Kodowanie sygnałów

01.02.2008

Kodowanie

• Jest to dostosowanie reprezentacji informacji

do postaci możliwej do przesłania w medium

– W przewodzie jest to odpowiednie napięcie,

częstotliwość

– W światłowodzie jest to odpowiednia długość fali

• Jest stosowanych co najmniej kilka różnych systemów kodowania

bitów - każdy z nich ma swoje

• wady i zalety, i jest stosowany w innych sytuacjach.

• Cztery najczęsciej stosowane kodowania:

• 1) NRZ-L (

Non Return to Zero

) kody proste

• 2) NRZI
• 3) Manchester kody różnicowe
• 4) Manchester różnicowy

NRZ-L

• dwa różne napięcia dla bitów 0 i 1,
• napięcie jest stałe w czasie 1 bitu (nie ma

przejścia, powrotu do zera),

• np. stan wysoki (stałe dodatnie): 1; stan niski

(brak): 0,

• częściej dodatnie napięcie dla jednego i

przeciwne dla drugiego bitu.

NRZ-I

• bez powrotu do zera,odwrócone przy bicie =

1,

• napięcie jest stałe w czasie 1 bitu,
• stan bitu jest odwzorowany jako zmiana

sygnału lub jej brak na początku okresu

trwania bitu,

• jeżeli następnym bitem jest 1 - to zmieniamy

wartości sygnału,

• brak zmiany oznacza bit 0.

NRZ - właściwości

• zalety:

– prosta realizacja,
– dobre wykorzystanie pasma,

• wady:

– składowa stała,
– brak mechanizmów synchronizacji,
– nie jest często stosowana w transmisji danych

samodzielnie,

• często łączona z innymi technikami kodowania.

Dwufazowy kod Manchester

(Manchester encoding)

• polega na zmianie napięcia w przewodzie w

środku (w połowie) przesyłanego bitu,

• zmiana oznacza dane i określa zegar,
• kod posiada własność samosynchronizacji,
• odbiornik bez problemu rozpozna środek bitu i

dopasuje swój zegar,

• zmiana ze stanu L -> H to bit1,
• zmiana z H -> L to bit 0,
• używany w standardzie IEEE 802.3 10 Mb/s.

Dwufazowy różnicowy kod

Manchester (differential Manchester)

• przejście w połowie przesyłanego bitu do przekazania

zegara nadajnika,

• "0" zaznacza się zmianą napięcia na początku

przesłanego bitu (okresu czasu przypadającego na

transmisję bitu),

• "1" oznacza brak zmiany,
• za to, jaki bit kodujemy odpowiada zmiana (bądź jej

brak) na początku kodowanego bitu, Jeżeli następuje

zmiana sygnału, to oznacza, iż kodowanym bitem jest

zero, natomiast brak zmiany oznacza jedynkę

Kody dwufazowe - właściwości:

• wady:

– częste zmiany sygnału, jedna lub dwie na każdy bit,

– szybkość modulacji 2 razy większa niż przy NZR,

– wymaga szerokiego pasma,

• zalety:

– dobra synchronizacja i pewne przenoszenie sygnału

taktującego nadajnika,

– brak składowej stałej nawet w krótkich odcinkach

czasu,

– wykrywanie błędów - brak koniecznej zmiany w

środku okresu.

Kodowanie różnicowe:

• sygnał określa różnice między bitami a nie sam

stan bitu,

• bardziej niezawodne wykrywanie zmian niż

poziomów,

• przy złożonych modelach kodowania jest

niebezpieczeństwo całkowitej utraty

znaczenia danych.

Kody wielopoziomowe binarne

• Kod wielopoziomowy binarny – więcej niż dwa

poziomy sygnału

• Dwupolarny – AMI (Bipolar – Alternate Mark

Inversion)

• bit 0 to brak napięcia,
• bit 1 to impuls dodatni lub ujemny, impulsy są

naprzemiennego znaku,

dwubiegunowy MLT3,

• bit 0 to sygnał bez zmian (kod różnicowy),
• bit 1 to impulsy cykliczne +1,0-1,0,+1,0...

Cechy kodów wielopoziomowych

• synchronizacja przy ciągu zer jest tracona,
• brak składowej stałej w długich okresach,
• niskie pasmo częstotliwości,
• łatwe wykrywanie błędów.

Kodowanie 4B/5B

• ciągi 4-bitowe są reprezentowane przez ciągi

5-bitowe,

• część symboli używana jest do funkcji

kontrolnych, przykładowo, aby uzyskać 100

Mb/s musi osiągnąć częstotliwość 125 MHz.

HDB3

• W kodzie HDB-3 jedynkom sygnału binarnego przyporządkowane są

na zmianę impulsy B+ i B- sygnału bipolarnego, jeżeli między

dwoma jedynkami występuje mniej niż cztery zera. W przeciwnym

wypadku każda sekwencja czterech kolejnych zer jest zastępowana

ciągiem sygnałów bipolarnych o postaci 000V lub B00V, gdzie

poszczególne symbole oznaczają

0-brak impulsu,

B-impuls o polaryzacji przeciwnej do polaryzacji poprzedniego impulsu.

V-zakłócenie, czyli impuls o tej samej polaryzacji, co poprzedni impuls

B, dodany tak, by każdy impuls V miał polaryzacje przeciwną niż

poprzedni.

• 1. na każdy sygnał 0 w sekwencji zer na wejściu o długości nie większej niż

3 układ odpowiada sygnałem 0,

2. na każdy sygnał 1 układ odpowiada sygnałem B+(B-), jeżeli poprzednim

sygnałem wyjściowym (pomijając sygnały 0) był sygnał B-(B+),

3. na każdą sekwencje 0000 na wejściu układ odpowiada:

- sekwencją 000B+(000B-) w przypadku gdy sygnał B+(B-) był odpowiedzią

na sygnał poprzedzający bezpośrednio sekwencje 0000 na wejściu, a

sygnał nie B-(B+) był odpowiedzią na ostatnie zero poprzedniej sekwencji

0000 na wejściu;

- sekwencją B+00B+(B-00B-) w przypadku, gdy sygnał B+(B-) był

odpowiedzią na sygnał poprzedzający bezpośrednio sekwencje 0000 na

wejściu, a sygnał B-(B+) był odpowiedzią na ostatnie zero poprzedniej

sekwencji 0000 na wejściu;