Лекция 4. +)Синхронизация сигнала

Методы кодирования информации с целью синхронизации

Синхронизация передатчика и приемника нужна для того, чтобы приемник точно знал, в какой момент времени заканчивается передача одного бита информации и начинается другой. На больших расстояниях неравномерность скорости распространения сигнала может привести к тому, что бит данных будет пропущен или считан повторно. Например, передатчик передает 10 бит за 1 сек т.е. на каждый бит тратится 0,1 сек. Однако эти биты поступают на приемник в течение 1,1 сек и он считает, что пишло не 10 бит, а 11.

Поэтому в сетях применяются так называемые самосинхронизирующиеся коды, сигналы которых несут для передатчика указания о том, в какой момент времени нужно осуществлять распознавание очередного бита. Любой резкий перепад сигнала может служить хорошим указанием того, что один бит закончился и начался другой.Интервал времени от одного бита до другого это такт.

Рис 1. Методы кодирования.

а) Потенциальный код без возвращения к нулю (Non Return to Zero, NRZ): При передаче длинной последовательности единиц или нулей сигнал на линии не изменяется, поэтому приемник лишен возможности определять по входному сигналу моменты времени, когда поступает очередной бит. Поэтому при высоких скоростях и длинных последовательностях единиц или нулей может привести к считыванию некорректного значения бита.

б) Биполярное кодирование с альтернативной инверсией (Bipolar Alternate Mark Inversion, AMI). В этом методе используются три уровня потенциала - отрицательный, нулевой и положительный. бит 0 – это нулевой потенциал, а бит 1 кодируется либо положительным потенциалом, либо отрицательным, при этом потенциал каждой новой единицы противоположен потенциалу предыдущей.Таким образом, для бит=1 сигнал меняется, а для бит=0 нет. Поэтому длинные последовательности нулей плохо распознаются

в) Биполярный импульсный код, в котором бит 1 положительной полярности, а бит 0 – отрицательной. Каждый бит передается только половину такта, а вторую половину такта импульс отсутствует. Такой код обладает отличными самосинхронизирующими свойствами, но из-за слишком аппаратура, распознающая 3 состояния сигнала дорогая. Поэтому биполярный импульсный код используется редко.

г) Манчестерский код. В локальных сетях Ethernet и Token Ring.он является самым распространенным методом кодирования. В нем для кодирования единиц и нулей используется перепад потенциала. При кодировании каждый такт делится на две части. Первая часть используется для передачи значения бита, а вторая – противоположным значением (перепадом потенциала). Так как сигнал изменяется по крайней мере один раз за такт передачи одного бита данных, то манчестерский код обладает хорошими самосинхронизирующими свойствами. Манчестерский код имеет еще одно преимущество перед биполярным импульсным кодом: в нем используются не три уровня сигнала, а два.

Дополнительно:

д) Потенциальный код 2B1Q

На рис. 5- д показан потенциальный код с четырьмя уровнями сигнала для кодирования данных. Это код 2B1Q, название которого отражает его суть - каждые два бита (2В) передаются за один такт сигналом, имеющим четыре состояния (1Q), Паре бит 00 соответствует потенциал -2,5 В, паре бит 01 соответствует потенциал -0,833 В, паре 11 - потенциал +0,833 В, а паре 10 - потенциал +2,5 В. При этом способе кодирования требуются дополнительные меры по борьбе с длинными последовательностями одинаковых пар бит, так как при этом сигнал превращается в постоянную составляющую. При случайном чередовании бит спектр сигнала в два раза уже, чем у кода NRZ, так как при той же битовой скорости длительность такта увеличивается в два раза. Таким образом, с помощью кода 2B1Q можно по одной и той же линии передавать данные в два раза быстрее, чем с помощью кода AMI или NRZI. Однако для его реализации мощность передатчика должна быть выше, чтобы четыре уровня четко различались приемником на фоне помех.

Дата добавления: 2014-12-07