|
| |
|
Слаботочка Книги в качестве примера опишем алгоритм замены трех нулей (B3ZS). Этот конкретный алгоритм нормализован в США на стандартном стыке для сигнала DS-3 [13]. Он также используется в коаксиальной системе передачи типа LD-4 в Канаде [14]. В формате B3ZS каждая последовательность из трех нулей в цифровом сигнале источника заменяется либо на 00V, либо на BOV. Комбинация вида 00V содержит два тактовых интервала без импульсов (00), за которыми следует импульс, представляющий нарушение биполярности (V). Комбинация вида BOV содержит одиночный импульс, соответствующий правильной последовательности биполярного кода (В), за которым следует пауза (0), и заканчивается импульсом с нарушением биполярности (V). При каждой замене трех нулей специальной комбинацией нарушение биполярности происходит в последней позиции. Вследствие этого место замены легко обнаруживается. Решение о замене на 00V или BOV принимается исходя из того, чтобы число импульсов типа В (без нарушения биполярности) между нарушениями (V) было нечетным. Следовательно, если после последней замены было передано нечетное число единиц, то для замены трех нулей выбирается комбинация вида 00V. Если число промежуточных единиц четное, выбирается BOV, Таким образом, между всеми умышленными нарушениями биполярности содержится нечетное число биполярных импульсов. При этом и нарушения биполярности меняют поочередно свою полярность, так что плавание постоянной составляющей предотвращается. Четное число биполярных импульсов появляется только в результате ошибок в канале. Кроме того, перед каждым умышленным нарушением передается нуль. Следовательно, в коде остается значительная систематическая избыточность для того, чтобы способствовать контролю характеристик. Алгоритм замены суммирован в табл. 4.1. Таблица 4.1. Правила замен в коде B3ZS в зависимости от числа биполярных импульсов (единиц) после последней замены Замены  Пример 4.1. Определите линейный сигнал в коде B3ZS для следующей последовательности цифрового сигнала: 101000110000000010001. Используйте знак --, чтобы указать положительные импульсы, знак -, чтобы указать отрицательные импульсы, и О, чтобы указать отсутствие импульсов. Решение. Имеются две возможные последовательности в зависимости от того, передавалось ли после предыдущего нарушения биполярности четное или нечетное число импульсов.   Случай 1 (нечетное): +0- Случай 2 (четное): +0-  Нарушения Пример 4.1 показывает, что процесс разбиения последовательностей нулей путем замен с нарушением биполярности существенно увеличивает минимальную плотность импульсов в коде линии. Действительно, минимальная плотность равна 33%, в то время как средняя плотность чуть выше 60%. Следовательно, формат B3ZS непрерывно создает сильную хронирующую составляющую. Отметим, что все алгоритмы преобразования вида BNZS гарантируют наличие непрерывной хронирующей информации, не накладывая ограничений на источник цифрового сигнала. Следовательно, преобразование вида BNZS обеспечивает любое полностью прозрачное применение. Другим алгоритмом преобразования вида BNZS, используемым фирмой Bell System, 5шляется алгоритм вида B6ZS для линий передачи типа Т2 [15]. В линиях типа Т2 в отличие от линий типа Т1 для поддержания хронирования не требуется налагать ограничения на цифровой сигнал источника. Алгоритм преобразования вида B6ZS дан в табл. 4.2. При использовании этого алгоритма нарушения биполярности создаются на второй и пятой позициях заменяемой последовательности. Еще один формат преобразования вида BNZS, рекомендованный МККТТ, называется биполярным преобразованием с высокой Таблица 4.2. Правила замен в коде B6ZS
Таблица 4.3. Правила замен в коде КВПЗ в зависимости от числа биполярных импульсов (еш{ниц) после последней замены  плотностью [16]. В обычно используемом варианте преобразования вида КВП последовательности из четырех нулей заменяется последовательностями, содержащими нарушение биполярности на ПОЗИШ1И последнего бита. Поскольку этот формат преобразования предотвращает появление последовательностей нулей, число которых превышает три, его называют преобразованием вида КВПЗ. Алгоритм преобразования (табл. 4.3) в основном такой же, как и алгоритм преобразования вида B3ZS, описанный ранее. Отметим, что замены вводят нарушения только на позиции четвертого бита, а при последовательных заменах создаются нарушения с чередующимися полярностями. 4.3.4. Парно-селективный троичный код Алгоритмы замен вида BNZS, описанные в предыдущем подразделе, представляют собой примеры выбора кодов в троичном кодовом пространстве с целью увеличения содержания хронирующей составляющей двоичного сигнала. Еще одним примером является парно-селективный троичный код PST [17]. Процесс преобразования к коду вида PST начинается с разделения входного двоичного цифрового сигнала на пары битов с целью получения последовательностей -кодовых комбинаций из двух битов. Затем эти кодовые комбинации преобразуются для передачи в два троичных символа каждая. Поскольку число двух-символьных троичных кодовых комбинаций равно девяти, а число двухсимвольных двоичных кодовых комбинаций - только четырем, возможна значительная гибкость в выборе способа преобразования к коду передачи. Наиболее полезный из возможных форматов преобразования приведен в табл. 4.4. Этот конкретный формат не только гарантирует наличие значительной хронирующей составляющей, но и предотвращает плавание постоянной составляющей за счет переключения мод для сохранения баланса между положительными и отрицательными импульсами. Кодовые комбинации выбираются из одного столбца до тех пор, пока не будет передан Этот вид кодов обычно обозначается сокращением HDB, а в отечественной литературе - КВП (код высокой плотности); к этому обозначению добавляется цифра, указывающая на максимально допустимое число следующих подряд нулей в коде передачи.- Прим. перев. Таблица 4.4. Преобразование к парно-селективному троичному коду
одиночный импульс . в этот момент моды в преобразователе кодов переключаются и кодовые комбинации выбираются из другого столбца до тех пор, пока не будет передан другой одиночный импульс (противоположной полярности). Пример 4.2. Преобразуйте в код PST следующий двоичный цифровой сигнал: 0100111010U00. Решение. Имеется два возможных решения, в зависимости от того установлен ли в начале последовательности преобразователь в режиме моды -f- или моды -; 01 00 11 10 10 И 00 Случай 1 (мода -Ь) О-Ь--V Л- -О +0 Л----Ь Случай 2 (мода -; О---1- -- +0 -О Н----h Потенциальным недостатком алгоритма преобразования к коду PST является то, что двоичный цифровой сигнал должен быть разделен на пары. Следовательно, обратный преобразователь кода PST должен выделять границы пар. Распознавание границ не , представляет труда, если передается случайный цифровой сигнал, поскольку при неправильном разбиении на пары в конце концов неизбежно образуются недопустимые кодовые комбинации (00, + -(-,---). Кроме того, структура циклов для временного группообразования обычно обеспечивает автоматическое получение синхронизма по кодовым комбинациям и парам. Энергетический . спектр кода PST при равных вероятностях появления единиц и нулей получен в [17] и представлен на графике рис. 4.11. Здесь же представлены энергетические спектры кодов B6ZS [15] и обычного биполярного. На рис. 4.11 следует обратить особое внимание на то, что биполярный код и коды, полученные на его основе, требуют равных полос. Их единственное значительное отличие состоит в том, что у кодов B6ZS и PST более высокие уровни энергии, что связано с более высокими плотностями импульсов. Повышенные уровни энергии имеют и нежелательный эффект, состоящий в увеличении переходных о.5/г помех в многопарных кабелях. частота Рис. 4.11. Спектры биполярного кода, кодов вида B6ZS и PST при равной вероятности появления единиц и нулей  В комбинации из двух символов, где другой символ - нуль.- Прим. перев. Однако ухудшения от увеличенных переходных помех в некоторой степени компенсируются повышенной точностью восстановления колебаний тактовой частоты. 4.3.5. Преобразование к троичным кодам Поскольку биполярный код и код PST используют пространство троичного кода для передачи двоичного сигнала, при их применении не достигается столь высокая скорость передачи информации, какая возможна при более эффективном использовании кодового пространства. Например, в кодовой комбинации троичного кода из восьми символов можно образовать 3=6561 различных комбинаций. В отличие от этого восемь битов двоичного цифрового сигнала создают только 2=256 различных кодовых комбинаций. Описанные выше коды передачи не реализуют преимущества повышенного информационного содержания троичных кодов - их выбирают исходя из содержания хронирующей информации и спектральных свойств сигнала в линии. Одна из процедур преобразования к троичному коду состоит в отображении четырех двоичных символов в три троичных (код 4ВЗТ). Поскольку двоичные комбинации из четырех битов требуют только 16 из 27 возможных троичных трехсимвольных комбинаций существует значительная гибкость в выборе троичных кодов. В табл. 4.5 представлен один из возможных алгоритмов преобразования к коду передачи. Троичные комбинаций в среднем столбце сбалансированы по величине постоянной составляющей. Кодовые комбинации из второго и четвертого столбцов для поддержания баланса постоянной составляющей выбираются поочередно. Если было передано больше положительных импульсов, чем отри- Таблица 4.5. Преобразование к коду вида 4ВЗТ
е- . цательных, выбирается второй столбец. Когда расхождение между числом положительных и отрицательных импульсов меняется на обратное, выбирается четвертый столбец. Отметим, что кодовая комбинация из одних нулей не используется. Следовательно, сохраняется значительная хронирующая составляющая. Однако для увеличения эффективности передачи информации принесена в жертву возможность контроля качества и требуется цикловая синхронизация для границ трехсимвольных комбинаций. Преобразование к коду 4ВЗТ используется в линиях типа Т148, разработанных фирмой ITT Telecommunications [18]. Эта линия применяется для передачи двух первичных цифровых сигналов типа DS-1 (48 каналов) при использовании полосы, которая только на 50% шире полосы системы типа Т1 (имеющей 24 канала). Общее рассмотрение преобразования к коду 4ВЗТ и других способов преобразования к троичному коду содержится в [19]. 4.3.6. Абсолютный биимпульсный код При биполярном преобразовании кода и его модификациях (BNZS и PST) используются дополнительные уровни для обеспечения гибкости получения желаемых свойств, таких как достаточное число хронирующих переходов, отсутствие плавания постоянной составляющей и возможность контроля характеристик. Эти свойства получены за счет увеличения кодового пространства, а не за счет расширения полосы. (Первый нуль в спектрах всех рассмотренных до сих пор кодов, включая код с импульсами БВН, лежит в точке 1/Т, численно соответствующей скорости передачи.) . Существует большое число кодов передачи, обеспечивающих получение значительной хронирующей составля10щей и отсутствие плавания постоянной составляющей за счет расширения полосы сигнала при использовании только двух уровней для двоичного цифрового сигнала. Одним из наиболее общих кодов такого типа, характеризующихся как наличием значительной хронирующей составляющей, так и отсутствием плавания постоянной составляющей, является абсолютный биимпульсный код, который называют также манчестерским кодом . В абсолютном биимпульсном коде используется один период прямоугольного колебания в определенной фазе для передачи единицы и другой период в противоположной фазе - для передачи нуля. Пример последовательности, преобразованной к абсолютному биимпульсному коду, представлен на рис. 4.12. Отметим, что в
Рис. 4.12. Абсолютный биимпульсный (манчестерский) код передачи 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 [33] 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||