Вимоги до методів цифрового кодування

ДОСЛІДЖЕННЯ МЕТОДІВ ФІЗИЧНОГО ТА ЛОГІЧНОГО

КОДУВАННЯ

Методичні вказівки

для самостійної підготовки та інструкція

до лабораторної роботи N 2

з дисципліни ‘ Комп’ютерні системи та мережі в АСК ТП ‘

для студентів базового напряму

6.0925 “Автоматизація та комп’ютерно-інтегровані технології”

 

Затверджено

на засіданні кафедри

автоматизації теплових

і хімічних процесів

Протокол N від __________.

 

Львів - 2006

 

Дослідження методів фізичного та логічного кодування: Методичні вказівки для самостійної підготовки та інструкція до лабораторної роботи N 2 з дисципліни ”Комп’ютерні системи та мережі в АСК ТП” для студентiв базового напряму 6.0925 “Автоматизація та комп’ютерно-інтегровані технології”/ Укладач Ф.Д. Матіко. - Львiв: Вид-во Національного ун-ту ‘Львiвська полiтехнiка’, 2006. - 14 с.

 

 

Укладач Матіко Ф.Д., канд.техн.наук, доцент

 

Вiдповiдальний за випуск Пiстун Є.П., д-р техн. наук, професор

 

 

Рецензенти: Ділай І.В., канд. техн.наук, доцент

Лесовой Л.В., канд.техн.наук, доцент

 

Тема: Дослідження методів фізичного та логічного кодування даних.

Мета роботи: полягає у практичному дослідженні методів кодування даних, та їхній аналіз.

Теоретичні відомості

Цифрове кодування

При цифровому кодуванні дискретної інформації застосовують потенційні й імпульсні коди.

У потенційних кодах для представлення логічних одиниць і нулів використовується тільки значення потенціалу сигналу, а його перепади, що формують закінчені імпульси, в увагу не приймаються. Імпульсні коди дозволяють представити двійкові дані або імпульсами визначеної полярності, або частиною імпульсу — перепадом потенціалу визначеного напрямку.

Вимоги до методів цифрового кодування

При використанні прямокутних імпульсів для передаванні дискретної інформації необхідно вибрати такий спосіб кодування, що одночасно досягав би декількох цілей:

• мав при одній і тій же бітовій швидкості найменшу ширину спектра результуючого сигналу;

• забезпечував синхронізацію між передавачем і приймачем;

• мав здатність розпізнавати помилки;

• мав мінімальну постійну складову;

• мав низьку вартість реалізації.

Більш вузький спектр сигналів дозволяє на одній і тій же лінії (з однієї і тією же смугою перепускання) домагатися більш високої швидкості передаванні даних. Крім того, часто до спектра сигналу пред'являється вимога відсутності постійної складовий, тобто наявності постійного струму між передавачем і приймачем. Зокрема, застосування різних трансформаторних схем гальванічної розв'язки перешкоджає проходженню постійного струму. При використанні оптичних каналів це дозволяє уникнути перевантаження джерела світла.

Синхронізація передавача і приймача потрібна для того, щоб приймач точно знав, у який момент часу необхідно зчитувати нову інформацію з лінії зв'язку. Ця проблема в мережах вирішується складніше, ніж при обміні даними між близько розташованими пристроями, наприклад між блоками усередині комп'ютера чи між комп'ютером і принтером. На невеликих відстанях добре працює схема, заснована на використанні окремої тактуючої лінії зв'язку, так що інформація знімається з лінії даних тільки в момент приходу тактового імпульсу. У мережах використання цієї схеми викликає труднощі через неоднорідність характеристик провідників у кабелях. На великих відстанях нерівномірність швидкості поширення сигналу може привести до того, що тактовий імпульс прийде настільки пізніше чи раніше відповідного сигналу даних, що біт даних буде пропущений чи лічений повторно. Іншою причиною, по якій у мережах відмовляються від використання тактуючих імпульсів, є економія провідників у дорогих кабелях.

Тому в мережах застосовуються так звані самосинхронізуючі коди, сигнали яких несуть для передавача вказівки про тім, у який момент часу потрібно здійснювати розпізнавання чергового біта (чи декількох біт, якщо код орієнтований більш ніж на два стани сигналу). Будь який різкий перепад сигналу — так називаний фронт — може служити гарною вказівкою для синхронізації приймача з передавачем.

При використанні синусоїд як несучого сигналу результуючий код має властивість самосинхронізації, тому що зміна амплітуди несучої частоти дає можливість приймачу визначити момент появи вхідного коду.

Розпізнавання і корекцію спотворених даних складно здійснити засобами фізичного рівня, тому найчастіше цю роботу беруть на себе протоколи, що лежать вище: канальний, мережний, транспортний чи прикладний. З іншого боку, розпізнавання помилок на фізичному рівні заощаджує час, тому що приймач не чекає повного переміщення кадру в буфер, а відбраковує його відразу при розпізнаванні помилкових біт усередині кадру.

Вимоги, пропоновані до методів кодування, є взаємно суперечливими, тому кожний з розглянутих нижче популярних методів цифрового кодування має свої переваги і свої недоліки.