|
Особенности линейногоного кодированиякодирования |
|
|||
Соотношение скоростей передачи N (бит/с) и S (бод): |
|
Ширина спектра B цифрового линейного сигнала: |
|
||||
Следовательно, реальная сигнальная скорость S находится в пределах от Smin |
Цифровой сигнал является непериодическим и теоретически его спектр является |
||||||
|
(лучший случай) до Smax (худший случай) в зависимости от последовательности |
непрерывным в бесконечном диапазоне |
|
||||
|
информационных данных |
|
На практике ширина спектра цифрового сигнала ограничивается (гармоники |
||||
Наибольший интерес для передачи данных представляет «золотая середина» и |
высокого порядка не учитываются) и называется эффективной шириной спектра |
||||||
|
принято определять среднюю (average) сигнальную скорость Save: |
Теоретическая ширина спектра цифрового сигнала бесконечна, |
|||||
|
S = c × N × 1 |
|
|
эффективная ширина спектра конечна |
|
||
|
r |
|
Требования к ширине полосы пропускания канала связи определяются |
||||
где S – сигнальная скорость, бод; N – инф. скорость, бит/с; c – |
коэффициент, |
сигнальной скоростью, а не информационной |
|
||||
|
учитывающий структуру информационного потока, может принимать значения |
Чем чаще происходят изменения в сигнале, тем больше ширина его спектра |
|||||
|
от 0 до 1 (c = 0,5 для Save); r – количество бит, представляемых одним |
Требуемая полоса пропускания (Гц) отражает требуемую ширину спектра |
|||||
|
сигнальным элементом |
|
цифрового сигнала и она соответствует сигнальной скорости: |
||||
Пример 1 |
|
||||||
|
|
B = c × N × 1 |
|
||||
При передаче данных один бит представляется одним сигнальным элементом (r = 1). |
|
|
|||||
|
min |
r |
|
||||
Определить среднюю сигнальную скорость при информационной скорости 100 кбит/с. |
|
|
|
||||
При заданной полосе пропускания можно определить максимальную |
|||||||
Решение |
|
||||||
|
информационную скорость (бит/с): |
N max = 1 × B × r |
|
||||
Для Save c = 0,5. Следовательно Save = 0,5 × 100000 × 1 = 50 кбод |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
c |
|
|
|
Лекция 3. Передача цифровых сигналов |
7 |
|
Лекция 3. Передача цифровых сигналов |
8 |
1. Кодирование цифровых данных для передачи |
|
1. Кодирование цифровыхифровых данныхданных длядля передачипередачи |
|||||||
Особенности линейного кодирования |
|
|
Особенности линейногоного кодированиякодирования |
|
|||||
Пример 2 |
|
|
|
Постоянная составляющая линейного сигнала: |
|
||||
Согласно формуле Найквиста для канала без шумов максимальная информационная скорость |
При линейном кодировании сигнал может иметь постоянную составляющую |
||||||||
определяется как Nmax = 2 × B × log 2L. Как формула Найквиста согласуется с |
|
||||||||
|
|
(DC – Direct Current), которая является нежелательной по двум причинам: |
|||||||
предыдущей формулой определения информационной скорости (см. слайд 8)? |
|
Амплитуда |
|
1. В цепях без постоянного тока |
|||||
Решение |
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
(например, с трансформаторными |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Сигнал с L уровнями обеспечивает перенос log2L бит за один такт (сигнальный элемент). |
|
|
|
|
преобразователями) постоянная |
||||
Сигнальные элементы определяются уровнем (каждый уровень соответствует одному |
|
|
|
|
составляющая сигнала отсекается и, |
||||
сигнальному элементу) и для средней скорости c = 0,5. Следовательно: |
|
|
|
|
следовательно, сигнал искажается |
||||
|
Nmax = 1 × B ×r = 2 × B ×log2 L |
|
|
Сигнал с постоянной составляющей |
Время |
2. При наличии в сигнале постоянной |
|||
|
c |
|
|
|
Амплитуда |
|
|
составляющей затрачивается больше |
|
Особенности детектирования сигнала: |
|
|
|
|
|
энергии |
|
||
|
|
|
|
Уровень DC |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|||
При детектировании цифрового сигнала приемник непрерывно оценивает |
|
Например, телефонный канал |
|||||||
|
|
|
|||||||
|
текущее значение среднего уровня принимаемого сигнала за определенный |
|
|
|
обеспечивает передачу сигнала в |
||||
|
интервал и определяет его как пороговый уровень (baseline) |
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
диапазоне 300…3400 |
Гц, т.е. |
|||
В дискретные моменты времени, расположенные посередине сигнального |
|
|
Время |
постоянная составляющая по такому |
|||||
|
интервала, приемник оценивает уровень сигнального элемента и сравнивает с |
|
Сигнал без постоянной составляющей |
|
каналу не передается |
|
|||
|
пороговым уровнем для идентификации сигнального элемента |
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
Каналы с трансформаторной |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|||
Длительные последовательности данных «0» и «1» могли бы смещать |
|
|
Рис. 1.4. Примеры сигналов с |
|
развязкой не обеспечивают передачу |
||||
|
пороговый уровень, однако схемы линейного кодирования это предотвращают |
|
постоянной составляющей и без |
|
постоянного уровня сигнала |
||||
|
Лекция 3. Передача цифровых сигналов |
9 |
|
Лекция 3. Передача цифровых сигналов |
10 |
||||
1. Кодирование цифровых данных для передачи |
|
1. Кодирование цифровыхифровых данныхданных длядля передачипередачи |
|||||||
Особенности линейного кодирования |
|
|
Особенности линейногоного кодированиякодирования |
|
|||||
Самосинхронизация линейного сигнала: |
|
|
|
Пример 3 |
|
|
|
||
Для правильного распознавания принимаемых сигналов интервалы сигнальных |
При цифровой передаче без самосинхронизации тактовая частота приемника на 0,1 % больше |
||||||||
элементов на приеме должны точно совпадать с интервалами на передаче |
|
тактовой частоты передатчика. Сколько бит информации приемник примет за 1 |
|||||||
Приемнику необходимо оценивать каждый сигнальный элемент в центре его |
секунду a) при скорость передачи данных 1 кбит/c? б) при скорости 1 Мбит/с? |
||||||||
|
|
|
|
|
|||||
интервала и даже незначительная разница тактовой частоты приемника и |
|
Решение |
|
|
|
||||
передатчика приводит к ошибкам распознавания сигнальных элементов |
|
Приемник за 1 с зафиксирует на 1/1000 бит больше, чем передавалось за то же время: |
|||||||
|
Интервал передачи |
В примере на рис. 1.5 передается |
а) Передано бит за 1 с → 1000; принято бит за 1 с → 1001 |
|
|||||
|
|
последовательность 10110001, но |
б) Передано бит за 1 с → 1000000; принято бит за 1 с → 1001000 |
|
|||||
|
|
|
|
||||||
|
|
|
принимается – 110111000011, |
т.к. |
|
|
|
|
|
|
|
|
частота приема опережает частоту |
Некоторые дополнительные свойства линейных кодов: |
|
||||
|
Время |
|
передачи |
|
|
||||
|
|
|
|
|
Обнаружение ошибок – некоторые типы линейного кодирования |
||||
На передаче |
Моменты распознавания |
|
Самосинхронизация может |
|
|
||||
|
|
|
|||||||
|
Интервал приема |
|
обеспечиваться по скачкам сигнала |
|
обеспечивают функции обнаружения ошибок на основе деление всех |
||||
|
|
|
комбинаций кода на разрешенные и запрещенные |
|
|||||
|
|
|
с одного уровня на другой |
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
Устойчивость к помехам – рад линейных кодов обеспечивают повышение |
||||
|
|
|
(поэлементная синхронизация) |
|
|||||
|
Время |
|
Каждый «скачек» приемник |
|
|
помехоустойчивости |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
На приеме |
|
|
воспринимает как начало интервала |
|
|
|
|
|
|
|
|
сигнального элемента |
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 1.5. Сбой синхронизации |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Лекция 3. Передача цифровых сигналов |
11 |
|
Лекция 3. Передача цифровых сигналов |
12 |
|
|
|
|
1. Кодирование цифровых данных для передачи |
|
|
|
|
|
|
|
|
1. Кодирование цифровыхифровых данныхданных длядля передачипередачи |
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
Типы линейных кодов |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Униполярный линейныййный кодкод |
|
||||||||||||||
Классификация линейных кодов: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Униполярный код NRZ (без возврата к нулю): |
|
|||||||||||||||||||||
|
|
|
Линейные коды принято разделять на пять основных категорий |
|
|
|
|
|
|
|
В униполярном коде NRZ положительный уровень напряжения определяет бит |
|||||||||||||||||||||
|
|
|
Каждая категория включает один или более типов линейных кодов |
|
|
|
|
|
|
|
|
«1», нулевой уровень напряжения определяет бит «0» |
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
При переходе из одного уровня в другой сигнал не возвращается к нулевому |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
уровню как к промежуточному состоянию |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
Униполярные |
|
|
|
|
NRZ – |
без возврата к нулю |
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
В таком коде расходуется большая нормализованная мощность (мощность, |
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
NRZ – |
без возврата к нулю; |
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
требуемая для передачи одного бит на единицу сопротивления) по сравнению с |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
RZ – c |
возвратом к нулю; |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Полярные |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Манчестерский код |
|
|
|
|
|
|
|
|
полярным кодом |
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Дифференциальный манчестерский код |
|
|
|
|
|
Такой код не нашел практического применения |
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
AMI – |
код с ЧПИ; |
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
Линейные коды |
|
|
|
|
Биполярные |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Амплитуда |
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Псевдотроичный код |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Многоуровневые |
|
|
|
2B/1Q, 8B/6T, 4D-PAM5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
Многопереходные |
|
|
MLT-3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Время |
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 1.6. Классификация линейных кодов |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 1.7. Униполярный код NRZ |
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Лекция 3. Передача цифровых сигналов |
13 |
|
|
|
|
|
|
|
Лекция 3. Передача цифровых сигналов |
14 |
|
|
|
|
1. Кодирование цифровых данных для передачи |
|
|
|
|
1. Кодирование цифровыхифровых данныхданных длядля передачипередачи |
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
Полярные линейные коды |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Полярные линейныее кодыкоды |
|
|
|||||||
Полярный код NRZ (без возврата к нулю): |
|
|
|
|
|
Проблема вариации порогового уровня в полярном коде NRZ |
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
В полярном коде уровни сигнала симметричны относительно нулевого уровня |
|
|
|
Как NRZ-L,так и NRZ-I коды подвержены вариации постоянной составляющей |
||||||||||||||||
|
|
|
Различаю два вида полярного кода NRZ без возврата к нулю: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(baseline – пороговый уровень для детектирования бит) в линейном сигнале, при |
||||||||||
|
|
|
|
NRZ-L (NRZ-Level) – полярный NRZ по уровню, где значение бит определяется |
|
|
|
|
этом код NRZ-L более подвержен вариации, чем код NRZ-I |
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
Для NRZ-L пороговый уровень смещается от нуля всякий раз при появлении как |
|||||||||||||||||
|
|
|
|
уровнем сигнала |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
длинных последовательностей «0» (смещается вверх), так и «1» (смещается |
|
|
||
|
|
|
|
|
Положительное напряжение – бит 0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
вниз). При этом уменьшается вероятность правильного детектирования бит |
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
Отрицательное напряжение – бит 1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Для NRZ-I такая проблема характерна только при появлении длинных |
|
|
|||||||||
|
|
|
|
NRZ-I (NRZ-Invert) – |
|
Амплитуда |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
последовательностей «0», которую можно избежать с дополнительным |
|
|
|||
|
|
|
|
полярный NRZ по инверсии |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
применением блочных кодов |
|
|
||
|
|
|
|
где значение бит |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Проблема синхронизации в полярном коде NRZ |
|
|
||||||
|
|
|
|
определяется инверсией |
NRZ-L |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
уровня сигнала |
|
|
|
|
|
|
|
Время |
|
|
|
|
|
Для NRZ-L вероятность сбоя битовой синхронизации повышается как при |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
Уровень сигнала не |
NRZ-I |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
появлении длительных последовательностей «0», так и «1» из-за длительного |
|||||||
|
|
|
|
|
меняется – бит 0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
отсутствия изменений уровня на линии |
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Время |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
Уровень сигнала меняется |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Для NRZ-I такая проблема характерна только при появлении длинных |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
на противоположный |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
последовательностей «0», т.к. при появлении «1» происходит инвертирование |
||
|
|
|
|
|
(инвертируется) – бит 1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
Нет инверсии – бит 0 |
|
Инверсия – бит 1 |
|
|
|
|
|
|
|
уровня сигнала |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 1.8. Полярный код NRZ |
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Лекция 3. Передача цифровых сигналов |
15 |
|
|
|
|
Лекция 3. Передача цифровых сигналов |
16 |
1. Кодирование цифровых данных для передачи |
1. Кодирование цифровыхифровых данныхданных длядля передачипередачи |
|||||||||
Полярные линейные коды |
|
|
|
Полярные линейныее кодыкоды |
|
|
|
|
||
Средняя сигнальная скорость в полярном коде NRZ |
|
|
Полярный код RZ (с возвратом к нулю): |
|
|
|
|
|||
Для кодов NRZ-L и NRZ-I средняя сигнальная скорость, бод: |
|
Используется три уровня сигнала: отрицательный, положительный и нулевой |
||||||||
Save = N/2 |
|
|
|
Смена уровня в начале битового интервала: |
|
|
|
|
||
Спектр сигнала в полярном коде NRZ |
|
|
|
уровень 0 → уровень +1: |
соответствует биту «1» |
|
|
|
|
|
Для кодов NRZ-L и NRZ-I плотность мощности P (мощности, приходящейся на |
уровень 0 → уровень –1: |
соответствует биту «0» |
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
||||
1 Гц спектра сигнала) показывает распределение энергии сигнала по спектру |
В центре каждого интервала сигнал возвращается к нулевому уровню |
|
||||||||
Основная часть энергии сигнала |
|
|
|
На каждый бит приходится два изменения уровня сигнала |
|
|
||||
сконцентрирована на частотах от 0 до N/2 |
r = 1 |
Bmin = Save |
Save = N/2 |
Требуемая частотная полоса пропускания соответствует сигнальной скорости и в |
||||||
Наличие постоянной составляющей приводит |
два раза превосходит полосу для NRZ |
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
||||
к повышенному расходу энергии |
P |
|
|
|
|
r = 1/2 |
Bmin = Save |
Save = N |
||
Пример 3 |
Bmin |
|
Амплитуда |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
P |
|
|
|
|
|
В коде NRZ информационная скорость N = 10 Мбит/с. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Спектр сигнала |
|
|
|
Спектр сигнала |
|
|
|||
Определить среднюю сигнальную скорость Save и |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
требуемую полосу пропускания Bmin канала связи. |
|
|
f / N |
|
|
|
|
Bmin |
|
|
Решение |
|
|
|
|
Время |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Save = N/2 = 5 Мбод. |
Рис. 1.9. Спектр сигнала кода NRZ |
Такой код не нашел |
|
|
|
|
f / N |
|||
Bmin = Save = 5 МГц. |
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
практического применения |
Рис. 1.10. Полярный код RZ |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Лекция 3. Передача цифровых сигналов |
|
17 |
|
Лекция 3. Передача цифровых сигналов |
|
|
18 |
|||
1. Кодирование цифровых данных для передачи |
1. Кодирование цифровыхифровых данныхданных длядля передачипередачи |
|||||||||
Полярные линейные коды |
|
|
|
Полярные линейныее кодыкоды |
|
|
|
|
||
Манчестерский и дифференциальный манчестерский коды: |
|
Манчестерский и дифференциальный манчестерский коды: |
|
|
||||||
В Манчестерском коде используются два уровня и идеи из кодов RZ и NRZ-L |
Недостаток таких кодов: удвоенная по сравнению с NRZ сигнальная скорость, а |
|||||||||
Бит представляется сменой уровня в середине битового интервала |
|
следовательно и ширина спектра сигнала |
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
уровень +1 → уровень –1 ( отрицательный переход): соответствует биту «0» |
|
Бит «1» |
|
|
|
|
||||
уровень –1 → уровень +1 (положительный переход): соответствует биту «1» |
Бит «0» |
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
||||
Инверсия уровня в середине каждого интервала обеспечивает как |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
синхронизацию, так и представление бит |
|
|
|
|
|
|
r = 1/2 |
Bmin = Save |
Save = N |
|
В дифференциальном Манчестерском коде используются идеи из кодов RZ и |
|
|
|
|||||||
Манчестер- |
|
|
|
|
|
|
||||
NRZ-I. Также обеспечиваются переходы в середине битового интервала, но |
|
|
P |
|
|
|
||||
ский код |
|
Время |
Спектр сигнала |
|
||||||
значение бита определяется наличием перехода в начале битового интервала |
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
||||
есть инверсия уровня в начале интервала: соответствует биту «0» |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
нет инверсии уровня в начале интервала: соответствует биту «1» |
|
Дифферен- |
|
|
|
Bmin |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
В Манчестерском и дифференциальном Манчестерском кодах отсутствуют |
циальный |
|
|
|
|
|
f / N |
|||
вариации порогового уровня и постоянная составляющая равна нулю, так как |
Манчестер- |
|
Время |
|
|
|
||||
ский код |
|
|
|
|
|
|||||
каждый бит интервал имеет положительный и отрицательный уровни |
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
||||
Инверсия уровня в середине битового интервала обеспечивают устойчивую |
Нет инверсии – бит 1 |
Инверсия – бит 0 |
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
||||
битовую синхронизацию |
|
|
Рис. 1.11. Полярные коды: Манчестерский и дифференциальный Манчестерский |
|||||||
|
|
|
|
|||||||
Лекция 3. Передача цифровых сигналов |
|
19 |
|
Лекция 3. Передача цифровых сигналов |
|
|
20 |
|
|
|
|
1. Кодирование цифровых данных для передачи |
|
|
|
|
|
|
|
|
1. Кодирование цифровыхифровых данныхданных длядля передачипередачи |
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
Биполярные линейные коды |
|
|
|
|
|
|
|
|
Биполярные линейныеные кодыкоды |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
Классификация биполярных кодов: |
|
|
|
Характеристики биполярных кодов: |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
Различают два типа биполярных кодов: |
|
|
|
|
|
|
Основная энергия сигнала биполярных кодов сосредоточена вокруг частоты N/2 |
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
Код AMI (Alternate Mark Inversion – код с чередованием полярности импульсов) |
|
|
|
|
|
|
Постоянная составляющая в сигнале биполярного кода отсутствует, т.к. для кода |
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
Псевдотроичный код |
|
|
|
|
|
|
|
|
AMI при длинных последовательностях «1» уровень сигнала поочередно меняет |
|||||||||||||||
|
|
|
В биполярных кодах используется три уровня: положительный, нулевой |
|
|
|
|
|
|
|
|
полярность, при длительных последовательностях «0» сигнал остается нулевой |
|||||||||||||||||
|
|
|
|
отрицательный, при этом один бит представляется нулевым уровнем, а другой |
|
|
|
|
|
(для псевдотроичного кода наоборот) |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
бит – чередованием положительного и отрицательного уровнями |
|
|
|
|
|
|
Код AMI имеет проблемы синхронизации при длительных последовательностях |
||||||||||||||||||
Код AMI: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
«0», проблема решается подстановкой символов (код HDB3) |
|||||||||||||||||||
|
|
|
Нулевой уровень сигнала представляет бит «0». Поочередная смена |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Амплитуда |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
положительных и отрицательных уровней сигнала представляет бит «1» |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
r = 1 |
Bmin = Save Save = N/2 |
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
Псевдотроичный код: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
P |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
Является разновидностью кода AMI |
|
|
|
|
|
|
|
|
AMI |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Спектр сигнала |
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Время |
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
Нулевой уровень сигнала представляет бит «1». Поочередная смена |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
положительных и отрицательных уровней сигнала представляет бит «0» |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Псевдотро- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
Характеристики биполярных кодов: |
|
|
|
|
ичный |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
Время |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
f / N |
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
Биполярные коды имеют такую же сигнальную скорость, как в коде NRZ, но не |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 1.12. Биполярные коды: AMI и псевдотроичный |
|||||||||||||||||
|
|
|
|
имеют постоянной составляющей в сигнале Рис. 1.8. Полярный код NRZ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
Лекция 3. Передача цифровых сигналов |
21 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Лекция 3. Передача цифровых сигналов |
22 |
|
|
|
|
1. Кодирование цифровых данных для передачи |
|
|
|
|
|
|
|
1. Кодирование цифровыхифровых данныхданных длядля передачипередачи |
|
|
|||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
Многоуровневые линейные коды |
|
|
|
|
|
|
|
Многоуровневые линейныенейные кодыкоды |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
Особенности многоуровневых кодов: |
|
|
Код 2B1Q: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
Важной задачей во многих случаях является увеличение информационной |
|
|
|
|
|
|
2B1Q – четырехуровневый код кодирует комбинацию из двух двоичных бит в |
|||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
скорости или уменьшение требуемой полосы пропускания |
|
|
|
|
|
|
|
один из четырех уровней сигнального элемента (m = 2, n = 1, L = 4) |
|
|
|||||||||||||||||||||||
|
|
|
Решение – увеличение количества бит, приходящихся на один бод путем |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Средняя сигнальная скорость для |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Предыдущий уровень: |
Предыдущий уровень: |
|
||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
кодирования блока данных из m бит в блок из n сигнальных элементов с L |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
положительный |
|
|
отрицательный |
|
|
кода 2B1Q равна Save = N/4 |
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
уровнями |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
За один такт (сигнальный |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
След. |
|
Следующий |
|
|
Следующий |
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
Блоки двоичных данных образуют по 2m возможных комбинаций |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
элемент) передается два бита |
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
бит |
|
уровень |
|
|
|
уровень |
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
Блоки из n сигнальных элементов с L уровнями образуют Ln комбинаций |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Избыточность кода отсутствует |
|||||||
|
|
|
При 2m = Ln каждый из блоков данных кодируется в один сигнальный блок |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
При 2m < Ln совокупность информационных комбинаций отображается лишь на |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица переходов |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
часть комбинаций сигнальных элементов, которые называются разрешенными, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
r = 1/2 Bmin = Save |
Save = N/4 |
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
что обеспечивает синхронизацию и обнаружение ошибок |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
При 2m < Ln невозможно корректное кодирование |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
P |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
В общем виде многоуровневый код принято обозначать mBnL, где m – длина |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Спектр сигнала |
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Время |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
двоичного блока (B - binary), n – длина сигнального блока с L уровнями |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
Вместо L используются буквы: B (двоичный) для L = 2; T (троичный) для L = 3; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
f / N |
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
Q (четверичный) – для L = 4; |
|
|
|
|
Пример для первого положительного уровня |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 1.13. Четырехуровневый код 2B1Q |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Лекция 3. Передача цифровых сигналов |
23 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Лекция 3. Передача цифровых сигналов |
24 |
|
|
|
|
1. Кодирование цифровых данных для передачи |
|
|
|
|
1. Кодирование цифровыхифровых данныхданных длядля передачипередачи |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
Многоуровневые линейные коды |
|
|
|
|
|
|
Многоуровневые линейныенейные кодыкоды |
|
|
|
Код |
8B6T: |
|
|
Код |
4D-PAM5: |
|
|
|||||||
|
|
|
Двоичные данные разбиваются на блоки по 8 бит, каждый из которых |
|
|
|
Четырехмерный код с пятиуровневой амплитудно-импульсной модуляцией: |
|
|
|||||
|
|
|
|
транслируется в блоки по 6 троичных (трехуровневых) сигнальных элементов |
|
|
|
|
|
4D – данные передаются сигнальными элементами одновременно по четырем парам; |
||||
|
|
|
Кодовое пространство двоичных блоков 28 = 256, а троичных – 3 6 = 478 |
|
|
|
|
|
PAM5 – каждый сигнальный элемент использует один из пяти уровней напряжения |
|||||
|
|
|
|
Наличие избыточных сигнальных элементов (478 – 256 = 222) обеспечивает |
|
|
|
|
|
(–2, –1, 0, +1, +2), для обнаружения ошибок уровень 0 является запрещенным, а |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
остальные уровни разрешенными |
|
|
||||
|
|
|
|
синхронизацию, баланс постоянной составляющей и обнаружение ошибок |
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
В передающем устройстве, например в сетевой карте, блоки данных по 8 бит |
|
|
|||||
|
|
|
|
Сигнальные блоки имеют вес 0 или +1 (вес – сумма сигнальных элементов в |
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
параллельно поступают на кодер по 8-линейному интерфейсу |
|
|
|||||
|
|
|
|
блоке). Если встречаются подряд два сигнальных блока с весом +1, то второй |
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
Каждый такой байт транслируется в сигнальную группу, состоящую из четырех |
|||||||
|
|
|
|
блок инвертируется (рис. 1.14) |
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4-уровневых сигнальных элементов (это одномерный промежуточный код, |
|
|
||
|
|
|
|
Средняя сигнальная скорость теоретически Save = 1/2 × |
N × 6/8 , на практике она |
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
который можно было бы назвать 8B4Q). Максимальная сигнальная скорость в |
|||||||
|
|
|
|
близка к значению 6N/8 |
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
этом случае равна Smax = N × 4/8 = N/2 |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Затем каждый из четырех сигнальных элементов передается по отдельной паре, |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
т.е. четыре сигнальных элемента из сигнальной группы параллельно передаются |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
по четырем парам (четырехмерная последовательно-параллельная трансляция) |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Максимальная сигнальная скорость таким образом уменьшается в 4 раза и равна |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Smax = N/8 |
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 1.14. Многоуровневый линейный код 8B6T |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Лекция 3. Передача цифровых сигналов |
25 |
|
|
|
|
|
Лекция 3. Передача цифровых сигналов |
26 |
|
|
|
|
|
1. Кодирование цифровых данных для передачи |
|
|
|
|
1. Кодирование цифровыхифровых данныхданных длядля передачипередачи |
||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
Многоуровневые линейные коды |
|
|
|
|
|
|
|
|
Многопереходные линейныеинейные кодыкоды |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
Код 4D-PAM5 : |
|
|
|
|
|
|
|
|
Код |
MLT-3 (Multi-line Transmission) – многопереходный трехуровневый код: |
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
Применяется в стандарте IEEE802.3z (1000Base-T) проводной передачи данных |
|
|
|
NRZ-I и дифференциальный Манчестерский коды для кодирования двоичных |
||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
на скорости 1 Гбит/с по витой медной паре (кабель UTP) |
|
|
|
|
|
|
|
|
данных используют только два правила перехода из одного уровня в другой: есть |
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
инверсия (из «–» в «+» или наоборот), нет инверсии (уровень не меняется) |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
1 Гбит/с |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Амплитуда |
|
|
|
|
|
|
|
|
Если использовать более двух уровней сигнала, то можно применять более двух |
||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
250 Мбит/с |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Пара 1 (125 Мбод/с) |
|
|
|
|
|
правил перехода уровней |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Код MLT-3 использует три уровня сигнала (+V, 0 и –V) и, соответственно, три |
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
правила перехода из одного уровня в другой: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
След. бит: 0 |
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
250 Мбит/с |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Пара 2 (125 Мбод/с) |
|
|
|
|
|
Если следующий бит «0» – |
нет |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
перехода. |
|
След. бит: 1 |
|
|
|
|
|
|
|
След. бит: 1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Если следующий бит «1», а |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
250 Мбит/с |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
текущий уровень не «0» – переход |
|
|
|
|
|
След. бит: 1 |
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Пара 3 (125 Мбод/с) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
на уровень «0» |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Если следующий бит «1», а |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Последний |
|
Последний |
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
250 Мбит/с |
|
|
|
|
|
|
|
|
текущий уровень «0» – переход на |
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ненулевой |
|
ненулевой |
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Пара 4 (125 Мбод/с) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
уровень, инверсный по |
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
След. бит: 0 |
уровень: |
|
уровень: |
След. бит: 0 |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
отношению к последнему |
|
|
|
+V |
|
–V |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ненулевому уровню |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 1.15. Многоуровневый код 4D-PAM5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 1.16. Диаграмма состояний для кодаMLT-3 |
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
Лекция 3. Передача цифровых сигналов |
27 |
|
|
|
|
|
Лекция 3. Передача цифровых сигналов |
28 |
|
|
|
|
1. Кодирование цифровых данных для передачи |
|
|
|
|
1. Кодирование цифровыхифровых данныхданных длядля передачипередачи |
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
Многопереходные линейные коды |
|
|
|
|
|
|
|
|
Сравнительные характеристикирактеристики линейныхлинейных кодовкодов |
|
|
|||||
Код |
MLT-3: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
Наихудшим сценарием является длинная последовательность данных «1», при |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
Категория |
Тип |
Ширина |
Характеристика |
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
которой формируется периодический сигнал с периодом четыре бит-интервала |
|
|
|
|
|
|
спектра |
|
|
|
||||||
|
|
|
|
При грубой аппроксимации |
|
|
|
|
|
|
Униполярные |
NRZ |
B=N/2 |
Простой, без самосинхр. при длинных 0 или 1, DC |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
сигнала можно добиться |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
NRZ-L |
B=N/2 |
Без самосинхр. при длинных 0 или 1, DC |
|
|
|
|
|
|
|
низкой сигнальной скорости |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Полярные |
NRZ-I |
B=N/2 |
Без самосинхр. при длинных 0, DC |
|
|
|||||
|
|
|
|
Применяется в стандарте |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
Время |
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
IEEE802.3u (100Base-TX) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Бифазные |
B=N |
Самосинхр., без DC, большая ширина спектра |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
проводной передачи данных |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Типичный случай |
|
|
|
|
|
Биполярные |
AMI |
B=N/2 |
Без самосинхр. при длинных 0, DC |
|
|
|||||
|
|
|
|
на скорости 100 Мбит/с по |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
витой медной паре (кабель |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2B1Q |
B=N/4 |
Без самосинхр. при длинных 00 или 11 |
|
|
|
|
|
|
UTP) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Многоуровневые |
8B6T |
B=3N/4 |
Самосинхр., без DC |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4D-PAM5 |
B=N/8 |
Самосинхр., без DC, малая ширина спектра |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
Время |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Многопереходные |
MLT-3 |
B=N/3 |
Без самосинхр. при длинных 0 |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
Худший случай |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
DC – наличие постоянной составляющей |
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
Рис. 1.17. Примеры сигнала для кода MLT-3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Лекция 3. Передача цифровых сигналов |
29 |
|
|
|
|
|
|
Лекция 3. Передача цифровых сигналов |
30 |
|
|
|
|
1. Кодирование цифровых данных для передачи |
|
|
|
|
|
1. Кодирование цифровыхифровых данныхданных длядля передачипередачи |
|||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
Блочные коды |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Блочные коды |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
Свойства блочных кодов: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4B/5B: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
Для надежной битовой синхронизации и обнаружения ошибок вводится |
|
|
|
|
Код 4B/5B разработан для применения совместно с кодом NRZ-I, т.к. NRZ-I не |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
избыточность в блоке двоичных символов данных с помощью блочного |
|
|
|
|
|
обеспечивает самосинхронизацию при длинных последовательностях “0” |
|||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
кодирования |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Код 4B/5B исключает последовательности, содержащие более 2-х нулей |
|||||||||||||||
|
|
|
Блочный кодер преобразует блок двоичных данных из m бит в блок из n бит, где |
|
|
|
|
Блочный 5-битный код не содержит комбинации с более чем одним нулевым |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
n > m. Общее обозначение блочного кода: nB/mB (например, 4B/5B) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
битом слева, а также комбинации с более чем двумя нулевыми битами справа |
||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
Блочный код отличается в обозначении от многоуровнего кода наличием |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
наклонной черты “/” (4B/5B – |
блочный код; 8B6T - многоуровневый код) |
|
|
|
Передатчик |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Приемник |
|
||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Деление потока n-битные на блоки |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
Блочное кодирование включает три |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
m бит |
|
|
m бит |
|
|
m бит |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
шага: разделение потока на блоки, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
замена блоков, формирование потока |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Первый шаг:последовательность бит |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Цифровой сигнал |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Замена |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
данных делится на блоки длиной m |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
mB на nB |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
Второй шаг: m-битные блоки |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4B/5B |
|
|
NRZ-I |
|
|
|
|
|
NRZ-I |
|
|
4B/5B |
|
|||
|
|
|
|
заменяются на n-битные блоки |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
кодирование |
|
|
кодирование |
|
|
Канал связи |
|
|
декодир-ние |
|
|
декодир-ние |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
Третий шаг: n-битные блоки |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
n бит |
|
n бит |
|
|
n бит |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
объединяются в общий поток |
|
|
|
|
Объединение n-битных блоков в поток |
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 1.19. Применение кода 4B/5B совместно с кодом NRZ-I |
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
Рис. 1.18. Принцип блочного кодирования |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
Лекция 3. Передача цифровых сигналов |
|
|
|
31 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Лекция 3. Передача цифровых сигналов |
32 |
1. Кодирование цифровых данных для передачи |
1. Кодирование цифровыхифровых данныхданных длядля передачипередачи |
|||||||
Блочные коды |
|
|
Блочные коды |
|
|
|
||
4B/5B: |
|
|
8B/10B: |
|
|
|
|
|
Код 4B/5B решает проблему битовой самосинхронизации, однако он |
Код 8B/10B по своему назначению сходен с кодом 4B/5B, но отличается |
|||||||
способствует увеличению сигнальной скорости кода NRZ-I |
|
количеством бит блока на входе (8 бит) и выходе (10 бит) кодера |
||||||
Избыточность увеличивает сигнальную скорость на 20 % |
|
Блочный код 8B/10B реализуется комбинацией блочных кодов 5B/6B и 3B/4B |
||||||
Блочный код 4B/5B не устраняет постоянную составляющую в коде NRZ-I |
Наиболее значимые 5 бит из 8 битного блока подаются на 5B/6B кодер, |
|||||||
Если наличие постоянной составляющей в сигнале не допустимо, то |
остальные 3 бита подаются на 3B/4B кодер |
|
|
|||||
используются бифазные или биполярные коды |
|
Для предотвращения длинных последовательностей “0” или “1” используется |
||||||
4-битные блоки |
|
|
контролер паритета, который превышение количества “0” |
над “1” или наоборот |
||||
|
|
|
При появлении большой диспропорции элементов контроллер инвертирует их |
|||||
|
|
|
Избыточная группа |
Кодер 8B/10B |
|
|
||
|
|
|
комбинаций в блоке |
|
|
|
|
|
|
|
|
равна 210 – 2 8 =768 |
|
Кодер |
|
|
|
|
|
|
обнаружения ошибок |
|
|
|
||
|
|
|
|
5B/6B |
|
|
||
|
|
|
8-битные блоки |
|
Контроллер |
10-битные блоки |
||
|
|
|
|
|
паритета |
|||
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
Кодер |
|
|
|
|
|
|
|
|
3B/4B |
|
|
|
5-битные блоки |
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 1.20. Кодирование в коде 4B/5B |
|
|
Рис. 1.21. Кодирование в коде 8B/10B |
|
||||
Лекция 3. Передача цифровых сигналов |
33 |
|
Лекция 3. Передача цифровых сигналов |
34 |
||||
1. Кодирование цифровых данных для передачи |
1. Кодирование цифровыхифровых данныхданных длядля передачипередачи |
|||||||
Коды с подстановкой элементов |
|
Коды с подстановкойой элементовэлементов |
|
|
||||
Подстановка элементов: |
|
|
HDB3: |
|
|
|
|
|
Бифазные типы (Манчестерские) кодов требуют широкую полосу канала, а |
Является модифицированным AMI кодом, использующим три правила |
|||||||
комбинации блочного и NRZ кодов приводят к наличию ненулевого постоянного |
перестановки элементов |
|
|
|
||||
уровня сигнала (DC), поэтому непригодны для линий большой протяженности |
Если после последней подстановки и до следующей длиной паузы количество |
|||||||
Сигнал с биполярным AMI кодом имеет узкий спектр без постоянного уровня |
ненулевых импульсов (единиц) четное, то пауза заменяется комбинацией B00V, если |
|||||||
сигнала и более пригоден для длинных линий, однако незащищен от длинных |
нечетное, то комбинацией 000V |
|
|
|||||
Полярность импульса B всегда противоположна предшествующему импульсу |
||||||||
последовательностей “0” |
|
|
||||||
|
|
Для длинных линий |
Полярность импульса V всегда совпадает с полярностью предшествующего импульса |
|||||
|
|
|
|
|
|
|||
Система |
Система |
может быть |
|
Первая |
Вторая |
Третья |
||
передачи |
приема |
пригоден код HDB3 |
|
подстановка |
подстановка |
подстановка |
||
Кодированный сигнал |
|
HDB3 – это |
|
|
|
|
|
|
|
|
модифицированный |
|
|
|
|
|
|
Код HDB3 |
Код HDB3 |
AMI код с |
|
|
|
|
|
|
Рис. 1.22. Применение модифицированного AMI |
подстановкой |
|
|
|
|
|
||
HDB3: |
|
символов |
|
|
|
|
|
|
Код HDB3 (High-Density Bipolar 3) является биполярным кодом высокой |
|
|
|
|
|
|||
плотности 3-го порядка, в котором любая последовательность 4-х нулей |
Чет |
|
Чет Нечет |
Чет |
Чет |
|||
заменяется на последовательность 000V или B00V для поддержания симметрии |
|
Рис. 1.23. Кодирование в коде HDB3 |
|
|||||
Лекция 3. Передача цифровых сигналов |
35 |
|
Лекция 3. Передача цифровых сигналов |
36 |
|
2. Аналого-цифровое преобразование сигналов |
|
2. Аналого-цифровоеовое преобразованиепреобразование сигналовсигналов |
|
||||||
|
Импульсно-кодовая модуляция (ИКМ) |
|
|
Импульсно-кодовая модуляциямодуляция ((ИКМИКМ)) |
|
|||||
Назначение ИКМ: |
|
|
|
Основная идея ИКМ: |
|
|
|
|||
Кодирование цифровых данных предназначено для их преобразования в |
ИКМ кодер выполняет три основных функции: |
|
|
|||||||
|
цифровой сигнал с целью эффективной передачи |
|
|
|
Дискретизация |
|
|
|
||
Передача информации с помощью цифровых сигналов является более |
|
|
Квантование |
Квантованный сигнал |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
эффективной по сравнению с аналоговыми сигналами |
|
|
|
Кодирование |
|
|
|
||
|
На длинных линиях сигнал более подвержен затуханию |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
Усилители вносят искажения |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Передача аналоговой информации (речь) на длинной дистанции целесообразнее |
|
|
ИКМ кодер |
|
|
|
||||
|
осуществлять с помощью цифровых сигналов |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Одним из наиболее распространенным видом модуляции для передачи |
|
|
Дискрети- |
Квантова- |
Кодиро- |
|
||||
|
информации на большие расстояния является Импульсно-кодовая модуляция |
|
|
зация |
ние |
вание |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Цифровые данные |
|
Идея цифровизации сигнала возникла в телефонной связи для эффективной |
Аналоговый сигнал |
|
|
|
||||||
|
передачи речевой информации |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Импульсно-кодовая модуляция (Pulse code modulation – PCM) базируется на |
|
|
|
|
|
|
|||
|
преобразовании аналогового сигнала в цифровой посредством дискретизации, |
|
|
|
|
|
|
|||
|
квантования и кодирования |
|
|
|
|
ИКМ сигнал |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 1.24. Основные элементы ИКМ кодера |
|
||
|
|
Лекция 3. Передача цифровых сигналов |
37 |
|
|
Лекция 3. Передача цифровых сигналов |
38 |
|||
|
2. Аналого-цифровое преобразование сигналов |
|
2. Аналого-цифровоеовое преобразованиепреобразование сигналовсигналов |
|
||||||
|
Импульсно-кодовая модуляция (ИКМ) |
|
|
Импульсно-кодовая модуляциямодуляция ((ИКМИКМ)) |
|
|||||
Дискретизация: |
|
|
|
Дискретизация: |
|
|
|
|||
Дискретизация использует Амплитудно-Импульсную Модуляцию (АИМ), при |
Существует два метода дискретизации по времени: |
|
||||||||
|
которой генерируется последовательность импульсов через равные интервалы с |
|
АИМ-1 (Амплиткдно-импульсная модуляция 1-го типа) |
|
||||||
|
амплитудами, повторяющими исходный аналоговый сигнал |
|
АИМ-2 (Амплитудно-импульсная модуляция 2-го типа) |
|
||||||
|
Аналоговый сигнал дискретизируется каждые TS сек., где TS – дискр. интервал |
|
АИМ-1 – мгновенные значения амплитуды импульсов повторяет мгновенные |
|||||||
|
Частота дискретизации обратно пропорциональна дискр. интервалу: fS = 1/TS |
|
значения амплитуды исходного непрерывного сигнала |
|
||||||
|
|
Амплитуда |
|
|
|
АИМ-2 – амплитуда каждого отчета неизменна и равна значению непрерывного |
||||
|
Амплитуда |
|
|
|
сигнала в момент начала отчета |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
TS |
|
|
|
|
Амплитуда |
|
|
|
|
|
|
|
Амплитуда |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
Аналоговый сигнал |
|
Аналоговый сигнал |
|
|
|
Время |
|
Время |
|
|
Время |
|
|
Время |
|
|
Аналоговый |
АИМ сигнал |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
сигнал |
|
|
|
|
Рис. 1.26. АИМ-1 |
|
Рис. 1.27. АИМ-2 |
|
|
|
Рис. 1.25. Принцип АИМ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Лекция 3. Передача цифровых сигналов |
39 |
|
|
Лекция 3. Передача цифровых сигналов |
40 |