Абсолютный биимпульсный код
Рис. 27 Абсолютный биимпульсный код
Имеется еще целый ряд биполярных кодов, но рассмотренных достаточно, чтобы представить применение линейных кодов на абонентском участке. Теперь рассмотрим коды, которые привели к увеличению пропускной способности на абонентском участке.
Преобразование к троичным кодам
Биполярный код использует для передачи троичные сигналы. Это позволяет повысить информационность каждой передаваемой единицы. Одна из первых процедур состоит в сведении двоичных кодов к троичным, что позволяет кодировать комбинации меньшим числом разрядов и тем самым повысить скорость передачи. Последовательность чисел от 0 до 15 можно закодировать и передать с помощью четырех битов. При использовании троичных кодов для этого потребуется только три разряда. Таким образом, требуемая скорость в канале уменьшается и составляет только 3/4от скорости, требуемой для передачи двоичными кодами. Например, если при передаче двоичными кодами требуется скорость 160 бит/с, то при троичных кодах — только 120 бит/с. Одно из частных преимуществ троичного кодирования состоит в избыточности кода. Три троичных символа дают 27 комбинаций, а четыре двоичных — 16. Поэтому для передачи многим двоичным комбинациям можно сопоставить по две троичных комбинации. Это делается для несбалансированных кодов, т.е. тех, в которых преобладают сигналы положительной или отрицательной полярности. Тогда второй код выбирается с обратной балансировкой, и их попеременная передача обеспечивает отсутствие постоянной составляющей в линии. Те коды, которые не имеют второго варианта, выбираются из множества сбалансированных комбинаций, как это показано в табл. 1.10. Этот код получил обозначение 4ВЗТ (так как преобразует четыре двоичных символа в 3 троичных).
Таблица 1.10 Преобразование к троичным кодам
По аналогии с этим кодом был разработан код 2B1Q, который преобразует два двоичных символа в один символ в системе из четырех уровней. Это позволяет снизить требования к линейной скорости в 4 раза или во столько же раз повысить пропускную способность канала.
Эта тенденция получила дальнейшее развитие в применении многоуровневых кодов для расширения пропускной способности канала.
Многоуровневые коды
Основное применение многоуровневые коды получили на абонентских участках для повышения скорости передачи двоичных символов. В этом случае можно говорить не о повышении скорости передачи по каналу, а об увеличении информационного содержания каждого символа. Объем передаваемой информации в единицу времени в двоичных символах достигает:
где L — число уровней, из которых можно производить выбор в каждом такте; Т — длительность тактового интервала.
Эта формула определяет скорость передаваемой информации в бит/с. При L = 2 она действительно равна частоте тактовых импульсов. При L > 2 она показывает сколько двоичных символов переносит многоуровневый сигнал в секунду. Это иллюстрирует рис. 28. Каждый из восьми уровней имеет двоичную нумерацию форматом 3 бита. Если импульсы идут с частотой 1/Т, то скорость передачи 3/Т бит/с.
Рис. 28. Многоуровневая передача с тремя двоичными символами на один бод
При использовании кодеками недвоичных систем исчисления, например, десятичной, скорость может возрасти еще больше. Скорость передачи при использовании многоуровневых кодов часто измеряют в бодах, при двоичном сигнале она совпадает со скоростью в битах. На рис. 28 показан пример передачи восьмиуровневого сигнала, в котором за один такт передается три двоичных разряда (содержание бода — три бита).
Абсолютный биимпульсный код
Линейные коды
Скорость, которая необходима для передачи сигналов импульснокодовой модуляции — ИКМ, — требует специальных мер для передачи сигналов даже на небольшие расстояния. В телекоммуникации величина расстояния, на котором возможна передача сигналов, зависит от требуемой скорости передачи. Проблемы ИКМ заключаются в большом спектре частот, которые требуются для передачи и восстановления прямоугольного импульса. Этот спектр, порождаемый резкими передними и задними фронтами, может привести к переходу информации в соседние линии, что не только породит помехи, но нарушит конфиденциальность информации. Подобное недопустимо для телекоммуникации. Особенно ухудшают положение с передачей однополярные прямоугольные импульсы. Наличие постоянной составляющей и асимметричность порождают искажение самих импульсов и приводят к влиянию на соседние цепи. Поэтому для передачи цифровых сигналов по линии применяются специальные коды (линейные коды).
Биполярные коды
Для устранения постоянной составляющей применяются биполярные коды. Они используют три уровня сигнала — нулевой, положительный и отрицательный. Их симметричность аналогична двуполярной структуре синусоидальной формы аналогового сигнала. Хотя резкие переходы в момент прохождения заднего и переднего фронтов все же остаются, но для таких кодов резко снижается затухание линии и, как следствие, возрастает дальность передачи.
Рис. 9.1. Биполярное кодирование
В случае биполярного преобразования (рис. 9.1) логическая единица передается импульсами с чередующимися полярностями (код ЧПИ — чередующиеся полярности импульсов). В иностранной литературе этот код называется AMI (Alternating Mark Inversion). При этом каждая последующая единица передается полярностью, противоположной предыдущей единице.
| Таблица 9.1. Принцип кодирования при нарушении полярности | ||
| Полярность предыдущего сигнала | Вид комбинации | |
| Нечетного | Четного | |
| — | 00- | +0+ |
| + | 00+ | -0- |
В таблице 9.1 показаны полярности, которыми была передана предыдущая единица, затем поступает контролируемая последовательность нулей. Если число единиц, переданных до этого момента, нечетное, то вместо трех нулей передается два и на последнем месте передается сигнал, нарушающий полярность (см. колонку 2). Если предыдущий сигнал — минус, то повторяется минус, а если плюс, то повторяется плюс.
Если число единиц, передаваемых до контролируемой последовательности, четное (см. колонку 3), то его добавляют до нечетного, следуя закону чередования, а затем передают еще один нуль. Далее следует нарушение закона — передача единицы, по полярности совпадающей с последней переданной. Таким образом, соблюдаются условия:
Рассмотренный выше код обозначается 
(Биполярный код высокой плотности порядка 
— High Density Bipolar of Order N), в примере показан 
.
| Таблица 9.2. Пример замены последовательностей трех нулей | ||||||||
| Замена | Замена | Замена | Замена | |||||
| Исходный код | ||||||||
| Случай 1 (нечетное) | +0- | 00- | +- | +0+ | -0- | 00+ | 00+ | — |
| Случай 1 (нечетное) | +0- | +0+ | -+ | -0- | +0+ | 00+ | 00- | + |
| Нарушение | Нарушение | Нарушение | Нарушение |
В таблице 9.2 приводится пример того, как производится замена комбинаций, содержащих три нуля подряд. В первом случае перед последовательностью из нулей стоит нечетное число единиц. Тогда последний нуль заменяется единицей с нарушением биполярности. Во втором случае вместо первого нуля передается единица с соблюдением чередования полярности, а вместо второго нуля передается единица, нарушающая чередование. Наряду с этим правилом замены существуют другие, но этот пока является наиболее массовым и применяется в системе уплотнения ИКМ-30, а также на некоторых абонентских участках в цифровой системе интегрального обслуживания (ЦСИО).
Абсолютный биимпульсный код
Этот вид кодирования применяется в нескольких цифровых системах для передачи сигналов внутри станции, а также в сетях Ethernet. Как уже известно из предыдущей главы, возможность длительной паузы в передаче импульсов по каналу приводит к тому, что требуется усложнение алгоритма передачи и приема. В этом разделе рассмотрим вид кодирования, в котором передача единиц и нулей осуществляется с помощью импульсов. Для передачи логической единицы применяется направление изменения фронта в средней части тактового импульса, как это показано на рис. 9.2. При передаче сигнала «1» используется падение фронта (обозначено на рис. 9.2 стрелкой вниз), а для передачи «0» применяется возрастание фронта в средней части тактового импульса.
Рис. 9.2. Абсолютный биимпульсный (манчестерский) код
Имеется еще целый ряд биполярных кодов, но и рассмотренных достаточно, чтобы представить применение линейных кодов при цифровой передаче. Теперь рассмотрим ряд кодов, которые привели к расширению пропускной способности на абонентском участке.
Биимпульсный сигнал что это
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР
СТЫК АППАРАТУРЫ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ С ФИЗИЧЕСКИМИ ЛИНИЯМИ
Interface of data transmission equipment with physical lines.
Basic parameters
Б.П.Калмыков, канд. техн. наук (руководитель темы); Е.А.Колганов; Л.А.Кузнецов, О.И.Мученикова
2. УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 25 марта 1987 г. N 914
4. Стандарт соответствует рекомендациям МККТТ G703; V2; V35; V36; V37
Настоящий стандарт устанавливает параметры сопряжения устройств преобразования сигналов (УПС) с физическими линиями (ФЛ) с двухпроводными и четырехпроводными окончаниями на стыке С1-ФЛ при двустороннем одновременном или двустороннем поочередном способе организации передачи данных со скоростью до 480000 бит/с (черт.1).
1. Стык С1-ФЛ включает в себя цепи:
передаваемо-принимаемых данных (в случае использования двухпроводной соединительной линии).
2. Линейные цепи передачи и приема на стыке С1-ФЛ должны быть симметричны по отношению к цепям заземления и гальванически изолированы от остальных цепей УПС (в случае использования четырехпроводной линии).
3. Затухание асимметрии линейных цепей передачи и приема в точках подключения к линии должно быть не менее 43 дБ на частоте, численно равной максимальной скорости работы УПС.
4. Короткое замыкание между цепями стыка С1-ФЛ и цепью заземления не должно вызывать повреждения УПС.
5. Обмен сигналами данных на стыке С1-ФЛ при асинхронной передаче должен производиться двухполярными посылками постоянного тока в первичном коде (сигналами низкого уровня) на скоростях до 19200 бит/с.
Временная диаграмма сигнала данных и соответствующего сигнала низкого уровня приведена на черт.2.
Алгоритм преобразования сигнала данных в квазитроичный сигнал должен происходить по следующим правилам: при каждой последующей передаче символа «1» меняется полярность импульса преобразованного сигнала на противоположную по сравнению с предыдущим импульсом. Символ «0» передается пробелом в преобразованном сигнале.
Временная диаграмма сигнала данных и соответствующего квазитроичного сигнала (КТС) приведена на черт.3.
7. Алгоритм преобразования сигнала данных в биимпульсный сигнал должен происходить по следующим правилам: символы «0» и «1» сигнала данных передаются на тактовом интервале двумя импульсами равной длительности и противоположной полярности.
Порядок чередования полярности импульсов по сравнению с предыдущим тактовым интервалом не изменяется при передаче символа «1» и изменяется при передаче символа «0».
Временная диаграмма сигнала данных и соответствующего биимпульсного сигнала приведена на черт.4.
8. В качестве дополнительного метода кодирования исходной последовательности двоичных символов в диапазоне скоростей от 1200 до 480000 бит/с допускается использовать код Миллера.
9. Алгоритм преобразования сигнала данных в сигнал в коде Миллера должен происходить по следующим правилам: переход от одного уровня к другому происходит в центре единичного интервала, соответствующего символу «1», и в конце единичного интервала, соответствующего символу «0», только в том случае, когда следующий символ также «0».
Временная диаграмма сигнала данных и соответствующего сигнала в коде Миллера приведена на черт.5.
10. Электрические параметры сопряжения УПС с ФЛ на стыке С1-ФЛ должны соответствовать нормам, приведенным в таблице.
биимпульсного, сигнала в коде Миллера, КТС
Отклонение выходного сопротивления от номинального значения, %, не более
Амплитудное значение сигнала передачи в точках подключения к линии на нагрузочном сопротивлении 150 Ом, мВ
Отклонение амплитуды сигнала передачи от номинального значения, %, не более
Отклонение входного сопротивления от номинального значения, %, не более
Диапазон амплитудных значений сигнала на приеме в точках подключения к линии, мВ
Форма сигнала на передаче в точках подключения к линии на нагрузочном сопротивлении 150 Ом
Выброс относительно амплитуды сигнала на передаче, %, не более**
Время нарастания и спада между 10 и 30% размаха сигнала, не более**
* Допускается использовать ограниченные по спектру сигналы с частотами среза:
** Параметры проверяют только при прямоугольной форме сигнала.
*** Параметры только для квазитроичного сигнала.
