Цифровое кодирование дискретной информации

При цифровом кодировании дискретной информации применяют потенциальные и импульсные коды.

В потенциальных кодах логические нули и единицы представляются потенциалами сигналов, а его перепады не учитываются.

Импульсные коды представляют двоичные данные импульсами определенной полярности или перепадом потенциала определенного направления.

При использовании прямоугольных импульсов для передачи дискретной информации используется способ кодирования, обеспечивающий синхронизацию между передатчиком и приемником.

Синхронизация передатчика и приемника необходима для того, чтобы приемник считывал новую информацию с линии связи в заданные моменты времени.

Для небольших линий связи может применяться схема, использующая отдельную тактирующей линию. Информация считывается с линии данных только в момент прихода тактового импульса.

В компьютерных сетях использование этой схемы вызывает трудности из-за неоднородности характеристик проводников в кабелях. На больших расстояниях неравномерность скорости распространения сигнала может привести к тому, что тактовый импульс придет настолько позже или раньше соответствующего сигнала данных, что бит данных будет пропущен или считан повторно. Другой причиной, по которой в сетях отказываются от использования тактирующих импульсов, является экономия проводников в дорогостоящих кабелях.

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 (или нескольких бит, если код ориентирован более чем на два состояния сигнала). Любой перепад сигнала (фронт или срез) может служить указанием для синхронизации приемника с передатчиком.

Код NRZ

Код NRZ (Non Return to Zero - без возврата к нулю) - это код, представляющий собой обычный цифровой сигнал.

Характеристика кода:

- логический ноль: низкий уровень в битовом интервале t;

- логическая единица: высокий уровень в битовом интервале t.

Рис. - Код NRZ:

А. Двоичный код 00h; Б. Двоичный код FFh; В. Двоичный код AAh.

Достоинства:

- простая техническая реализация;

- минимальная требуемая пропускная способность линии связи.

Недостатки:

- необходимость стартового бита или второй линии для синхронизации;

- временная привязка только к началу блока;

- возможна потеря синхронизации;

- малая длина блока данных (до 8 бит);

- отсутствие переходов при передаче нулей (000…00) и единиц (111…11).

Код RZ

Код RZ (Return to Zero - с возвратом к нулю) –трехуровневый код, в котором после значащего уровня сигнала в первой половине передаваемого бита информации следует возврат к среднему уровню (нулевому потенциалу) в середине бита.

Рис. - Код RZ:

А. Код 00h; Б. Код FFh; В. Код AAh.

Характеристика кода:

- логический ноль: положительный переход к +U в начале бита t;

- логическая единица: отрицательный переход к -U в начале бита t;

- синхроимпульс: обязательный переход к нулевому уровню в середине бита t.

Достоинство:

- самосинхронизирующийся код;

- временная привязка к каждому отдельному биту;

- отсутствие потери синхронизации при любой длине пакета;

- возможность определения целостности линии при использовании в оптоволоконных сетях.

Недостаток:

- требуется вдвое большая полоса пропускания канала при той же скорости передачи по сравнению с NRZ.

Код Манчестер-II

Код Манчестер-II - самосинхронизирующийся код (двух или трех уровневый).

Характеристика кода:

- логический ноль: обязательный положительный переход к +U в центре бита t;

- логическая единица: обязательный отрицательный переход к -U в центре бита t;

- синхроимпульс: обязательный переход в центре бита t.

Достоинство:

- самосинхронизирующийся код;

- возможность передачи информации большими пакетами без потери синхронизации;

- возможность детектирования занятости сети;

- возможность обнаружения несущей частоты для определения момента начала и конца принимаемого пакета;

- использование в спектре сигналов только двух частот: f – при передаче кода AAh; 2∙f - при передаче кодов 00h и FFh;

- отсутствие постоянной составляющей в сигнале;

- возможность фиксирования столкновения пакетов в сети аппаратным способом;

- возможность применения импульсных трансформаторов для гальванической развязки.

Недостаток:

- требуется вдвое большая полоса пропускания канала при той же скорости передачи по сравнению с NRZ;

- допустимое расхождение часов приемника и передатчика не более 25%.

Рис. - Манчестер-II:

А. Код 00h; Б. Код FFh; В. Код AAh.