Биполярный импульсный код

Мы уже с вами говорили о том, что в сетях кроме потенциальных кодов используются и импульсные коды, когда данные представлены полным импульсом или же его частью - фронтом.

Наиболее простым случаем такого подхода является биполярный импульсный код, в котором единица представлена импульсомодной полярности, а ноль - другой. Каждый импульс длится половину такта.Биполярный импульсный код - трехуровневый код. Давайте посмотрим результирующие сигналы при передаче данных биполярным кодированием в следующих частных случаях.

Рисунок 33. Применение метода биполярного кодирования

Как видим, во всех этих случаях,особенностью кода является то, что в центре бита всегда есть переход(положительный или отрицательный). Следовательно, каждый бит обозначен.Приемник может выделить синхроимпульс (строб), имеющий частоту следования импульсов, из самого сигнала. Привязка производится к каждому биту, что обеспечивает синхронизацию приемника с передатчиком.

Такие коды, несущие в себе строб, называют самосинхронизирующимися.

И это бесспорное преимущество биполярного кодирования. Давайте теперь рассмотрим спектр сигналов для каждого рассматриваемого случая. При передаче всех нулей или единиц частота основной гармоники кода fо=N Гц, что в два раза выше основной гармоники кода NRZ и в четыре раза выше основной гармоники кода AMI при передаче чередующихся единиц и нулей. Этот недостаток кода не дает выигрыша в скорости передачи данных и явно свидетельствует о том, что импульсные коды медленнее потенциальных. Например,для передачи данных по линии со скоростью 10 Мбит/с, требуется частота несущего сигнала 10 МГц.

При передаче последовательности чередующихся нулей и единиц скорость возрастает, но не намного, частота основной гармоники кода fо=N/2 Гц.

Рисунок 34. Частота основной гармоники кода fо=N/2 Гц.

Биполярный импульсный код имеет большое преимущество, по сравнению с предыдущими кодами, - он самосинхронизирующийся. Но наряду с этим биполярные импульсные коды имеют широкий спектр сигнала, и поэтому очень медленные. Кроме этого, есть еще один его существенный недостаток биполярного кодирования - использование трех уровней. Из-за своего слишком широкого спектра биполярный импульсный код используется редко.

Манчестерский код

Манчестерский код был разработан, как усовершенствованный биполярный. Поэтому манчестерский код также относится к самосинхронизирующимся кодам, но в отличие от биполярного кода имеет не три, а только два уровня, что обеспечивает лучшую помехозащищенность.

В манчестерском коде для кодирования единиц и нулей используется перепад потенциала, то есть фронт импульса.

При манчестерском кодировании каждый такт делится на две части. Информация кодируется перепадами потенциала,происходящими в середине каждого такта. Это происходит следующим образом: Единица кодируется перепадом от низкого уровня сигнала к высокому, а ноль -обратным перепадом. В начале каждого такта может происходить служебный перепад сигнала, если нужно представить несколько единиц или нулей подряд.

Снова возьмем наш стандартный прием и рассмотрим частные случаи кодирования, а потом будем определять основные гармоники для каждой из последовательностей: нулей, единиц, чередующихся нулей и единиц.

Рисунок 35. Применение метода манчестерского кодирования

Во всех случаях можно заметить, что при манчестерском кодировании изменение сигнала в центре каждого бита, позволяет легко выделить синхросигнал. Поэтому манчестерский код и обладает хорошими самосинхронизирующимися свойствами. Самосинхронизация всегда дает возможность передачи больших пакетов информацию без потерь из-за различий тактовой частоты передатчика и приемника.

Определим основную частоту при передаче только единиц или только нулей. Как видно при передаче, как нулей, так и единиц, постоянная составляющая отсутствует. Частота основной гармоники fо=NГц, как и при биполярном кодировании. Благодаря этому гальваническая развязка сигналов в линиях связи может выполняться простейшими способами, например, с помощью импульсных трансформаторов. При передаче чередующихся единиц и нулей частота основной гармоники равна fо=N/2Гц.

Таким образом, манчестерский код это улучшенный биполярный код, улучшенный за счет использования для передачи данных только двух уровней сигнала, а в не трех, как в биполярном. Но этот код по-прежнему остается медленным по сравнению с NRZI, который в два раза быстрее.

В качестве примера возьмем для передачи данных линию связи с полосой пропускания 100 МГц и скоростью 100 Мбит. Исходя из этого, определяем, что для передачи данных кодом NRZI нам достаточно диапазона частоты от N/2-N/4 - это частоты от 25 -50 МГц, эти частоты входят в полосу пропускания нашей линии - 100 МГц.

Для манчестерского кода нам нужен диапазон частот от N до N/2 - это частоты от 50 до 100 MГц, в этом диапазоне находятся основные гармоники спектра сигнала. Для кода Манчестера он не удовлетворяет полосе пропускания нашей линии, и, следовательно, такой сигнал линия будет передавать с большими искажениями (такой код нельзя использовать на этой линии).