Категории

Требования к методам цифрового кодирования

Защита информации. Введение в курс "Защита информации"

Требования к методам цифрового кодирования

Кодирование сигналов.

При передаче цифровой информации с помощью цифровых сигналов применяется цифровое кодирование, управляющее последовательностью прямоугольных импульсов в соответствии с последовательностью передаваемых данных.

При цифровом кодировании применяют либо потенциальные, либо импульсные коды.

При потенциальном кодированииинформативным является уровень сигнала. При импульсном кодированиииспользуются либо перепады уровня (транзитивное кодирование), либо полярность отдельных импульсов (униполярное, полярное, биполярное кодирование).

В отдельную группу импульсных кодов выделяют двухфазные коды, при которых в каждом битовом интервале обязательно присутствует переход из одного состояния в другое (такие коды позволяют выделять синхросигнал из последовательности состояний линии, то есть являются самосинхронизирующимися).

При использовании прямоугольных импульсов для передачи дискретной информации необходимо выбрать такой способ кодирования, который одновременно достигал бы нескольких целей:

1. имел при одной и той же битовой скорости наименьшую ширину спектра результирующего сигнала;

2. обеспечивал синхронизацию между передатчиком и приемником;

3. обладал способностью распознавать ошибки;

4. обладал низкой стоимостью реализации.

Синхронизация передатчика и приемника нужна для того, чтобы приемник точно знал, в какой момент времени необходимо считывать новую информацию с линии связи. Эта проблема в сетях решается сложнее, чем при обмене данными между близко расположенными устройствами, например между блоками внутри компьютера или же между компьютером и принтером.

На небольших расстояниях хорошо работает схема, основанная на отдельной тактирующей линии связи, так что информация снимается с линии данных только в момент прихода тактового импульса. В 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 резкий перепад сигнала - так называемый фронт - может служить хорошим указанием для синхронизации приемника с передатчиком.




Наиболее распространены следующие коды:

1. NRZ(Non-Return to Zero – без возврата к нулю) – потенциальный код, состояние которого прямо или инверсно отражает значение бита данных;

2. дифференциальный NRZ – состояние меняется в начале битового интервала для “1” и не меняется при “0”

3. NRZI (Non-Return to Zero Inverted – без возврата к нулю с инверсией) – состояние меняется в начале битового интервала при передаче “0” и не меняется при передаче “1”. Используется в FDDI, 100BaseFX.

4. RZ(Return to Zero – с возвратом к нулю) – биполярный импульсный самосинхронизирующийся код, представляющий “1” и “0” импульсами противоположной полярности, длящимися половину такта (вторую половину такта состояния устанавливается в нулевое); всего используется три состояния

5. AMI(Bipolar Alternate Mark Inversion – биполярное кодирование с альтернативной инверсией) – используется три состояния: 0, + и –, для кодирования логического нуля используется состояние 0, а логическая единица кодируется по очереди состояниями + и –. Используется в ISDN, DSx.

6. Манчестерское кодирование (manchester encoding) – двухфазное полярное самосинхронизирующееся кодирование, логическая единица кодируется перепадом потенциала в середине такта от низкого уровня к высокому, логический ноль – обратным перепадом (если необходимо представить два одинаковых значения подряд, в начале такта происходит дополнительный служебный перепад потенциала). Используется в Ethernet.

7. Дифференциальное манчестерское кодирование (differential manchester encoding) – двухфазное полярное самосинхронизирующееся кодирование, логический ноль кодируется наличием перепада потенциала в начале такта, а логическая единица – отсутствием перепада; в середине такта перепад есть всегда (для синхронизации). В Token Ring применяется модификация этого метода, кроме “0” и “1”, использующая служебные биты “J” и “K”, не имеющие перепада в середине такта (“J” не имеет перепада в начале такта, “К” – имеет).



8. MLT-3 – трехуровневое кодирование со скремблированием без самосинхронизации, логический ноль кодируется сохранением состояния, а логическая единица кодируется по очереди следующими состояниями: +V, 0, -V, 0, +V и т.д. Используется в FDDI и 100BaseTX.

9. PAM5 (Pulse Amplitude Modulation) – пятиуровневое биполярное кодирование, при котором каждая пара бит данных представляется одним из пяти уровней потенциала. Применяется в 1000BaseT.

10. 2B1Q(2 Binary 1 Quarternary) – пара бит данных представляется одним четвертичным символом, т.е. одним из четырех уровней потенциала. Применяется в ISDN.

 
                   
NRZ                  
                   
Diff. NRZ                  
                   
NRZI                  
                   
RZ                          
                           
                   
AMI                  
                 
                   
Manchester                                    
                   
Diff. Manch.                                    
                   
MLT-3                  
                 
                   
2B1Q                  
                 
                 
                   
                              

Рис. 5.8 Способы цифрового кодирования данных


⇐ Предыдущая1234Следующая ⇒




Дата добавления: 2014-02-10; просмотров: 493; Опубликованный материал нарушает авторские права? | Защита персональных данных |


Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Читайте также:


Источник: https://studopedia.ru/3_56370_trebovaniya-k-metodam-tsifrovogo-kodirovaniya.html

Поиск Лекций

Требования к методам цифрового кодирования




Структурное подразделение федерального государственного бюджетногообразовательного учреждения высшего профессионального образования«Петербургский государственный университет путей сообщения»

 

 

Указания для выполнения

Практической работы № 2

«Сравнение методов цифрового кодирования»

По дисциплине «Системы передачи данных»

 

Санкт-Петербург

Цель работы: изучить основные методы цифрового кодирования с учетом предъявленных требований.

 

Содержание отчета:

- знать основы цифрового кодирования;

- пояснить особенности цифровых сигналов;

- обосновать требования к методам цифрового кодирования;

- отличать представленные методы, знать их достоинства и недостатки, области применения и построение.

 

Общие сведения

Цифровое кодирование

При цифровом кодировании дискретных данных применяются потенциальные и импульсные коды. В потенциальных кодах для представления двоичных единиц и нулей используется разные значения потенциала сигнала, а в импульсных кодах - импульсы разной полярности или же перепады потенциала в разном направлении.

Требования к методам цифрового кодирования

Методы цифрового кодирования оказывают существенное влияние на качество передачи дискретных данных (надёжность и достоверностьдоставки сообщений, возможность обнаружения и исправления ошибок,стоимость реализации) и в значительной мере определяют требуемуюпропускную способность среды передачи.

В связи с этим, к методам цифрового кодирования предъявляются следующие требования (рис.2):

• минимизация спектра результирующего сигнала при одной и тойже битовой скорости;

• поддержка синхронизации между передатчиком и приёмникомсигналов за счёт наличия свойства самосинхронизации;

• отсутствие постоянной составляющей;

• возможность обнаружения ошибок и их исправления;

• низкая стоимость реализации метода кодирования.

 

Рис. 2. Требования к методам цифрового кодирования

 

Минимизация спектра результирующего сигнала позволяет при одной и той же полосе пропускания канала связи передавать большийобъем данных за единицу времени, например, за счёт частотногомультиплексирования и организации нескольких логических каналов водной и той же линии связи, что обеспечивает более высокую скоростьпередачи данных.

Кроме того, часто к спектру сигнала предъявляется требованиеотсутствия постоянной составляющей, то есть наличия постоянного токамежду передатчиком и приемником, поскольку применение различныхтрансформаторных схем гальванической развязки в электрических линияхсвязи препятствует прохождению постоянного тока.

Спектр результирующего сигнала зависит от:

• метода кодирования (модуляции);

• скорости модуляции, определяющей скорость передачи данных:

• состава передаваемых данных.

Поддержка синхронизации между передатчиком и приёмникомсигналов для определения момента считывания в приёмнике значенияочередного битового интервала может быть реализована за счётприменения самосинхронизирующихся методов кодирования. Указанием для синхронизации приемника с передатчиком в этих методах может служить любой резкий перепад сигнала - так называемый фронт.

Отсутствие постоянной составляющей необходимо для поддержки синхронизации приёмника с передатчиком, а также для того, чтобы нижняя частота кодированного сигнала как можно больше отличалась от нуля, что, соответственно, уменьшает спектр сигнала и не препятствует прохождению постоянного тока при наличии трансформаторных схем гальванической развязки в электрических линиях связи.

Возможность обнаружения ошибок и их исправления - желательное, но не обязательное требование, предъявляемое к методам кодирования. Обнаружение ошибки на физическом уровне экономит время, так как приёмник отбрасывает ошибочный кадр, не ожидая полного его приёма в буфер.

Низкая стоимость реализации метода кодирования связана с количеством уровней сигнала - чем больше уровней сигнала, тем выше стоимость реализации. Это обусловлено необходимостью применения более мощного и, следовательно, более дорогого приёмно-передающего оборудования.

Требования, предъявляемые к методам кодирования, являются взаимно противоречивыми, поэтому каждый из рассматриваемых ниже методов цифрового кодирования по сравнению с другими обладает своими достоинствами и недостатками.

 





©2015-2018 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных

Источник: http://poisk-ru.ru/s16977t3.html

В потенциальных кодах для представления логических единиц и нулей используется только значение потенциала сигнала, а его перепады, формирующие законченные импульсы, во внимание не принимаются. Импульсные коды позволяют представить двоичные данные либо импульсами определенной полярности, либо частью импульса - перепадом потенциала определенного направления.

При цифровом кодировании дискретной информации применяют потенциальные и импульсные коды.

Цифровое кодирование

При использовании прямоугольных импульсов для передачи дискретной информации необходимо выбрать такой способ кодирования, который одновременно достигал бы нескольких целей:

· имел при одной и той же битовой скорости наименьшую ширину спектра результирующего сигнала;

· обеспечивал синхронизацию между передатчиком и приемником;

· обладал способностью распознавать ошибки;

· обладал низкой стоимостью реализации.

Более узкий спектр сигналов позволяет на одной и той же линии (с одной и той же полосой пропускания) добиваться более высокой скорости передачи данных. Кроме того, часто к спектру сигнала предъявляется требование отсутствия постоянной составляющей, то есть наличия постоянного тока между передатчиком и приемником. В частности, применение различных трансформаторных схем гальванической развязки препятствует прохождению постоянного тока.

Синхронизация передатчика и приемника нужна для того, чтобы приемник точно знал, в какой момент времени необходимо считывать новую информацию с линии связи. Эта проблема в сетях решается сложнее, чем при обмене данными между близко расположенными устройствами, например между блоками внутри компьютера или же между компьютером и принтером. На небольших расстояниях хорошо работает схема, основанная на отдельной тактирующей линии связи (рис. 41), так что информация снимается с линии данных только в момент прихода тактового импульса. В 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.


Рис. 41. Синхронизация приемника и передатчика на небольших расстояниях

 

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 резкий перепад сигнала - так называемый фронт - может служить хорошим указанием для синхронизации приемника с передатчиком.

Источник: http://life-prog.ru/1_22157_trebovaniya-k-metodam-tsifrovogo-kodirovaniya.html
Смотрите также: