чем вызвано преобразование двоичного сигнала в коде nrz в линейный код чпи

Линейные коды ЦСП. Линейные коды с сохранением тактовой частоты

Преобразование двоичного RZ и NRZ сигнала в линейный код без изменения тактовой частоты двоичного сигнала предполагает, что частота следования отдельных символов линейного кода не изменяется и равна исходной частоте следования fт отдельных символов ДС. Возможны два способа преобразования. Первый способ – с активной паузой (рис.1), при кот. передача нулей в исходном сигнале заменяется на передачу посылок отрицательной полярности. Такой ЛС называется двоично-симметричным (ДСС). В среднем число нулей и единиц в исходном сигнале одинаково, поэтому постоянная составляющая преобразованного сигнала равна нулю, но из-за возм-ти «скопления» нулей (или единиц) постоянная составляющая начинает изм-ся во времени и межсимвольные искажения второго рода не устраняются.

Часто применяют второй способ преобр-ия ДС, когда униполярный сигнал в коде RZ или NRZ преобразуется в квазитроичный код, или код ЧПИ (сигнал с чередованием полярности импульсов). При таком преобразовании «0» передаётся без изменения, а «1» передаётся так, что каждая следующая единица меняет свой знак на противоположный. Этот способ легко реализуем на практике и устраняет межсимвольные искажения второго рода, не требуя расширения полосы пропускания в области верхних частот.

Одна из возможных структурных схем преобразования двоичного сигнала в квазитроичный приведена на рис.2. Осциллограммы сигналов в контрольных точках представлены на рис.3. Цифровой сигнал в двоичной форме (рис.3,а) поступает на сумматор по модулю 2. На другой вход сумматора поступает сигнал, прошедший через линию задержки 1 и задержанный на один интервал (рис.3, в). Выходной сигнал сумматора (рис.3, б) поступает на вычитающее устройство 4. Этот же сигнал, задержанный на тактовый интервал (рис.3, г), поступает на другой вход блока 4. На выходе вычитающего устройства получаем сигнал в квазитроичном коде (рис.3, д). Достоинством такого кода явл-ся то, что он не имеет постоянной составляющей и легко преобразуется в исходный двоичный код путём его пропускания через безынерционный двухполупериодный выпрямитель. Кроме того, он удобен тем, что в нём легко обнаруживаются ошибочные символы по признаку нарушения чередования полярности импульсов.

На нулевой частоте энергетический спектр квазитроичного сигнала равен нулю, т.е. в сформированном сигнале отсутствует постоянная составляющая (рис.4). Отсутствие составляющих на частоте fт затрудняет построение систем тактовой синхронизации, тем не менее отсутствие постоянной составляющей и концентрация спектра в области fт/2 позволяет при одинаковых значениях fт обеспечить для сигнала с ЧПИ существенно меньшую, чем для двоичного, величину межсимвольных искажений.

Схема преобразователя квазитроичного кода, изобр-го на рис.2, очень сложная. На практике исп-ся более простые схемы, одна из кот. приведена на рис.5, а осциллограммы в контрольных точках изображены на рис.6. на входы логич. ячейки И1 поступают входной цифровой сигнал (рис.6, а) и стробирующие импульсы (рис.6, б). Далее сигнал (рис.6, в) поступает на вход триггера. С прямого (рис.6, г) и инверсного (рис.6, д) выходов триггера сигналы поступают на входы логических ячеек И3, И4, куда поступает также сигнал с выхода схемы совпадения И1. На выходе логич. схем будут вырабатываться определённые импульсы (рис.6, е, ж). формирователи импульсов 5, 6 укорачивают импульсы по длительности и подают их на вычитающее устр-во 7 (ВУ), на выходе кот. формир-ся полный квазитроичный сигнал (рис.6, з).

Возм-ть исключения длинных пакетов нулей и единиц обеспечивает третий способ преобр-ия ДС в ЛС с сохранением тактовой частоты и числа разрешённых уровней, называемый скремблированием. При этом ДС подвергается операции перемножения с некоторой, известной заранее псевдослуч. двоичной последов. (ПСП): ЛС=ДС⊕ПСП. На приёмной стороне выполняется обратная операция: ДС=ЛС⊕ПСП. Для правильного восстановления исходного сигнала ПСП, вырабатываемые на приёмной и передающей сторонах должны быть засинхронизированы. Чтобы сделать операцию дескремблирования самосинхронизирующейся, т.е. не требующей формир-ия спец. сигнала синхр-ии на передающей стороне и его поиска на приёмной стороне, применяют решение, приведенное на рис.8.

ФПСП – формир-ль ПСП;

Эл-т Сj отражает наличие (=1) или отсутствие (=0) связи триггера Тj со схемой сложения.

Источник

Преобразование импульсной последовательности

Для заданного варианта преобразовать импульсную последовательность из кода NRZ в линейные коды: ЧПИ, КВП-3, 4В3Т, 2B1Q, 5В6В, CMI, 3В6В, Скремблирование +NRZ с образующим полиномом (х 4 +х 3 +1).

Исходные данные: Импульсная последовательность: 1100101010101100101000100001010.

Код ЧПИ (AMI). Важным достоинством кода АМI является чрезвычайная простота реализации кодирующих устройств и обратного перехода к двоичному сигналу. Для этого достаточно осуществить двухполупериодное выпрямление сигнала.

Недостатком кода является то, что при появлении длинных серий нулей возможны сбои тактовой синхронизации. Для устранения этого недостатка используют модифицированные квазитроичные коды (коды с высокой плотностью единиц).

Преобразуем импульсную последовательность из кода NRZ в код ЧПИ (AMI).

— полярность импульса В всегда противоположна полярности предшествующего импульса;

Преобразуем заданную импульсную последовательность из кода NRZ в линейный код (Рисунок 1).

Рисунок 1. Временные диаграммы кодов NRZ, ЧПИ, КВП-3

При создании кода 4В3Т необходимо ввести такое соответствие между блоками, которое обеспечивало бы необходимые свойства передаваемого сигнала и простоту реализации.

Преобразование импульсной последовательности из кода NRZ в линейный код 4В3Т показано на Рисунок 2.

Рисунок 2. Преобразование импульсной последовательности из кода NRZ в линейный код 4В3Т

Код CMI. В коде логическая «1» исходного сигнала кодируется поочередно блоками 11 и 00, а логический «0» кодируется блоком 01, что обеспечивает наличие дискретных составляющих на f _t. Блок “10” можно использовать для организации служебного канала (в это время блокируется блок контроля ошибок).

В этом коде, наряду с достоинствами простоты кодирования, сравнительно высокой частоты переходов, имеется еще и возможность выделения f_t заданной фазы с помощью линейного фильтра.

Преобразуем заданную импульсную последовательность из кода NRZ в линейный код CMI (Рисунок 3).

Рисунок 3. Временные диаграммы кодов NRZ и СMI.

Так как код NRZ разбивается на блоки, содержащие 3 символа, то этот код необходимо дополнить двумя нулями.

Преобразование импульсной последовательности из кода NRZ в линейный код 3В6В показано на Рисунок 4.

Рисунок 4. Преобразование импульсной последовательности из кода NRZ в линейный код 3В6В

Преобразуем заданную импульсную последовательность из кода NRZ в код 2В1Q (Рисунок 5).

Рисунок 5. Временные диаграммы кодов NRZ и 2B1Q

Так как код NRZ разбивается на блоки, содержащие 5 символов, то этот код необходимо дополнить четырьмя нулями.

Преобразование импульсной последовательности из кода NRZ в линейный код 5В6В показано на Рисунок 6.

Рисунок 6. Преобразование импульсной последовательности из кода NRZ в линейный код 5В6В

— операция исключающего ИЛИ (сложение по mod2).

Для исходной последовательности скремблер даст следующий результирующий код:

(первые три цифры результирующего кода будут совпадать с исходным, так как на вход ещё не поступили необходимые цифры).

Скремблирование +NRZ с образующим полиномом (Х 4 +Х 3 +1):

Преобразование импульсной последовательности показано на Рисунок 7.

Рисунок 7. Преобразование импульсной последовательности из кода NRZ в скремблированную последовательность

Задание: Рассмотрим перевод целого десятичного числа в двоичную систему счисления.

Исходные данные: Заданное число = 40.

В системе счисления с основанием 2: 40₁₀ = 101000₂

Соберем остатки от деления в направлении, указанной стрелкой, начиная с последней единицы, и получим число в двоичной системе счисления: 01011.

Задание: Запишем фамилию в виде двоичной последовательности символов кодом МТК-2 и построим временную диаграмму.

Исходные данные: Заданная фамилия: Пятин.

Приведём двоичную комбинацию для передачи фамилии в таблице.

Источник

Линейные коды ЦСП (RZ,NRZ,BIF,AMI,HDB-3).

NRZ: Уровень каждого сигнала поддерживается в течении всей длительности сигнала. По этой причине симметричное преобразование (полное) носит название кода без возвращения к нулю (Non return – to Zero). Сигнал NRZ не содержит переходов из 0 в 1 и обратно. Коды передачи NRZ используются в системе передачи импульсов, в кот. импульс (перед фильтрацией) имеет постоянный уровень в течении всей длительности сигнала Т. Частотный спектр сигнала NRZ представляет собой спектр sinx/x.

Кодирование NRZ редко используется для передачи на большие расстояния, наличие низких частот в случайном сигнале данных – основная причина того, что для передачи данных ч/з аналоговую сеть нужны модемы. (дрейф)

2.Биполярное кодирование (ЧПИ): решает проблему дрейфа пост. составл-ей используется 3 уровня кодирования двоичных данных. Логический нуль кодируется нулевым напряжением, тогда как логическая единица переменно кодируется положительным и отрицательным напряжением.

Биполярное кодирование – основная прцедура кодирования для передачи по линиям телефонной сети.

+ Избыточность – дает возможность наблюдения за качеством линии без знания природы трафика.

— 1. Обнаружение двух последов-х импульсов одной полярности означает ошибку,

2. Слежение за частотой нарушения, если эта частота превосходит некоторый порог, формируется сигнал аварии.

Источник

Чем вызвано преобразование двоичного сигнала в коде nrz в линейный код чпи

Двоичные коды строятся с использованием только двух элементов. В литературе встречаются различные условные обозначения символов двоичного кода. Наиболее употребительные из них рекомендованы МСЭ-Т и представлены в Табл. 6.7.

При реализации кодов необходимо представлять их символы в виде элементов дискретного сигнала той или иной формы, удобной для выполнения последующих операций и передачи по линиям связи.

Формы цифровых сигналов, предназначенных для передачи по линии связи, получили наименование линейных кодов (ЛК). ЛК применяются для передачи данных без модуляции в первичной полосе частот, начинающейся с нуля. Иначе говоря, кадры цифровых систем передачи, сформированные в соответствии с правилами ПЦИ или СЦИ и представляющие собой обычные двоичные последовательности, перед подачей в линию связи подвергаются соответствующему преобразованию в линейном кодере.

Рассмотрим основные типы линейных кодов.

Смысл скремблирования состоит в получении последовательности, в которой статистика появления нулей и единиц приближается к случайной, что позволяет удовлетворять требованиям надежного выделения тактовой частоты и постоянной, сосредоточенной в заданной области частот спектральной плотности мощности передаваемого сигнала.

Заметим, что скремблирование широко применяется во многих видах систем связи для улучшения статистических свойств сигнала. Обычно скремблирование осуществляется непосредственно перед модуляцией.

Особенностью скремблера СС (Рис. 6.52) является то, что он управляется скремблированной последовательностью, т.е. той, которая передается в канал. Поэтому при данном виде скремблирования не требуется специальной установки состояний скремблера и дескремблера; скремблированная последовательность записывается в регистры сдвига скремблера и дескремблера, устанавливая их в идентичное состояние. При потере синхронизма между скремблером и дескремблером время восстановления синхронизма не превышает числа тактов, равного числу ячеек регистра скремблера.

Рис. 6.52. Самосинхронизирующиеся скремблер и дескремблер

Второй недостаток СС скремблера связан с возможностью появления на его выходе при определенных условиях так называемых критических ситуаций, когда выходная последовательность приобретает периодический характер с периодом, меньшим длины ПСП. Чтобы предотвратить это, в скремблере и дескремблере согласно рекомендациям МСЭ-Т предусматриваются специальные дополнительные схемы контроля, которые выявляют наличие периодичности элементов на входе и нарушают ее.

Рис. 6.50. Аддитивные скремблер и дескремблер

Суммируемые в скремблере последовательности независимы, поэтому их период всегда равен наименьшему общему краткому величин периодов входной последовательности и ПСП и критическое состояние отсутствует. Отсутствие эффекта размножения ошибок и необходимости в специальной логике защиты от нежелательных ситуаций делают способ аддитивного скремблирования предпочтительнее, если не учитывать затрат на решение задачи фазирования скремблера и дескремблер. В качестве сигнала установки в ЦСП используют сигнал цикловой синхронизации.

Источник

Линейные коды с сохранением тактовой частоты

Дата добавления: 2014-10-04 ; просмотров: 2203 ; Нарушение авторских прав

Существует несколько основных вариантов преобразования двоичного RZ или ЛТ сигнала в линейный код:

1) без изменения тактовой частоты двоично­го сигнала;

3) с уменьшением тактовой час­тоты линейного сигнала.

Первый вариант преобразования предполагает, что частота следования от­дельных символов линейного кода не изменяется и равна исходной частоте следо­вания ft отдельных символов ДС. Здесь возможны два способа преобразования. Первый способ— с активной паузой (рис. 15.6), при котором передача нулей в ис­ходном видеосигнале заменяется на передачу посылок отрицательной полярности. Такой ЛС называется двоично-симметричным(ДСС). Поскольку в среднем число нулей и единиц в исходном сигнале одинаково, то постоянная составляющая преобразованного сигнала равна нулю, однако за счет возможности «скопле­ния» нулей (или единиц) постоянная составляющая начинает изменяться во времени, и межсимвольные искажения второго рода не устраняются.

На практике часто применяют второй способ преобразования ДС, когда униполярный сигнал в коде RZ или NRZ преобразуется в квазитроичныйкод, или код ЧПИ (сигнал с чередованием полярности импульсов). При таком пре­образовании «0» передается без изменения, а «1» передается так, что каждая следующая единица меняет свой знак на противоположный. Этот способ легко реализуем на практике, он устраняет межсимвольные искажения второго рода, не требуя расширения полосы пропускания в области верхних частот.

Одна из возможных структурных схем преобразования двоичного сигнала в квазитроичный приведена на рис. 15.7. Осциллограммы сигналов в контроль­ных точках представлены на рис. 15.8. Цифровой сигнал в двоичной форме (рис. 15.8, а) поступает на сумматор по модулю 2. На другой вход сумматора поступает сигнал, прошедший через линию задержки 1 и задержанный на один тактовый интервал (рис. 15.8, в). Выходной сигнал сумматора (рис. 15.8, 6) поступает на вычитающее устройство 4. Этот же сиг­нал, задержанный на тактовый интервал (рис. 15.8, г), поступает на Другой вход блока 4. На выходе вычитающего устройства получа­ем сигнал в квазитроичном коде

Достоинством квазитроичного кода является то, что он не имеет постоянной составляю щей и легко преобразуется в исходный дво­ичный код путем его пропускания через бе­зынерционный двухполупериодный выпря­митель.

Кроме того, он удобен тем, что в нем легко обнаруживаются ошибочные символы по признаку нарушения чередования поляр­ности импульсов.

Схема преобразователя квазитроичного кода, изображенного на рис. 15.7, очень сложная. На входы логической ячейки И1 поступают входной циф­ровой сигнал (рис. 15.11,а) и стробирующие импульсы (рис. 15.11, б). Далее сигнал (рис. 15.11,в) поступает на вход триггера. С прямого (рис. 15.11, г) и инверсного (рис. 15.11,д) выходов триггера сигналы поступают на входы логических ячеек ИЗ,И4, куда поступает также сигнал с выхода схемы совпадения И1. На выходе логических схем 3, 4 будут вырабатываться определенные импуль сы (рис. 15.11, е, ж). Формирователи импульсов 5,6 укорачивают импульсы по длительности до и подают их на вычитающее устройство 7(ВУ), на выходе которого формируется полный квазитроичный сигнал (рис. 15.11, з)

Если в «пакете» нулей их число больше , то каждый пакет из нулей заменяется сигналами 000 Vили 500 V (для КВП-3).

Полярности вводимых импульсов В и К выбираются так, чтобы на интерва­ле в тактов происходило одно нарушение правила чередования поляр­ности. По этому нарушению на приемной стороне оконечной станции при пре­образовании ЛС в ДС принимают решение об истинном содержании пакета. При выборе конкретного вида сигнала (000 V или В00V) исходят из следующих условий: полярность импульса В всегда противоположна полярности предшес­твующего импульса; если между двумя соседними паузами в двоичном сигнале, имеющими число нулей больше, чем q+1 = 3 + 1=4, насчитывается четное число единиц, то заполнение второй паузы начинается с сигнала В00V; если число единиц между двумя вышеупомянутыми паузами нечетное, то заполне­ние второй паузы начинается с сигнала 000V.

В процессе заполнения очень длинной паузы пакет из (q + 1) нулей заменяется комбинацией BOO V, если предшествующее число «пакетов» в паузе нечетное; «пакет» из (q + 1) нулей за­меняется комбинацией 000V, если предшествующее число «пакетов» в паузе четное (или нуль). Пример использования алгоритма формирования кода КВП-2 и КВП-3 приведен на рис. 15.12.

Линейный сигнал в коде МЧПИ (HDB), передаваемый трехуровневым ко­дом с той же тактовой частотой, что и исходный двоичный сигнал, широко ис­пользуется в первичных, вторичных и третичных ЦСП (ИКМ-30, ИКМ-120, ИКМ-480), работающих по металлическим кабелям (симметричным и коакси­альным). Кроме того, он применяется и как «стыковой» сигнал в оконечной аппаратуре для соединения разных иерархических структур.

Возможность исключения длинных пакетов нулей или единиц обеспечива­ет также третий способ преобразования ДС в ЛС с сохранением тактовой час­тоты и числа разрешенных уровней, называемый скремблированием.При этом ДС подвергается операции перемножения с некоторой, известной заранее псевдослучайной двоичной последовательностью (ПСП): ЛС = ДС + ПСП. На приемной стороне выполняется обратная операция: ДС = ЛС + ПСП (знак + здесь и далее означает сложение по модулю 2). Для правильного восстановления исходного сигнала псевдослучайные последовательности, вырабатываемые на приемной и передающей сторонах, должны быть засинхронизированы.

Для того чтобы сделать операцию дескремблирования самосинхронизирую- щейся,применяют решение, приведенное на рис. 15.13. Здесь скремблер 1 содержит сумматор по модулю 2 и формирователь псевдослучайной последовательности (ФПСП) 3. Дескремблер 4 содержит аналогичные блоки (рис. 15.13, а).

Для того чтобы сделать операцию дескремблирования самосинхро- низирующейся,т.е. не требующей формирования специального сигнала синхронизации на пе­редающей стороне и его поиска на приемной стороне, применяют решение, приведенное на рис. 15.13. Здесь скремблер 1 содержит сумматор по модулю 2 и формирователь псевдослучайной последовательности (ФПСП) 3. Дескремблер 4 содержит аналогичные блоки (рис. 15.13, а).

Формирователь двоичной ПСП включает в себя n-разрядный регистр сдвига (триггеры , управляемый импульсами тактовой частоты ИУ от генераторного оборудования, а так­же некоторое количество сумматоров по модулю 2, соединенных с выходами соответствующих триггеров (рис. 15.13, б). Элемент на схеме отражает наличие ) или отсутствие связи триггера 7> со схемой сложения.

Скремблированный сигнал S представляет собой результат потактового
сложения по модулю 2 исходного двоичного сигнала D и псевдослучайного R: S= Дескремблированный сигнал равен соответственно При отсутствии ошибок в канале связи, когда , имеем ,=D. Параметры ФПСП определяются видом алгебраического полинома, опи­сывающего структуру ПСП, ,.С увеличением числа п растет период ПСП, равный , и соответственно сдвигается влево «провал» в спектре скремблированного сигнала S (см. штриховую функцию на рис. 15.5, б). С увеличением числа k ненулевых коэффициентов Cj этот «провал» углубляется и расширяется по частоте, однако при этом в случае появления в канале передачи одиночных ошибок дескремблер «размножает» их в (k + 1) раз. Практическое применение получили ФПСП с компромиссными параметрами[23]: (т.е. «=15, ) и ( = 10, = 1; k = 3). Отметим, что линейный сигнал, полученный путем скремблирования (см. рис. 15.13, а), остается униполярным и имеет постоянную составляющую, которая хотя и не равна 0, но изменя­ется в очень малых пределах. Это позволяет «потерять» ее в линейном тракте (из-за разделительных элементов), а затем «восстановить» в регенераторе, не искажая форму импульсов.

Источник