Линейные коды ВОСПИ.

При цифровых методах обработки сигналов электросвязи (телефонных, телевизионных, радиовещания и т.д.) используются цифровые сигналы, в которых для представления “единиц” и “нулей” двоичных данных применяются ступенчатые импульсы. Однако для передачи таких цифровых сигналов на большие расстояния используется более сложный формат. При этом вводят понятие линейного кода (модуляционный код, код передачи, код системы связи).

На рис. 2.14 показано несколько распространенных линейных кодов. Каждому биту данных ставится в соответствие определенный период сигнала, который контролируется таймером. Таймером служит постоянная цепочка импульсов, задающая временной интервал для основной системы (рис 2.14а). Информация о времени важна для приемника ВОСПИ, одна из целей которого – восстановление сигнала в первоначальном состоянии. Приемник имеет три варианта информации о времени:

а) передаваемые данные содержат информацию об импульсах таймера, т.е. линейный код включает в себя внутреннюю синхронизацию;

б) информация об импульсах таймера должна передаваться по другой линии, что не всегда приемлемо;

в) приемник может обеспечивать собственную синхронизацию во времени независимо от импульсов таймеров передатчика.

Код NRZ (NonReturntoZero) – это код без возврата к нулю при передаче следующих друг за другом данных (рис. 2.14б). Этот код аналогичен нормальным цифровым данным. Сигнал максимален в 1 и минимален в 0.

Код RZ (ReturntoZero) – это код с возвратом к нулю. Для представления “1” данных уровень сигнала высокий в течение половины периода бита, а затем становится низким в оставшейся части периода (рис. 2.14в).

Рис. 2.14

В коде МАНЧЕСТЕР используется изменение уровня сигнала в середине каждого битового периода. Для “1” первая половина периода соответствует высокому уровню сигнала, а вторая – низкому. В представлении “0” – наоборот (рис. 2.14г).

При приеме и обработке поступившего группового сигнала должно быть обеспечено выделение тактовой частоты. Если предположить, что в качестве линейного кода используется код NRZ или RZ, то при приеме сигнала, в котором отсутствуют или крайне редко встречаются единичные символы, выделить тактовую частоту оказывается невозможным. При использовании кода NRZ тактовую частоту невозможно выделить и тогда, когда редко передаются нулевые символы.

Чтобы обеспечить надежное выделение тактовой частоты при приеме информационных последовательностей в формате NRZ и RZ, эти последовательности следует предварительно преобразовать, уровняв число единичных и нулевых символов, т.е. определенным образом закодировать.

Для этого используется метод скремблирования, суть которого состоит в том, что символы каждой последовательности складываются “по модулю 2” с псевдослучайной последовательностью. При сложении “по модулю 2” выполняются следующие логические операции: 0+0=0; 0+1=1+0=1; 1+1=0. Псевдослучайная последовательность характеризуется определенным алгоритмом построения, при котором периодически повторяется конечная заданная последовательность (слово), имеющая структуру, близкую к структуре случайного сигнала.

При приеме сигнала проводится обратное преобразование – дескремблирование. Использование метода скремблирования обеспечивает возможность выделения тактовой частоты независимо от вида каждой информационной последовательности, но не позволяет контролировать правильность принимаемого сигнала из-за невозможности выделения ошибочно принятых символов в сигнале без перерыва связи.

Преимуществом кода МАНЧЕСТЕР является свойство самосинхронизации при любой информационной последовательности, простота обнаружения ошибок, сбалансированность по постоянной составляющей. Этот код используется с наибольшим эффектом при мультиплексировании нескольких каналов передачи информации в одном световоде. Для одноканальной связи вполне достаточными являются коды NRZ и RZ.

Говоря о скорости системы передачи информации, необходимо понимать разницу между скоростью передачи данных и скоростью передачи сигнала. Скорость передачи данных – это число бит данных, переданных за одну секунду. Скорость сигнала – это число символов, передаваемых за одну секунду. Она выражается в бодах. Скорость сигнала и скорость передачи данных могут совпадать или не совпадать в зависимости от используемого кода. В коде NRZ, использующем один символ для предоставления одного бита, названные скорости совпадают. В коде МАНЧЕСТЕР уже два символа представляют один бит, а скорость в бодах в два раза больше скорости в битах. Здесь для передачи потока данных в 10 Мбит/с требуется линия связи с пропускной способностью 20 Мбод.

Таким образом, скорость передачи символов, т.е. скорость в бодах является наиболее точным показателем скоростных характеристик системы передачи информации.