Квантування сигналу за рівнем та нелінійне квантування

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Лінійні коди цифрових систем передачі

1. Вимоги до лінійних кодів

Вибір виду лінійного коду (коду передачі) залежить насамперед від типу використовуваної для передачі лінії зв'язку. Лінійний сигнал може відрізнятися від початкового коду тривалістю імпульсів, полярністю, кількістю можливих рівнів, тактовою частотою (швидкістю передачі) і т.д. Разом з тим під час вибору і побудови того або іншого коду враховують ряд властивостей, які повинен мати цей код (лінійний сигнал):

- енергетичний спектр лінійного коду має бути як можна більш вузькосмуговим, що спрощує корекцію лінійного сигналу на приймальній стороні та дозволяє збільшити довжину регенераційної ділянки. Крім того, ослаблення високочастотних складових знижує перехідні впливи між парами симетричного кабелю, а під час використання в ЦЛТ коаксіальних кабелів зменшує власні шуми на вході регенератора;

- зміст низькочастотних компонентів має бути мінімальним, що знижує флуктуацію рівня сигналу;

- форма лінійного сигналу має забезпечувати досить просте виділення з прийнятого сигналу складової тактової частоти, необхідної для тактової синхронізації приймального генераторного устаткування;

- можливо більш низька швидкість передачі лінійного сигналу, що знижує вимоги до вузькосмуговості лінії зв'язку;

- код має бути достатньою мірою завадостійким (із заданою середньою потужністю сигналу в лінії має забезпечуватися припустима імовірність помилки в умовах впливу завад, які неможливо усунути);

- структура коду має забезпечувати виявлення помилок у процесі експлуатації за рахунок виявлення порушення структури коду без використання додаткової інформації, переданої по лінійному тракту. Тому пристрої виявлення помилок мають бути достатньо простими;

- надмірність коду має бути мінімально можливою;

- відсутність у лінійному коді постійної складової, що усуває зміни середнього рівня сигналу та дозволяє використовувати лінійні узгоджуючі трансформатори для поділу лінійного сигналу і струму дистанційного живлення. Лінійний трансформатор не має вносити істотних перекручувань форми лінійного сигналу, наявність яких збільшує імовірність помилки;

- бажано, щоб методи перетворення і перетворювачі двійкового коду в лінійний на передавальній і зворотне перетворення на приймальній сторонах всіх кінцевих і проміжних пунктів були достатньо простими.

Зазначеним вимогам повною мірою не відповідає жоден з відомих лінійних кодів. Тому в різних ЦСП перетворення двійкового RZ або NRZ коду в лінійний сигнал можуть розрізнятися алгоритмом формування кодових груп, основою коду, кількістю рівнів сигналу. У залежності від цього тактова частота (швидкість передачі) може зберігатися незмінною, або змінюватися у бік збільшення або зменшення.

2. Елементи відеоімпульсного сигналу

Лінійні коди формуються з окремих елементів відеоімпульсного сигналу. Як елементи відеоімпульсного сигналу використовуються з'єднання відеоімпульсів і пауз всередині тактового інтервалу, що відводиться для передачі одиничного елемента (розряду, символу, біту) сигналу. Розглянемо варіанти елементів відеоімпульсного сигналу під час виконання таких умов:

- імпульси прямокутні;

- тривалість імпульсів ф дорівнює T₀ або 0,5T₀ (T₀ - тривалість тактового інтервалу);

- передній фронт імпульсів збігається з початком або із серединою тактового інтервалу;

- амплітуда імпульсів дорівнює A/2;

Цим умовам відповідають дев'ять елементів відеоімпульсного сигналу, наведені на рис. 1.



Рисунок 1

Використовуючи для передачі інформаційних «1» і «0» комбінації будь-яких двох із наведених відеоімпульсних сигналів можна створити C²₉=36 варіантів лінійних сигналів.

Важливими параметрами лінійних кодів є:

- P_е ? середня потужність елемента сигналу;

- P_т ? середнє значення потужності складової тактової частоти (ТЧ) у лінійному сигналі при рівній імовірності передачі «1» і «0», тобто за умови P(1)=P(0)=0,5;

- ? коефіцієнт стійкості ознак ТЧ за різних можливих імовірностях передачі «1» і «0». Для кодів із K_Т=0 з метою забезпечення тактової синхронізації необхідно передбачати заходи для підвищення стійкості ознак ТЧ.

У табл. 1 наведено кілька варіантів лінійних кодів і значення їхніх параметрів P_е, P_т, К_т.

Таблиця 1

Елементи відеоімпульсних сигналів	Pе	Pт	Kт
	S1(t)

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

S2

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

A2	0,5	0
	S3(t)

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

S4

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

A2	1	1
	S5(t)

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

S9

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

A2/8	0,5	1
	S5(t)/ S6(t)

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

S9

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

A2/8	0,5	0
	S1(t)/ S2(t)

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

S4

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

A2/2	0,62	0,5
	S1(t)

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

S9

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

A2/4	0,25	0

З наведеної табл. 1 випливає, що найбільшу потужність, а, отже, і максимальну завадостійкість, мають лінійні коди, що використовують взаємно протилежні елементи (S₁(t) і S₂(t); S₃(t) і S₄(t)). У всіх інших наведених сигналів потенційна перешкодозахищеність нижче максимальної на 3…9 дБ.

Найбільш ефективним є біімпульсний код (його елементи S₃(t) і S₄(t)), параметри якого (P_е, P_т, K_т) вище аналогічних параметрів усіх лінійних кодів з елементами, що наведені в табл. 1 Очевидним недоліком біімпульсного коду є двократне збільшення швидкості передачі, а, отже, і розширення спектра сигналу порівняно з кодом NRZ.

Усі лінійні коди зручно розділити на коди, формування яких не призводить до зміни тактової частоти, і коди, формування яких супроводжується зміною тактової частоти.

3. Лінійні коди зі збереженням тактової частоти

Можливі два варіанти лінійних кодів зі збереженням тактової частоти. Перший з них припускає перетворення двійкового коду (RZ або NRZ) з пасивною паузою у двійково-симетричний код з активною паузою, у якому «1» і «0» відображуються імпульсами взаємопротилежної полярності (елементи і ). Недоліком такого коду є зміна постійної складової в часі (плавання «базової» лінії) через появу довгих послідовностей «нулів» і «одиниць».

Другий варіант припускає перетворення уніполярного двійкового коду в квазітрійковий код (код з чергуванням полярності імпульсів - ЧПІ). У цьому трирівневому коді одиниці передаються імпульсами з полярністю, що чергуються, (елементи /), а нулі передаються у вигляді пробілів (пасивних пауз елемент). Тривалість імпульсів звичайно вибирається такою, щоб дорівнювала половині тактового інтервалу (, ).

Перевагами коду ЧПІ є:

- відсутність у його спектрі постійної складової;

- концентрація спектра в області , що забезпечує для сигналу з ЧПІ в порівнянні з уніполярним двійковим сигналом зниження міжсимвольних перекручувань;

- спроможність виявляти помилки за ознакою порушення чергування полярності імпульсів;

- простота перетворення уніполярного двійкового коду в ЧПІ і коду ЧПІ в уніполярний двійковий код RZ. Перетворення коду ЧПІ в код RZ здійснюється шляхом двонапівперіодного випрямлення.

Функціональна схема перетворювача двійкового коду в код ЧПІ, що використовувалася в перших зразках ЦСП ІКМ-30, наведена на рис. 2.

Рисунок 2

Груповий уніполярний двійковий сигнал у коді RZ подається на вхід тригера з рахунковим входом (ТТ1). Цей тригер переключається з появою на його вході чергової «1» ІКМ-сигналу і тим самим по черзі відмикає схеми І1 і І2 по одному з входів (входи 1). На входи 2 схем I1 і I2 подається напруга з прямого (на І1) і з інверсного (на І2) виходів тригера Т2, початковий стан якого може бути довільним. Припустимо, що він зведений. Тоді на вхід 2 схеми I1 із прямого виходу Т2 надходить високий потенціал, що відмикає I2 по входу 2, а на вхід 2 схеми I2 з інверсного виходу Т2 надходить низький потенціал, що замикає I2 по входу 2.

Під час надходження на вхід ТТ1 «1» у ІКМ-сигналі тригер зводиться і відмикає I1 по входу 1. У результаті один з імпульсів послідовності ТI-1, що випливають з тактовою частотою (у ЦСП ІКМ-30 ), проходить через I1 і зводить тригер Т3.

Слідом за імпульсом послідовності ТI-1 на скидальні входи тригерів Т3 і Т4 надходить імпульс з послідовності ТI-2. Ця послідовність аналогічна послідовності ТI-1 і лише зміщена щодо неї на величину тривалості формованого імпульсу () на виходах тригерів Т3 і Т4 (). Імпульсом з послідовності ТI-2 тригер Т3 скидається. У результаті на його виході формується імпульс, що надходить на формувач (ФІ-1). Сформований імпульс через трансформатор надходить у лінію зв'язку. У процесі переключення тригер Т3 переключає тригер Т2, у результаті чого до моменту надходження чергової «1» у ІКМ сигналі до роботи підготовлена нижня частина схеми перетворювача. Далі нижня частина схеми спрацьовує аналогічно верхній. Оскільки струми навантаження в первинній обмотці лінійного трансформатора мають зустрічні напрямки, то у вторинній обмотці формується лінійний сигнал з полярністю імпульсів, що чергується, (ЧПІ).

Оскілки в спектрі коду ЧПІ відсутня постійна складова, то зникають і дискретні складові. Наслідком цього є відсутність у спектрі лінійного коду ЧПІ складової тактової частоти. Цей недолік легко усувається. Шляхом випрямлення код ЧПІ перетворюється у двійковий код RZ, спектр якого містить постійну складову, а, отже, і складову тактової частоти (і її гармоніки).

Істотним недоліком коду ЧПІ є можливість збою тактової синхронізації з появою довгих серій пропусків. Одним з методів зменшення імовірності появи довгих послідовностей «нулів» є інверсія непарних (або парних, як це має місце в ЦСП ІКМ-30) розрядів кодових комбінацій, формованих кодером.

Іншим методом зменшення імовірності появи довгих серій «нулів» є скремблювання вихідного двійкового сигналу.

4. Скремблювання цифрового сигналу

Скремблювання забезпечує перетворення вихідного двійкового сигналу в сигнал, за своїми властивостями близьким до випадкового з однаковими імовірностями появи символів «0» і «1» і відсутністю кореляційних зв'язків між ними. У результаті імовірність утворення послідовності з К «нулів» дорівнює . Наприклад, імовірність появи послідовностей з 5, 10, 15, 20 нулів дорівнює відповідно ; ; ; . Таким чином, скремблювання зменшує імовірність появи довгих послідовностей «нулів», що полегшує виділення тактової частоти.

Скремблювання здійснюється шляхом порозрядного підсумовування за mod2 інформаційної послідовності символів із псевдовипадковою послідовністю (ПВП) Y(t), що формується генератором ПВП. Як ПВП використовуються послідовності максимальної довжини (М-послідовності). Максимальна довжина М-послідовності (максимальна довжина циклу)

,

де - ступінь утворюючого полінома . Для формування ПВП практичне застосування отримали утворюючі поліноми , () і ().

У результаті підсумовування за mod2 формується скрембльований цифровий сигнал .

На приймальній стороні дескремблювання сигналу здійснюється шляхом повторного додавання за mod2 прийнятого сигналу Z із ПВП , тобто за відсутності перешкод , тобто переданий сигнал у результаті дескремблювання відновлюється.

Структурна схема скремблера-дескремблера наведена на рис. 3

Синхронізація генераторів ПВП на передавальній і приймальній сторонах здійснюється керуючими сигналами від генераторного устаткування ЦСП.

Рисунок 3

Генератори ПВП будуються на базі регістрів зі зворотними зв'язками за mod2. Структура цих генераторів (формувачів М-послідовностей), схема зворотних зв'язків між елементами регістрів визначається ступенем і структурою утворюючого полінома P(x), що використовується.

5. Коди з високою щільністю одиниць

код лінійний тактовий відеоімпульсний

Недолік коду ЧПІ - можливість появи довгих послідовностей «нулів» і пов'язана з цим можливість збою тактової синхронізації усувається в так званих кодах з високою щільністю одиниць (КВЩ-n), що є модифікаціями коду ЧПІ (МЧПІ). У коді КВЩ-n кількість нулів, що виникають підряд, не має перевищувати n. Звичайно величина n=2 (код КВЩ-2) і n=3 (код КВЩ-3). Якщо в переутвореній послідовності кількість підряд наступних «нулів» не перевищує n, то послідовність символів лінійного коду формується за правилом формування коду ЧПІ. З появою числа «нулів» більше n кожна група з n+1 нулів замінюється визначеною кодовою комбінацією тієї ж довжини (n+1), що складається з «одиниць» і «нулів». Структура цієї комбінації вибирається такою, щоб вона забезпечувала чергування полярностей імпульсів у ній і забезпечувала порушення біполярності у формованому лінійному коді. Це дозволяє збалансувати код і, як наслідок, знизити плавання базової лінії до припустимої величини, а також дозволяє на приймальній стороні відновити порушені послідовності «нулів».

Із сімейства кодів КВЩ-n з високою щільністю одиниць найбільш широко використовуються КВЩ-3 (у первинних, вторинних і четверинних ЦСП - ІКМ-30, ІКМ-120, ІКМ-480). У цьому коді (англійська абревіатура HDB-3) група з 4-х «нулів» замінюється кодовою комбінацією B00V або 000V. Імпульс B формується, якщо між сусідніми групами з 4-х «нулів» кількість «одиниць» парна, тобто імпульс B доповнює кількість «1» між двома «паузами» з 4-х «нулів» до непарного числа. Полярність імпульсу В завжди протилежна полярності попереднього імпульсу. Імпульс V формується постійно при виявленні групи з 4-х нулів, а його полярність збігається з полярністю попереднього імпульсу. Послідовна зміна полярності імпульсу V, що порушує чергування полярності імпульсів у кодовій послідовності, вирівнює кількість позитивних і негативних імпульсів у лінійному коді. На рис. 4 наведено приклад формування коду КВЩ-3.



Рисунок 4

Вплив будь-якої одиночної помилки призводить або до порушення правила чергування полярності імпульсів, або знищує раніше введене порушення закону чергування полярності. В обох випадках помилка виявляється за нескомпенсованістю порушення полярності імпульсів. Разом з тим коду КВЩ-3 властиве явище розмноження помилок. Випадкові помилки можуть викликати в процесі перетворення лінійного коду КВЩ-3 у двійковий код появу додаткових помилок. Наприклад, якщо в переданій групі +1 0 -1 +1 перекручується символ -1, то на прийомі група +1 0 0 +1 буде сприйнята як комбінація B00V, що буде замінена на 0000. Таким чином, замість однієї помилки з'явиться три. Вважається, що значення коефіцієнта розмноження помилок у процесі декодування може складати від 1,18 до 1,26.

Спрощена схема перетворювача уніполярного двійкового сигналу в код КВЩ-3 наведена на рис. 5.

Рисунок 5

Переутворений уніполярний ІКМ сигнал надходить у 4-розрядний регістр зсуву. Якщо в ІКМ сигналі відсутні послідовності з 4-х і більше «нулів», то ІКМ-сигнал, затриманий у регістрі зрушення, надходить у пристрій поділу, де розділяється на два потоки - потік імпульсів непарних (нпар) і потік імпульсів парних (пар) розрядів і без порушення чергування полярності імпульсів надходить на вхід формувача біполярного сигналу. Якщо ж відшукувач послідовності 0000 визначить наявність у регістрі послідовності з чотирьох «нулів», то він (відшукувач) видає в регістр сигнал, що переводить регістр із послідовного в паралельний режим роботи, тим самим дозволяє запис у його осередки комбінації B00V.

Відшукувач парності постійно формує кодову комбінацію B00V у паралельному коді. Значення B може дорівнювати 0 або 1. Значення B=1 при парному числі імпульсів на виході регістра і B=0 - при непарному (що відповідає правилу формування коду КВЩ-3). Крім того, імпульс з виходу відшукувача послідовності 0000 надходить у пристрій порушення полярності, де після затримки на часовий інтервал між позиціями В і V імпульсів (рівний 2-м тактовим) формується відповідний сигнал для порушення чергування полярності імпульсів на виході формувача біімпульсного сигналу. З виходу формувача біімпульсного сигналу лінійний сигнал видається у лінію зв'язку.

На приймальній стороні відновлюється форма і структура переданого сигналу, для чого з прийнятого сигналу виключаються комбінації B00V і 000V (тобто виявляються і відновлюються передані групи 0000). Виявлення групи 0000 здійснюється за такими ознаками:

- наявність імпульсів з однаковою полярністю з попереднім на четвертому (і) тактовому інтервалі цієї кодової комбінації;

- відсутність імпульсів з полярністю, протилежної полярності попереднього імпульсу, на третьому (і-1), другому (і-2) і першому (і-3) тактових інтервалах;

- наявність імпульсів на (і-4) тактовому інтервалі, що передує першому тактовому інтервалу кодової комбінації 0000.

Спрощена схема перетворювача коду КВЩ-3 у двійковий уніполярний код наведена на рис. 6.

Рисунок 6

Прийнятий сигнал у коді КВЩ-3 випрямляється і розділяється на два цифрових потоки, що відповідають полярності прийнятих імпульсів. Інформація про приналежність імпульсу до того або іншого потоку записується у пристрій пам'яті.

Сумарний потік уніполярних імпульсів з виходу схеми АБО-1 надходить у регістр. Вихідні сигнали пристрою пам'яті аналізуються визначниками B00V і 000V комбінацій. За наявності тієї або іншої комбінації формується сигнал скидання, що через АБО-2 здійснює скидання (до 0000) вмісту регістра зрушення.

Близькими до коду КВЩ-3 (НДВ-3) є коди BnZS.

У коді B3ZS група з трьох «нулів» замінюється однією комбінацією B0V або 00V. Імпульс В відповідає правилу чергування полярності імпульсів, а V - порушує це правило. Імпульс В доповнює до непарного числа кількість імпульсів між сусідніми імпульсами V.

У коді B6ZS група із шести «нулів» замінюється однією комбінацією виду 0BV0BV. Полярність імпульсу B протилежна, а полярність символу V збігається з полярністю попереднього імпульсу.

Під час формування послідовності трирівневих кодів забезпечується постійне вирівнювання числа переданих позитивних і негативних імпульсів. Важливим параметром таких кодів є поточне значення цифрової суми , де - будь-які цілі числа, - значення символу коду (+1, 0 або -1) в i-му тактовому інтервалі. Кожному коду відповідає свій діапазон поточної цифрової суми. Перевищення поточною сумою припустимого діапазону зміни дозволяє виявляти помилки під час передачі. Зокрема, діапазон зміни цифрової суми в коді 6 BZS дорівнює трьом.

На відміну від розглянутих у парно-виборчому трійковому (ПВТ) і майже парно різницевому квазітрійковому (ПРКК) кодах здійснюється не замінення груп «нулів», а перетворення кожної пари двійкового коду в пари символів трійкового коду. Тому створюється два набори (дві моди) трійкових символів з позитивною і негативною цифровою сумою. У табл. 2 наведено зазначені набори для перетворення двійкового коду в модифікований ПВТ код.

Таблиця 2

Двійковий сигнал	Символи ПВТ коду
	Мода «+»	Мода «-»
0 0	0 +1	-1 0
0 1	-1 +1	-1 +1
1 0	+1 -1	+1 -1
1 1	+1 0	0 -1

Перехід від одного набору до іншого відбувається після кожної пари 00 і 11, що забезпечує рівність числа позитивних і негативних імпульсів у формованій послідовності ПВТ коду.

Пари символів двійкового коду виду +1+1, 00, і -1-1 не використовуються у ПВТ коді. Поява цих комбінацій у процесі зворотного перетворення ПВТ коду в двійковий на прийомі вказує на відсутність синхронізації по кодових групах трійкового коду.

Діапазон зміни цифрової суми в послідовностях символів, закодованих ПВТ кодом, дорівнює трьом.

6. Лінійні коди зі зміною тактової частоти

До таких кодів відносяться так звані алфавітні і багаторівневі коди.

В алфавітних кодах вхідна послідовність розділяється на блоки тієї або іншої довжини з наступним їхнім перетворенням у блоки іншого коду з тією самою або іншою підставою і, як правило, з новою кількістю тактових інтервалів, тобто з новою тактовою частотою. Під час перекодування прагнуть виключити використання комбінацій нового коду, які містять у своєму складі довгі серії «нулів» або «одиниць».

Алфавітні коди мають структуру , де ? кількість символів у групі, що кодується вихідною двійковою послідовністю; ? двійкова основа; ? кількість символів у групі «нового» алфавітного коду; ? основа нового коду. Основа коду може бути двійковою (), трійковою (T), четвірковою (Q), п'ятірковою (QI), шестірковою (S), сімковою (Н) і т.д. Наприклад, тип коду 4В3Т вказує на те, що група з 4-х двійкових символів перетвориться у відповідну групу з 3-х трійкових символів. Тому з комбінацій трійкового коду використовуються комбінацій.

До параметрів алфавітних кодів відносяться надмірність () і коефіцієнт зміни тактової частоти (), що визначаються співвідношеннями:

; .

Нове значення тактової частоти пов'язано зі «старим» значенням частоти співвідношенням:

.

Найбільш простим і ефективним є код 1В2В (мачестерський код), у якому двійковий символ вихідного двійкового коду кодується двома двійковими символами лінійного коду. Наприклад «одиниця» кодується комбінацією 10, а «нуль» - 01. У послідовності цього біімпульсного уніполярного коду значення постійної складової незмінне при будь-якому змісті «1» і «0» у початковому коді. Однак використання коду 1В2В призводить до подвоєння тактової частоти з наслідками, що випливають з цього факту.

Різновидом коду 1В2В є код СМІ (АМІ 3-го класу), у якому символи «1» вихідного коду передаються комбінаціями, що чергуються, 11 і 00, а символ «0» - кодується комбінацією 01. Символи 11 є імпульсом із тривалістю, рівної тактовому інтервалу, а символ 00 - паузою з тією самою тривалістю. Символи 10 і 01 є імпульсом (1) і паузою (0), тривалість кожного з яких дорівнює половині тактового інтервалу. В іншому варіанті коду СМI символи по черзі інвертуються, тобто «одиниці» початкового коду передаються у вигляді 11 або -1-1, а «нулі» - у вигляді 0 або 0 -1. Постійна складового такого коду завжди відсутня.

Меншою надмірністю володіє й у меншому ступені збільшує тактову частоту (є вузькосмужним) код 5В6В, використовуваний у ЦСП ІКМ-480С. При виборі з необхідних кодових комбінацій у першу чергу вибирають ті, які мають однакову кількість 1 і 0. Їхня кількість . Для інших 12-ти формують дві групи по 12 шестирозрядних кодових комбінацій у кожній. В одну з них відбирають комбінації, кожна з яких містить 4 «одиниці», а в іншу - комбінації, що містять 2 «одиниці». Кожній з 12-ти п'ятирозрядних комбінацій ставлять в однозначну відповідність дві шестирозрядні, одна з яких містить 4 «одиниці», а інша - 2. При послідовній передачі однакових п'ятирозрядних комбінацій відповідні їм шестирозрядні комбінації чергуються, за рахунок чого зберігається незмінність постійної складової. За необхідності для формування лінійного сигналу постійну складову легко усунути, перетворивши код у двійково-симетричний, у якому «1» і «0» відображуються різнополярними імпульсами. Збільшення тактової частоти в ЦСП ІКМ-480 до величини компенсується більш високою перешкодозахищеністю лінійного сигналу дворівневого симетричного коду. Двадцять шестирозрядних комбінацій не використовуються для передачі, тому виявлення їх у прийнятому сигналі вказує на наявність помилок або на порушення синхронізації.

Слід зазначити, що лінійні сигнали, сформовані на базі кодів nBkB є уніполярними. Разом з тим, у цих кодах, як і при скремблюванні, постійна складова змінюється в невеликих межах. Це дозволяє за необхідності легко усунути її із сигналу, а потім відновити на прийомі.

Як видно з розглянутого, перетворення вихідного двійковою коду без зміни основи (у код nBkB) забезпечує використання необхідної кількості кодових комбінацій з більшої їхньої кількості нового коду. Інакше кажучи, вводиться надмірність, збільшується кількість тактових інтервалів у незмінному проміжку часу. Це перетворення і призводить до збільшення швидкості передачі (тактової частоти) під час використання алфавітних кодів nBkB.

У ЦСП, що використовують волоконно-оптичні лінії зв'язку, модуляція оптичного випромінювання здійснюється дворівневими уніполярними сигналами, тобто використовуються алфавітні коди nBkB у поєднанні зі скремблюванням.

Алфавітні коди, у яких (багаторівневі коди), забезпечують зниження тактової частоти і тим самим забезпечують можливість збільшення довжини ділянки регенерації.

Прикладом такого коду є код 4В3Т і його різновид F0M0T, у яких для передачі комбінацій двійкового коду використовується 16 з комбінацій трійкового коду. Тому надмірність коду складає , а коефіцієнт зміни тактової частоти . Код 4B3T (FOMOT) використовується в ЦСП ІКМ-480X2. Розрахункове значення тактової частоти складає (реально використовується ). Для формування коду 4В3Т з 27-ми комбінацій трирівневого коду використовують 6 комбінацій з нульовою цифровою сумою, 10 - з позитивної і 10 - з негативною цифровою сумою. Створюється 2 трійкових алфавіти (моди). У позитивну моду (М+) входять 6 трійкових комбінацій з нульовою і 10 комбінацій з негативною цифровою сумою. До складу другого алфавіту (негативна мода - М -) входять ті самі 6 комбінацій з нульовою і 10 з негативною цифровою сумою. Комбінації з позитивною і негативною сумою, що відповідають одній і тій самій комбінації двійкового коду, взаємно інверсні. У табл. 3 наведено варіант коду 4В3Т.

Таблиця 3

Символи двійкового коду	Символи трійкового коду
	М+	М-
0000	0	-1	+1	0	-1	+1
0001	-1	+1	0	-1	+1	0
0010	-1	0	+1	-1	0	+1
0011	+1	-1	+1	-1	+1	-1
0100	0	+1	+1	0	-1	-1
0101	0	+1	0	0	-1	0
0110	0	0	+1	0	0	-1
0111	-1	+1	+1	+1	-1	-1
1000	0	+1	-1	0	+1	-1
1001	+1	-1	0	+1	-1	0
1010	+1	0	-1	+1	0	-1
1011	+1	0	0	-1	0	0
1100	+1	0	+1	-1	0	-1
1101	+1	+1	0	-1	-1	0
1110	+1	+1	-1	-1	-1	+1
1111	+1	+1	+1	-1	-1	-1

Формування чергової трійкової групи визначається значенням поточної цифрової суми. Якщо вона позитивна, то передається комбінація з негативної моди, якщо вона негативна або дорівнює нулю, то передається комбінація з позитивної моди. Діапазон зміни поточної цифрової суми може змінюватися від -3 до +4. Помилки в прийнятому сигналі виявляються шляхом контролю меж зміни поточної цифрової суми.

Поява цифрової суми -3 або +4 у моменти, обумовлені приймальною апаратурою як граничні між комбінаціями трійкового коду, а також виявлення в прийнятому сигналі забороненої кодової комбінації 000, вказує на порушення синхронізації по кодових комбінаціях.

Більш складним різновидом коду 4В3Т є код FOMOT. Цей код використовує чотири трійкові алфавіти. Діапазон зміни поточної цифрової суми містить у собі 4 значення: -1; 0; +1; +2, а межі її зміни при передачі першого і другого символів трійкової комбінації від -2 до +3. Оптимальний підбір структури трійкових комбінацій у кожному з чотирьох алфавітів дозволив зменшити діапазон зміни поточної цифрової суми, підвищити точність контролю правильності передачі і зменшити час виявлення порушення синхронізації по кодових групах.

У багаторівневих кодах кожної можливої n-розрядної кодової комбінації двійкового коду ставиться у відповідність один з можливих М рівнів багаторівневого сигналу. Тому кількість розрядів m пов'язано з кількістю рівнів М співвідношенням , а нове значення швидкості передачі (тактової частоти) зменшується в раз , де і - швидкість передачі сигналу зі «старим» і «новим» кодом відповідно. Таким чином, використання багаторівневих кодів забезпечує передачу інформації з більшою швидкістю, ніж швидкість передачі лінійних сигналів.

Прикладом чотирирівневого коду є код 6B3Q - у якому шестисимвольна комбінація двійкового коду замінюється трисимвольною комбінацією чотирирівневого коду з дозволеними відносними рівнями +0,5; -0,5; 1,5 і -1,5. Прикладом п'ятирівневого коду з відносними рівнями 0; +1; +2; -1; -2 є код 2B1QI, у якому двобітова комбінація замінюється одним символом п'ятіркового коду.

Застосування багаторівневих кодів дозволяє передавати цифрові сигнали по аналогових трактах.

Крім розглянутих існує безліч кодів інших типів, що не отримали широкого поширення.

Размещено на Allbest.ru