В современных высокоскоростных системах передачи данных синхронизация передатчика и приемника достигается за счет использования самосинхронизирующих кодов (СК). Кодирование передаваемых данных с помощью СК заключается в том, чтобы обеспечить регулярные изменения (переходы) уровней сигнала в канале. Каждый переход уровня сигнала от высокого к низкому уровню или наоборот используется для подстройки приемника. Лучшими считаются такие СК, которые обеспечивают переход уровня сигнала не менее одного раза в течение интервала времени, необходимого на прием одного информационного бита. Чем чаще переходы уровня сигнала, тем надежнее осуществляется синхронизация приемника и увереннее производится идентификация принимаемых битов данных.
Наиболее распространенными являются следующие самосинхронизирующие коды:
-
NRZ-код (Non Return to Zero – без возврата к нулю);
-
RZ-код (Return to Zero – код с возвращением к нулю);
-
PE-код (Phase Encode – фазовое кодирование) или манчестерский код;
-
AMI (Alternate Mark Inversion) – биполярный код с поочередной инверсией уровня.
Возможность кодирования сообщения 1010011 с помощью перечисленных кодов иллюстрируется с помощью рис.4.
NRZ-код использует следующее представление битов:
Этот метод кодирования является наиболее простым и служит базой для построения более совершенных алгоритмов кодирования. Однако при передаче длинных серий одноименных битов (единиц или нулей) уровень сигнала остается неизменным для каждой серии, что существенно снижает качество синхронизации и надежность распознавания принимаемых битов (может произойти рассогласование таймера приемника по отношению к поступающему сигналу и несвоевременный опрос линии).
RZ-код. Цифровые данные в этом коде представляются следующим образом:
Этот метод имеет два преимущества по сравнению с кодированием NRZ:
Как видно из рис. 4, даже такой простой линейный код как RZ использует большее число переходов уровня сигнала, чем исходный информационный сигнал в соответствующем коде NRZ. Для информационной последовательности, представленной на рис. 4, в коде NRZ имеется всего 4 перехода, в то время как в RZ уже насчитывается 7 переходов уровня сигнала.
При фазовом кодировании (PE-код) используется следующее представление битов:
Аналогичный код, в котором символ 1 передается двоичной парой 10, а символ 0 – парой 01, называется кодом Манчестер II. Таким образом, манчестерский код обеспечивает изменение уровня сигнала при представлении каждого бита, а при передаче серий одноименных битов – двойное изменение. Обладает хорошими синхронизирующими свойствами. Применяется в технике записи информации на магнитных лентах, при передаче по коаксиальным и оптоволоконным линиям.
AMI-код использует следующие представления битов:
AMI-код обладает хорошими синхронизирующими свойствами при передаче серий единиц и сравнительно прост в реализации. Недостатком кода является ограничение на плотность нулей в потоке данных, поскольку длинные последовательности нулей ведут к потере синхронизации.
|