Методы цифрового кодирования

 

Цифровое кодирование (Digital Encoding), иногда не совсем корректно называемое модуляцией, определяет способ представления битов в физическом канале передачи данных. Рассмотрим различные варианты цифрового кодирования: от простого метода NRZ (Non Return to Zero без возврата к нулю) до более сложного HDB3 (High Density Bipolar 3 - биполярное кодирование с высокой плотностью, вариант 3).

 Простейший метод NRZ используется в протоколах на базе интерфейса RS232, в сетях Ethernet применяется кодирование PE, а в телефонии используется алгоритм HDB3 (этот метод служит для кодирования сигналов в потоках E1 и E2). Выбор метода кодирования зависит от полосы канала связи, используемой кабельной системы, скорости передачи данных и других параметров.

 

Требования к алгоритмам цифрового кодирования

 При кодировании цифровых сигналов должны выполняться требования.

 1. Малая полоса цифрового сигнала для возможности передачи большого объема данных по имеющемуся физическому каналу.

 2. Невысокий уровень постоянного напряжения в линии.

 3. Достаточно высокие перепады напряжения для возможности использования сигнальных импульсов (переходов напряжения) для синхронизации приемника и передатчика без добавления в поток сигналов дополнительной информации.

 4. Неполяризованный сигнал для того, чтобы можно было не обращать внимания на полярность подключения проводников в каждой паре.

Обзор методов цифрового кодирования

NRZ - Non Return to Zero (без возврата к нулю)

В этом варианте кодирования используется следующее представление битов:

биты 0 представляются нулевым напряжением (0 В);

биты 1 представляются напряжением +V.

 

 Этот метод кодирования является наиболее простым и служит базой для построения более совершенных алгоритмов кодирования.

 

RZ - Return to Zero (возврат к нулю)

 

Цифровые данные представляются следующим образом:

 

 

биты 0 представляются нулевым напряжением (0 В);

биты 1 представляются значением +V в первой половине и нулевым напряжением во второй, т.е. единице соответствует импульс напряжения продолжительностью в половину продолжительности передачи одного бита данных.

 

Кодирование информации

Для автоматизации работы с данными, относящимися к разным типам, унифицируют их форму представления. Это можно сделать с помощью кодирования данных на единой основе.

Язык — это система кодирования понятий. Чтобы записать слова, применяется опять же кодирование — азбука. Проблемами универсального кодирования занимаются различные области науки, техники, культуры. Подготовка данных для обработки на компьютере в информатике имеет свою специфику, связанную с электроникой.

История кодирования очень обширна. В быту используются такие системы кодировки, как код Морзе[2], Брайля[3], код морских сигналов и т. п. В вычислительной технике система кодирования называется двоичным кодированием и основана на представлении данных в двоичной системе. Такое представление наиболее просто реализовать в электронных схемах с двумя устойчивыми состояниями: есть ток — 1, нет тока — 0. Таким образом, используются два знака 0 и 1. Эти знаки называются двоичными цифрами (binary digit или сокращенно bit). Двумя битами можно закодировать четыре различных комбинации 00, 01, 10 и 11, три бита дадут восемь комбинаций 000, 001, 010, 011, 100, 101, 110, 111 и т. д. Общая формула имеет вид

,

где — количество независимых кодируемых значений, — разрядность кодирования, принятая в данной системе.

Совокупность из восьми бит носит название один байт.