انتقال داده های گسسته در سطح فیزیکی. سخنرانی شبکه های کامپیوتری. سطح فیزیکی مبانی نظری انتقال داده ها

هنگام انتقال داده های گسسته از طریق کانال های ارتباطی، از دو نوع اصلی کدگذاری فیزیکی استفاده می شود - بر اساس سیگنال حامل سینوسی و بر اساس دنباله ای از پالس های مستطیلی. روش اول اغلب نیز نامیده می شود مدولاسیونیا مدولاسیون آنالوگ،با تأکید بر این واقعیت که کدگذاری با تغییر پارامترهای سیگنال آنالوگ انجام می شود. راه دوم معمولا نامیده می شود کدگذاری دیجیتالاین روش ها در عرض طیف سیگنال حاصل و پیچیدگی تجهیزات مورد نیاز برای اجرای آنها متفاوت است.

هنگام استفاده از پالس های مستطیلی، طیف سیگنال حاصل بسیار گسترده است. اگر به یاد بیاوریم که طیف یک تکانه ایده آل دارای عرض بی نهایت است، تعجب آور نیست. استفاده از یک سینوسی منجر به طیف بسیار کوچکتری با سرعت اطلاعات یکسان می شود. با این حال، اجرای مدولاسیون سینوسی به تجهیزات پیچیده‌تر و گران‌تری نسبت به اجرای پالس‌های مستطیلی نیاز دارد.

در حال حاضر، بیشتر و بیشتر، داده هایی که در ابتدا دارای یک فرم آنالوگ هستند - گفتار، تصویر تلویزیونی - از طریق کانال های ارتباطی به شکل مجزا، یعنی به صورت دنباله ای از یک ها و صفرها منتقل می شوند. فرآیند نمایش اطلاعات آنالوگ به صورت گسسته نامیده می شود مدولاسیون گسستهاصطلاحات "مدولاسیون" و "کدگذاری" اغلب به جای یکدیگر استفاده می شوند.

در کدگذاری دیجیتالاطلاعات گسسته، کدهای پتانسیل و ضربه ای استفاده می شود. در کدهای پتانسیل فقط از مقدار پتانسیل سیگنال برای نمایش یک ها و صفرهای منطقی استفاده می شود و افت آن که پالس های کامل را تشکیل می دهد در نظر گرفته نمی شود. کدهای پالس به داده‌های باینری اجازه می‌دهند یا با پالس‌هایی با قطبیت معین یا با بخشی از پالس - یک افت بالقوه از یک جهت خاص، نمایش داده شوند.

هنگام استفاده از پالس های مستطیلی برای انتقال اطلاعات گسسته، لازم است یک روش کدگذاری انتخاب شود که به طور همزمان به چندین هدف دست یابد: در همان نرخ بیت، کوچکترین عرض طیف سیگنال حاصل را داشته باشد. همگام سازی بین فرستنده و گیرنده ارائه شده است.

توانایی تشخیص اشتباهات را داشت. هزینه اجرای پایینی داشت.

شبکه ها به اصطلاح استفاده می کنند کدهای خود همگام،سیگنال‌هایی که نشانه‌هایی برای فرستنده دارند در چه نقطه‌ای از زمان لازم است بیت بعدی (یا چندین بیت، اگر کد به بیش از دو حالت سیگنال گرا باشد) شناسایی شود. هر لبه تیز در سیگنال - به اصطلاح لبه - می تواند به عنوان نشانه خوبی برای هماهنگ سازی گیرنده با فرستنده باشد. شناسایی و تصحیح داده‌های تحریف‌شده برای پیاده‌سازی با استفاده از لایه فیزیکی دشوار است، بنابراین، اغلب این کار توسط پروتکل‌هایی انجام می‌شود که در بالا قرار دارند: کانال، شبکه، انتقال یا برنامه. از سوی دیگر، تشخیص خطا در لایه فیزیکی باعث صرفه جویی در زمان می شود، زیرا گیرنده منتظر نمی ماند تا فریم به طور کامل در بافر قرار گیرد، اما بلافاصله پس از قرار دادن آن را رد می کند. دانستن خطاهای بیت در یک فریم

کد بالقوه بدون بازگشت به صفر، روشی برای کدگذاری بالقوه که کدگذاری نیز نامیده می شود بدون بازگشت به صفر (غیر برگشت به صفر, NRZ). نام خانوادگی نشان دهنده این واقعیت است که هنگام ارسال یک دنباله از یک ها، سیگنال در طول چرخه به صفر باز نمی گردد (همانطور که در زیر خواهیم دید، در سایر روش های کدگذاری، بازگشت به صفر در این مورد اتفاق می افتد). روش NRZ پیاده سازی آسان است، تشخیص خطای خوبی دارد (به دلیل دو پتانسیل کاملاً متفاوت)، اما خاصیت خود همگام سازی را ندارد. هنگام ارسال یک دنباله طولانی از یک یا صفر، سیگنال روی خط تغییر نمی کند، بنابراین گیرنده نمی تواند زمان هایی را که لازم است دوباره داده ها را بخواند، از سیگنال ورودی تعیین کند. حتی با یک مولد ساعت بسیار دقیق، گیرنده می تواند در لحظه جمع آوری داده ها اشتباه کند، زیرا فرکانس های دو ژنراتور هرگز کاملاً یکسان نیستند. بنابراین، در نرخ های داده بالا و توالی های طولانی یک یا صفر، عدم تطابق کوچک فرکانس های ساعت می تواند منجر به خطا در یک چرخه کامل و بر این اساس، خواندن یک مقدار بیت نادرست شود.

روش کدگذاری دوقطبی با وارونگی جایگزین. یکی از اصلاحات روش NRZ روش است کدگذاری دوقطبی با وارونگی جایگزین (دوقطبی متناوب علامت وارونگی, AMI). این روش از سه سطح پتانسیل - منفی، صفر و مثبت استفاده می کند. برای رمزگذاری یک صفر منطقی، از یک پتانسیل صفر استفاده می شود، و یک واحد منطقی با یک پتانسیل مثبت یا منفی رمزگذاری می شود، در حالی که پتانسیل هر واحد جدید مخالف پتانسیل قبلی است. بنابراین، نقض تناوب شدید قطبیت سیگنال ها نشان دهنده یک ضربه نادرست یا ناپدید شدن یک ضربه صحیح از خط است. سیگنالی با قطبیت نادرست نامیده می شود سیگنال ممنوع (علامت نقض). در کد AMI، نه دو، بلکه سه سطح سیگنال در هر خط استفاده می شود. لایه اضافی نیاز به افزایش قدرت فرستنده در حدود 3dB دارد تا وفاداری بیت یکسانی را در خط ایجاد کند، که در مقایسه با کدهایی که فقط بین دو حالت تمایز قائل می شوند، یک نقطه ضعف کلی برای کدهای دارای حالت سیگنال چندگانه است.

کد بالقوه با وارونگی در واحد. کد مشابه AMI وجود دارد، اما تنها با دو سطح سیگنال. وقتی صفر منتقل می شود، پتانسیلی را که در چرخه قبلی تنظیم شده بود، منتقل می کند (یعنی آن را تغییر نمی دهد) و وقتی یک منتقل می شود، پتانسیل به عکس برعکس می شود. این کد نامیده می شود کد بالقوه با وارونگی در واحد (غیر برگشت به صفر با آنهایی که وارونه, NRZI). این کد در مواردی مفید است که استفاده از یک سطح سیگنال سوم بسیار نامطلوب است، به عنوان مثال، در کابل های نوری، که در آن دو حالت سیگنال به طور قابل اعتماد تشخیص داده می شود - روشن و تاریک.

کد پالس دوقطبیعلاوه بر کدهای بالقوه، شبکه ها همچنین از کدهای پالس استفاده می کنند که داده ها با یک پالس کامل یا قسمت آن - یک جلو نمایش داده شوند. ساده ترین مورد این رویکرد است کد پالس دوقطبی،که در آن واحد با یک پالسی با یک قطب نشان داده می شود و صفر قطب دیگر است . هر نبض نیم سیکل طول می کشد. چنین کدی دارای ویژگی های خود کلاکینگ عالی است، اما یک جزء DC ممکن است وجود داشته باشد، به عنوان مثال، هنگام انتقال یک دنباله طولانی از یک یا صفر. علاوه بر این، طیف آن گسترده تر از کدهای بالقوه است. بنابراین، هنگام انتقال همه صفر یا یک، فرکانس هارمونیک اساسی کد برابر NHz خواهد بود که دو برابر بیشتر از هارمونیک اساسی کد NRZ و چهار برابر بیشتر از هارمونیک اساسی کد AMI است. انتقال یکها و صفرهای متناوب به دلیل طیف بسیار گسترده، کد پالس دوقطبی به ندرت استفاده می شود.

کد منچستردر شبکه های محلی تا همین اواخر رایج ترین روش کدگذاری به اصطلاح بود کد منچستردر فناوری های اترنت و TokenRing استفاده می شود. در کد منچستر از یک افت پتانسیل یعنی جلوی پالس برای رمزگذاری یک و صفر استفاده می شود. در رمزگذاری منچستر، هر ساعت به دو قسمت تقسیم می شود. اطلاعات توسط افت های احتمالی که در وسط هر چرخه رخ می دهد، رمزگذاری می شود. یک واحد توسط یک سطح سیگنال کم به بالا کدگذاری می شود و یک عدد صفر توسط یک لبه معکوس کدگذاری می شود. در ابتدای هر چرخه، اگر بخواهید چندین یک یا صفر را در یک ردیف نشان دهید، یک لبه سیگنال سرویس رخ می دهد. از آنجایی که سیگنال حداقل یک بار در هر چرخه انتقال یک بیت داده تغییر می کند، کد منچستر دارای ویژگی های خود همگام سازی خوبی است. پهنای باند کد منچستر از پالس دوقطبی باریک تر است. به طور متوسط، پهنای باند کد منچستر یک و نیم برابر باریکتر از کد پالس دوقطبی است و هارمونیک بنیادی در حدود 3N/4 نوسان می کند. کد منچستر مزیت دیگری نسبت به کد پالس دوقطبی دارد. دومی از سه سطح سیگنال برای انتقال داده استفاده می کند، در حالی که منچستر از دو سطح استفاده می کند.

کد بالقوه 2B 1Q. کد بالقوه با چهار سطح سیگنال برای رمزگذاری داده ها. این کد است 2 در 1س, نام آن نشان دهنده ماهیت آن است - هر دو بیت (2B) در یک چرخه توسط سیگنالی که دارای چهار حالت (1Q) است منتقل می شود. بیت 00 -2.5V، بیت 01 -0.833V، 11 +0.833V و 10 +2.5V است. با این روش رمزگذاری، اقدامات اضافی برای مقابله با دنباله های طولانی از جفت بیت های یکسان مورد نیاز است، زیرا سیگنال سپس به یک جزء ثابت تبدیل می شود. با درهم‌پاشی بیت تصادفی، طیف سیگنال دو برابر باریک‌تر از کد NRZ است، زیرا در همان نرخ بیت، مدت زمان ساعت دو برابر می‌شود. بنابراین، با استفاده از کد 2B 1Q، می توانید داده ها را دو برابر سریعتر از استفاده از کد AMI یا NRZI در یک خط انتقال دهید. با این حال، برای اجرای آن، قدرت فرستنده باید بالاتر باشد تا چهار سطح به وضوح توسط گیرنده در پس زمینه تداخل متمایز شوند.

کدگذاری منطقیکدگذاری منطقی برای بهبود کدهای بالقوه مانند AMI، NRZI یا 2Q.1B استفاده می شود. کدگذاری منطقی باید جایگزین توالی‌های طولانی بیت‌ها شود که منجر به پتانسیل ثابت می‌شوند و توالی‌های پراکنده را جایگزین کنند. همانطور که در بالا ذکر شد، دو روش از ویژگی های کدگذاری منطقی هستند -. کدهای اضافی و تقلب

کدهای اضافیمبتنی بر تقسیم دنباله اصلی بیت ها به بخش هایی هستند که اغلب کاراکتر نامیده می شوند. سپس هر کاراکتر اصلی با یک کاراکتر جدید جایگزین می‌شود که بیت‌های بیشتری نسبت به نسخه اصلی دارد.

برای ارائه ظرفیت خط معین، فرستنده ای که از کد اضافی استفاده می کند باید با فرکانس ساعت افزایش یافته کار کند. بنابراین، برای انتقال کدهای 4 ولت / 5 ولت با سرعت 100 مگابیت در ثانیه، فرستنده باید در فرکانس ساعت 125 مگاهرتز کار کند. در این حالت، طیف سیگنال روی خط در مقایسه با حالتی که یک کد خالص و غیر زائد روی خط ارسال می‌شود، گسترش می‌یابد. با این وجود، طیف کد پتانسیل اضافی باریکتر از طیف کد منچستر است که مرحله اضافی کدگذاری منطقی و همچنین عملکرد گیرنده و فرستنده را در فرکانس ساعت افزایش یافته توجیه می کند.

به هم زدن. به هم ریختن داده ها با یک Scrambler قبل از قرار دادن آنها روی خط با یک کد واضح، راه دیگری برای کدگذاری منطقی است. روش‌های درهم‌سازی شامل محاسبه بیت به بیت کد به‌دست‌آمده بر اساس بیت‌های کد منبع و بیت‌های کد به‌دست‌آمده در چرخه‌های قبلی است. به عنوان مثال، یک Scrambler ممکن است رابطه زیر را پیاده سازی کند:

انتقال ناهمزمان و سنکرون

هنگامی که داده ها در لایه فیزیکی رد و بدل می شوند، واحد اطلاعات یک بیت است، بنابراین لایه فیزیکی به این معنی است که همیشه همگام سازی بیت به بیت را بین گیرنده و فرستنده حفظ می کند. معمولاً اطمینان از همگام سازی در این دو سطح - بیت و فریم - کافی است تا فرستنده و گیرنده بتوانند تبادل پایدار اطلاعات را تضمین کنند. با این حال، اگر کیفیت خط ارتباطی ضعیف باشد (این معمولاً در مورد کانال های تلفن سوئیچ شده صدق می کند)، ابزارهای اضافی برای همگام سازی در سطح بایت برای کاهش هزینه تجهیزات و افزایش قابلیت اطمینان انتقال داده ها معرفی می شوند.

این حالت کار نامیده می شود نامتقارنیا شروع پایان.در حالت ناهمزمان، هر بایت داده با سیگنال های شروع و توقف ویژه همراه است. هدف از این سیگنال ها، اولاً این است که دریافت کننده را از رسیدن داده ها مطلع کنند و ثانیاً به گیرنده زمان کافی برای انجام برخی عملکردهای مربوط به زمان بندی قبل از رسیدن بایت بعدی بدهند. سیگنال شروع دارای مدت زمان یک بازه ساعت است و سیگنال توقف می تواند یک، یک و نیم یا دو ساعت طول بکشد، بنابراین گفته می شود که یک، یک و نیم یا دو بیت به عنوان سیگنال توقف استفاده می شود. این سیگنال ها بیت های کاربر را نشان نمی دهند.

در حالت انتقال همزمان، بین هر جفت بایت، هیچ بیت شروع توقفی وجود ندارد. نتیجه گیری

هنگام انتقال داده های گسسته از طریق یک کانال باند باریک فرکانس صوتی که در تلفن استفاده می شود، روش های مدولاسیون آنالوگ مناسب ترین هستند، که در آن سینوسی حامل توسط دنباله اصلی ارقام باینری مدوله می شود. این عملیات توسط دستگاه های ویژه - مودم ها انجام می شود.

برای انتقال داده با سرعت کم، از تغییر فرکانس سینوسی حامل استفاده می شود. مودم های سرعت بالاتر بر روی روش های ترکیبی مدولاسیون دامنه چهارگانه (QAM) کار می کنند که با 4 سطح دامنه سینوسی حامل و 8 سطح فاز مشخص می شود. همه 32 ترکیب ممکن از روش QAM برای انتقال داده استفاده نمی شوند، ترکیبات ممنوعه امکان تشخیص داده های تحریف شده را در سطح فیزیکی فراهم می کند.

در کانال های ارتباطی پهن باند، از روش های کدگذاری پتانسیل و پالس استفاده می شود که در آن داده ها با سطوح مختلف یک پتانسیل سیگنال ثابت یا قطبیت پالس یا خودجلو

هنگام استفاده از کدهای بالقوه، وظیفه همگام سازی گیرنده با فرستنده از اهمیت ویژه ای برخوردار است، زیرا هنگام ارسال دنباله های طولانی صفر یا یک، سیگنال در ورودی گیرنده تغییر نمی کند و برای گیرنده دشوار است که لحظه لحظه را تعیین کند. برداشتن بیت داده بعدی

ساده ترین کد پتانسیل، کد غیر بازگشت به صفر (NRZ) است، با این حال، خود کلاکینگ نیست و یک جزء DC ایجاد می کند.

محبوب ترین کد پالس کد منچستر است که در آن اطلاعات توسط جهت لبه سیگنال در وسط هر چرخه حمل می شود. کد منچستر در فناوری های اترنت و TokenRing استفاده می شود.

برای بهبود ویژگی‌های کد NRZ بالقوه، از روش‌های کدگذاری منطقی استفاده می‌شود که دنباله‌های طولانی صفر را حذف می‌کنند. این روش ها بر اساس موارد زیر است:

در مورد معرفی بیت های اضافی به داده های اصلی (کدهای نوع 4V/5V)؛

درهم ریختن داده های اصلی (کدهایی مانند 2B 1Q).

کدهای پتانسیل بهبودیافته طیف باریک تری نسبت به کدهای پالسی دارند، بنابراین در فناوری های پرسرعت مانند FDDI، FastEthernet، GigabitEthernet استفاده می شوند.

2 توابع لایه فیزیکی نمایش بیت ها توسط سیگنال های الکتریکی/نوری کدگذاری بیت ها همگام سازی بیت ها انتقال/دریافت بیت ها از طریق کانال های ارتباطی فیزیکی هماهنگی با محیط فیزیکی سرعت انتقال فاصله سطوح سیگنال، کانکتورها در همه دستگاه های شبکه پیاده سازی سخت افزار (آداپتورهای شبکه ) مثال: 10 BaseT - UTP cat. 3، 100 اهم، 100 متر، 10 مگابیت در ثانیه، کد MII، RJ-45

5 پیام مبدل تجهیزات انتقال داده - ال. رمزگذار سیگنال (فشرده سازی، کدهای تصحیح) مدولاتور تجهیزات واسطه بهبود کیفیت ارتباط - (تقویت کننده) ایجاد کانال ترکیبی - (سوئیچ) مالتی پلکس شدن کانال - (مولتی پلکسر) (PA ممکن است در LAN موجود نباشد)

6 ویژگی اصلی خطوط ارتباطی پهنای باند (پروتکل) قابلیت اطمینان انتقال داده (پروتکل) تأخیر انتشار پاسخ فرکانس (AFC) پهنای باند تضعیف نویز ایمنی تداخل در انتهای خط هزینه واحد

9 تضعیف A - یک نقطه در هر پاسخ فرکانس A= log 10 Pout/Pin Bel A=10 log 10 Pout/Pin deciBel (dB) A=20 log 10 Uout/Uin deciBel (dB) q مثال 1: پین = 10 mW, Pout =5 mW Atenuation = 10 log 10 (5/10) = 10 log 10 0.5 = - 3 dB q مثال 2: UTP cat 5 Atenuation >= -23.6 dB F= 100MHz، L= 100M معمولاً برای A نشان داده شده است. فرکانس سیگنال \u003d -23.6 دسی بل F \u003d 100 مگاهرتز، L \u003d 100 M معمولاً A برای فرکانس اصلی سیگنال نشان داده می شود ">

11 خطوط کابل فیبر نوری ایمنی در برابر نویز خطوط کابل سیمی خطوط هوایی (محافظت، چرخش) مصونیت تداخل خارجی ایمنی تداخل داخلی تضعیف تداخل تداخل انتهای نزدیک (NEXT) تضعیف تداخل تداخل انتهای دور (FEXT) (FEXT - دو جفت در یک جهت)

12 از دست دادن صحبت نزدیک پایانی (NEXT) برای کابل‌های چند جفتی NEXT = 10 log Pout/Pout dB NEXT = NEXT (L) UTP 5: NEXT

13 قابلیت اطمینان انتقال داده نرخ خطای بیت - BER احتمال اعوجاج بیت داده علل: تداخل خارجی و داخلی، پهنای باند باریک مبارزه: افزایش ایمنی نویز، کاهش تداخل NEXT، افزایش پهنای باند کابل جفت پیچ خورده BER ~ کابل فیبر نوری BER ~ بدون حفاظت اضافی: : کدهای اصلاحی، پروتکل های با تکرار

16 جفت تابیده جفت تابیده (TP) حفاظ فویل دار محافظ سیم بافته غلاف سیم عایق بندی شده UTP Unshielded Twisted Pair رده 1، جفت غلاف UTP رده STP تیپ 1...9 هر جفت دارای سپر مخصوص به خود است. , رنگ خود تداخل مصونیت هزینه تخمگذار پیچیدگی

18 فیبر نوری بازتاب کل داخلی یک پرتو در رابط بین دو رسانه n1 > n2 - (ضریب شکست) n1 n2 n2 - (ضریب شکست) n1 n2"> n2 - (ضریب شکست) n1 n2"> n2 - (ضریب شکست) n1 n2" title="18 فیبر نوری بازتاب کلی یک پرتو در مرز دو رسانه n1 > n2 - (ضریب شکست) n1 n2"> title="18 فیبر نوری بازتاب کل داخلی یک پرتو در رابط بین دو رسانه n1 > n2 - (ضریب شکست) n1 n2"> !}

22 کابل فیبر نوری Multi Mode Fiber MMF50/125, 62.5/125, Single Mode FiberSMF8/125, 9.5/125 D = 250 µm 1 GHz - 100 km BaseLH5000km - 1 Gbps MM (2005)

23 منابع سیگنال نوری کانال: منبع - حامل - گیرنده (دتکتور) منابع LED (LED-Light Emitting Diod) منبع ناهمدوس نانومتری - MMF منبع منسجم لیزر نیمه هادی - SMF - قدرت = f (t o) آشکارسازها فتودیودها، دیودهای پین، دیودهای بهمنی

25 سیستم های کابل کشی ساخت یافته - سیستم کابل کشی ساختار یافته SCS - شبکه های اول SCS - کابل ها و توپولوژی های مختلف یکپارچه سازی سیستم کابل کشی SCS - زیرساخت کابل کشی شبکه LAN باز (زیر سیستم ها، اجزا، رابط ها) - استقلال از فناوری شبکه - کابل های LAN، تلویزیون، سیستم های امنیتی و غیره. پ. - کابل کشی جهانی بدون ارجاع به یک فناوری شبکه خاص - سازنده

27 استاندارد SCS (هسته) EIA/TIA-568A استاندارد سیم‌کشی مخابرات ساختمان تجاری (ایالات متحده آمریکا) CENELEC EN50173 الزامات عملکرد طرح‌های کابل‌کشی عمومی (اروپا) فناوری اطلاعات ISO/IEC IS - کابل‌کشی عمومی برای محل‌های مشتری کابل‌کشی ارتباطی فرعی: توپولوژی فواصل مجاز (طول کابل) رابط اتصال کاربر. کابل ها و تجهیزات اتصال. پهنای باند (عملکرد). تمرین نصب (زیر سیستم افقی - UTP، ستاره، 100 متر ...)

28 ارتباطات بی سیم مزایای انتقال بی سیم: راحتی، مناطق غیر قابل دسترس، تحرک. استقرار سریع ... معایب: سطح تداخل بالا (وسایل خاص: کدها، مدولاسیون ...)، مشکل در استفاده از برخی محدوده ها خط ارتباطی: فرستنده - متوسط - گیرنده ویژگی های LAN ~ F (Δf, fn);

34 2. تلفن همراه تقسیم قلمرو به سلول ها استفاده مجدد از فرکانس ها توان کم (ابعاد) در مرکز - ایستگاه پایه اروپا - سیستم جهانی موبایل - ارتباطات تلفنی بی سیم GSM 1. ایستگاه رادیویی کم مصرف - (دستگاه-پایه، 300 متر) رومینگ مخابرات بی سیم اروپایی دیجیتال DECT - تغییر از یک شبکه اصلی به شبکه دیگر - اساس ارتباطات سلولی

35 ارتباطات ماهواره ای بر اساس یک ماهواره (بازتاب دهنده-تقویت کننده) فرستنده - فرستنده H ~ 50 مگاهرتز (1 ماهواره ~ 20 فرستنده) محدوده فرکانس: C. Ku، Ka C - پایین 3.7 - 4.2 گیگاهرتز بالا 5.925-6.425 GHz پایین 11.7-12.2 گیگاهرتز بالا 14.0-14.5 گیگاهرتز Ka - پایین 17.7-21.7 گیگاهرتز بالا 27.5-30.5 گیگاهرتز

36 ارتباطات ماهواره ای. انواع ماهواره ارتباطات ماهواره ای: مایکروویو - خط دید زمین ثابت پوشش بزرگ ثابت، ماهواره دنبال کننده کم سایش، پخش، هزینه کم، هزینه مستقل از فاصله، برقراری لینک آنی (Mil) T3=300ms امنیت پایین، آنتن در ابتدا بزرگ (اما VSAT) MEO کیلومتر سیستم موقعیت یاب جهانی GPS - 24 ماهواره LEO کیلومتر پوشش کم با تأخیر کم دسترسی به اینترنت

40 تکنیک طیف گسترده مدولاسیون و تکنیک‌های کدگذاری ویژه برای ارتباطات بی‌سیم C (Bit/s) = Δ F (Hz) * log2 (1+Ps/P N) کاهش قدرت نویز ایمنی ایمنی مخفی OFDM، FHSS (، Blue-Tooth)، DSSS، CDMA

فیزیکیلایه با انتقال واقعی بیت های خام سر و کار دارد

کانال ارتباطی

انتقال داده ها در شبکه های کامپیوتری از یک کامپیوتر به کامپیوتر دیگر به صورت متوالی، بیت به بیت انجام می شود. از نظر فیزیکی، بیت های داده از طریق کانال های داده به شکل سیگنال های آنالوگ یا دیجیتال منتقل می شوند.

به مجموعه ای از وسایل (خطوط ارتباطی، تجهیزات انتقال و دریافت داده ها) که برای انتقال داده ها در شبکه های کامپیوتری خدمت می کنند، کانال انتقال داده می گویند. بسته به شکل اطلاعات ارسالی، کانال های انتقال داده را می توان به آنالوگ (پیوسته) و دیجیتال (گسسته) تقسیم کرد.

از آنجایی که تجهیزات انتقال و دریافت داده ها با داده ها به صورت گسسته کار می کند (یعنی سیگنال های الکتریکی گسسته مطابق با یک ها و صفرهای داده ها است)، هنگامی که آنها از طریق یک کانال آنالوگ منتقل می شوند، داده های گسسته به داده های آنالوگ (مدولاسیون) تبدیل می شوند. مورد نیاز است.

هنگام دریافت چنین داده های آنالوگ، یک تبدیل معکوس ضروری است - دمودولاسیون. مدولاسیون / دمدولاسیون - فرآیندهای تبدیل اطلاعات دیجیتال به سیگنال های آنالوگ و بالعکس. در طول مدولاسیون، اطلاعات با یک سیگنال سینوسی فرکانس نمایش داده می شود که کانال داده به خوبی ارسال می کند.

روش های مدولاسیون عبارتند از:

مدولاسیون دامنه؛

· مدولاسیون فرکانس؛

مدولاسیون فاز

هنگام انتقال سیگنال های گسسته از طریق یک کانال داده دیجیتال، از کدگذاری استفاده می شود:

· پتانسیل؛

تکانشی

بنابراین، کدگذاری پتانسیل یا ضربه در کانال های با کیفیت بالا استفاده می شود و مدولاسیون مبتنی بر سینوسی در مواردی که کانال اعوجاج های قوی را به سیگنال های ارسالی وارد می کند ترجیح داده می شود.

مدولاسیون معمولاً در شبکه های WAN برای انتقال داده ها از طریق مدارهای تلفن آنالوگ استفاده می شود که برای انتقال صدا به شکل آنالوگ طراحی شده اند و بنابراین برای انتقال مستقیم پالس ها مناسب نیستند.

بسته به روش های همگام سازی، کانال های انتقال داده شبکه های کامپیوتری را می توان به همزمان و ناهمزمان تقسیم کرد. همگام سازی لازم است تا گره داده ارسال کننده بتواند نوعی سیگنال را به گره دریافت کننده ارسال کند، به طوری که گره دریافت کننده بداند چه زمانی باید دریافت داده های ورودی را آغاز کند.

انتقال داده های همزمان به یک خط ارتباطی اضافی برای انتقال پالس های ساعت نیاز دارد. انتقال بیت ها توسط ایستگاه فرستنده و دریافت آنها توسط ایستگاه گیرنده در لحظه ظهور پالس های ساعت انجام می شود.

با انتقال داده ناهمزمان، خط ارتباطی اضافی مورد نیاز نیست. در این حالت، انتقال داده ها در بلوک هایی با طول ثابت (بایت) انجام می شود. همگام سازی توسط بیت های اضافی (بیت های شروع و بیت های توقف) انجام می شود که قبل و بعد از بایت ارسال شده ارسال می شوند.

هنگام مبادله داده ها بین گره های شبکه های کامپیوتری، از سه روش انتقال داده استفاده می شود:

انتقال سیمپلکس (یک جهته) (تلویزیون، رادیو)؛

نیمه دوبلکس (دریافت / انتقال اطلاعات به طور متناوب انجام می شود).

دو طرفه (دو طرفه)، هر گره به طور همزمان داده ها را ارسال و دریافت می کند (به عنوان مثال، مکالمات تلفنی).

	\|	سخنرانی بعدی ==>

دو نوع اصلی از کدگذاری فیزیکی استفاده می شود - بر اساس یک سیگنال حامل سینوسی (مدولاسیون آنالوگ) و بر اساس دنباله ای از پالس های مستطیلی (کدگذاری دیجیتال).

مدولاسیون آنالوگ - برای انتقال داده های گسسته از طریق یک کانال با پهنای باند باریک - کانال فرکانس صوتی شبکه های تلفن (پهنای باند از 300 تا 3400 هرتز) دستگاهی که مدولاسیون و دمدولاسیون را انجام می دهد مودم است.

روش های مدولاسیون آنالوگ

n مدولاسیون دامنه (ایمنی کم صدا، که اغلب همراه با مدولاسیون فاز استفاده می شود).

مدولاسیون فرکانس n (پیاده سازی فنی پیچیده، معمولا در مودم های کم سرعت استفاده می شود).

مدولاسیون فاز n

طیف سیگنال مدوله شده

کد بالقوه- اگر داده های گسسته با سرعت N بیت در ثانیه ارسال شوند، طیف شامل یک جزء ثابت فرکانس صفر و یک سری بی نهایت هارمونیک با فرکانس f0، 3f0، 5f0، 7f0، ...، که در آن f0 است. = N/2. دامنه این هارمونیک ها به آرامی کاهش می یابد - با ضرایب 1/3، 1/5، 1/7، ... از دامنه f0. طيف سيگنال كد بالقوه حاصل هنگام ارسال داده دلخواه، باندي از مقداري نزديك به 0 تا تقريباً 7f0 را اشغال مي كند. برای یک کانال فرکانس صدا، حد بالای نرخ انتقال با نرخ داده 971 بیت در ثانیه به دست می‌آید و حد پایین برای هر سرعتی قابل قبول نیست، زیرا پهنای باند کانال از 300 هرتز شروع می‌شود. یعنی از کدهای بالقوه در کانال های فرکانس صوتی استفاده نمی شود.

مدولاسیون دامنه- طیف متشکل از یک سینوسی از فرکانس حامل fc و دو هارمونیک جانبی fc+fm و fc-fm است که fm فرکانس تغییر پارامتر اطلاعات سینوسی است که با نرخ داده در هنگام استفاده از دو سطح دامنه منطبق است. . فرکانس fm ظرفیت خط را برای یک روش کدگذاری مشخص تعیین می کند. با یک فرکانس مدولاسیون کوچک، عرض طیف سیگنال حتی کوچک خواهد بود (برابر 2fm) و اگر پهنای باند بزرگتر یا مساوی 2fm باشد سیگنال ها توسط خط تحریف نمی شوند. برای یک کانال فرکانس صوتی، این روش با نرخ انتقال داده بالاتر از 3100 / 2 = 1550 بیت در ثانیه قابل قبول است.

مدولاسیون فاز و فرکانس- طیف پیچیده تر، اما متقارن، با تعداد زیادی هارمونیک به سرعت در حال کاهش است. این روش ها برای انتقال کانال با فرکانس صدا مناسب هستند.

مدولاسیون دامنه چهارگانه (Quadrate Amplitude Modulation) - مدولاسیون فاز با 8 مقدار تغییر فاز و مدولاسیون دامنه با 4 مقدار دامنه. همه 32 ترکیب سیگنال استفاده نمی شوند.

کدگذاری دیجیتال

کدهای بالقوه- برای نمایش یک ها و صفرهای منطقی، فقط از مقدار پتانسیل سیگنال استفاده می شود و افت آن که پالس های کامل را فرموله می کند، در نظر گرفته نمی شود.

کدهای پالس- نمایش داده های باینری یا توسط پالس هایی با قطبیت خاص یا توسط بخشی از پالس - با افت پتانسیل یک جهت خاص.

الزامات روش کدگذاری دیجیتال:

کمترین عرض طیف سیگنال حاصل را با همان نرخ بیت داشت (طیف سیگنال باریکتر به شما امکان می دهد در همان خط به سرعت داده بالاتری برسید، همچنین نیاز به عدم وجود یک جزء ثابت وجود دارد، یعنی وجود جریان مستقیم بین فرستنده و گیرنده)؛

همگام سازی بین فرستنده و گیرنده را فراهم می کند (گیرنده باید دقیقاً بداند در چه مقطعی از زمان اطلاعات لازم را از خط بخواند، در سیستم های محلی - خطوط زمان بندی، در شبکه ها - کدهای خود همگام، که سیگنال های آن دستورالعمل ها را حمل می کند. برای فرستنده در مورد اینکه در چه نقطه ای از زمان لازم است بیت بعدی را شناسایی کند).

توانایی تشخیص اشتباهات را داشت.

هزینه اجرای پایینی دارد.

کد پتانسیل بدون بازگشت به صفر. NRZ (بدون بازگشت به صفر). سیگنال در یک چرخه به صفر بر نمی گردد.

پیاده سازی آن آسان است، به دلیل دو سیگنال کاملاً متفاوت، تشخیص خطای خوبی دارد، اما خاصیت همگام سازی را ندارد. هنگام ارسال یک دنباله طولانی از صفر یا یک، سیگنال روی خط تغییر نمی کند، بنابراین گیرنده نمی تواند تعیین کند که چه زمانی داده ها باید دوباره خوانده شوند. یکی دیگر از اشکالات وجود یک جزء فرکانس پایین است که در هنگام ارسال دنباله های طولانی از یک ها و صفرها به صفر نزدیک می شود. در شکل خالص خود، کد به ندرت استفاده می شود، از تغییرات استفاده می شود. جذابیت - فرکانس پایین هارمونیک اساسی f0 = N / 2.

روش کدگذاری دوقطبی با وارونگی جایگزین. (دو قطبی جایگزین علامت وارونگی، AMI)، اصلاح روش NRZ.

پتانسیل صفر برای رمزگذاری صفر استفاده می شود، یک واحد منطقی با یک پتانسیل مثبت یا منفی کدگذاری می شود، در حالی که پتانسیل هر واحد بعدی مخالف پتانسیل قبلی است. تا حدی مشکلات مولفه ثابت و عدم هماهنگی خود را برطرف می کند. در مورد ارسال یک دنباله طولانی از یک ها، دنباله ای از پالس ها با قطبیت های مختلف با طیفی مشابه کد NRZ که دنباله ای از پالس های متناوب را ارسال می کند، یعنی بدون مولفه ثابت و هارمونیک اساسی N / 2. به طور کلی، استفاده از AMI منجر به طیف باریک‌تر از NRZ و در نتیجه ظرفیت پیوند بالاتر می‌شود. به عنوان مثال، هنگام انتقال صفر و یک متناوب، هارمونیک اصلی f0 دارای فرکانس N/4 است. تشخیص انتقال های اشتباه امکان پذیر است، اما برای اطمینان از دریافت قابل اعتماد، افزایش قدرت حدود 3 دسی بل ضروری است، زیرا از سطوح سیگنال واقعی استفاده می شود.

کد بالقوه با وارونگی در واحد. (عدم بازگشت به صفر با یکها معکوس، NRZI) کد AMI مانند اما با دو سطح سیگنال. هنگام انتقال صفر، پتانسیل چرخه قبلی منتقل می شود و در هنگام انتقال یک، پتانسیل به سمت مقابل معکوس می شود. کد در مواردی که استفاده از سطح سوم مطلوب نیست (کابل نوری) مناسب است.

دو روش برای بهبود AMI، NRZI استفاده می شود. اولین مورد اضافه کردن واحدهای اضافی به کد است. خاصیت خود همگام سازی ظاهر می شود، جزء ثابت ناپدید می شود و طیف باریک می شود، اما پهنای باند مفید کاهش می یابد.

روش دیگر "اختلاط" اطلاعات اولیه است به گونه ای که احتمال ظهور یک ها و صفرها در خط نزدیک شود - درهم. هر دو روش کدگذاری منطقی هستند، زیرا شکل سیگنال های روی خط را تعیین نمی کنند.

کد پالس دوقطبی. یک با ضربه ای از یک قطب و صفر با قطبی دیگر نشان داده می شود. هر نبض نیم سیکل طول می کشد.

کد دارای خواص زمان‌بندی عالی است، اما ممکن است هنگام ارسال یک دنباله طولانی از صفر یا یک، یک جزء DC وجود داشته باشد. طیف گسترده تر از کدهای بالقوه است.

کد منچستر. رایج ترین کد مورد استفاده در شبکه های اترنت Token Ring است.

هر اندازه گیری به دو بخش تقسیم می شود. اطلاعات با افت احتمالی که در وسط چرخه رخ می دهد کدگذاری می شود. یک واحد با یک انتقال کم به بالا کدگذاری می شود و یک صفر توسط یک لبه معکوس کدگذاری می شود. در ابتدای هر چرخه، اگر نیاز به نمایش چندین 1 یا 0 در یک ردیف باشد، ممکن است یک لبه سیگنال بالای سر رخ دهد. کد دارای ویژگی های خود همگام سازی عالی است. پهنای باند از یک پالس دوقطبی باریک تر است، هیچ جزء ثابتی وجود ندارد و هارمونیک بنیادی در بدترین حالت فرکانس N و در بهترین حالت N/2 دارد.

کد بالقوه 2B1Q. هر دو بیت در یک سیکل توسط یک سیگنال چهار حالته ارسال می شود. 00 - -2.5 V، 01 - -0.833 V، 11 - +0.833 V، 10 - +2.5 V. وسایل اضافی برای مقابله با دنباله های طولانی از جفت بیت های یکسان مورد نیاز است. با درهم‌پاشی بیت تصادفی، طیف دو برابر باریک‌تر از NRZ است، زیرا در همان نرخ بیت، زمان چرخه دو برابر می‌شود، یعنی می‌توان داده‌ها را در همان خط دو برابر سریع‌تر از AMI، NRZI منتقل کرد، اما قدرت فرستنده بزرگ مورد نیاز است.

کدگذاری منطقی

طراحی شده برای بهبود کدهای بالقوه مانند AMI، NRZI، 2B1Q، جایگزین دنباله‌های طولانی بیت‌ها که منجر به یک پتانسیل ثابت می‌شوند، در هم آمیخته با آن‌ها. دو روش استفاده می شود - کدگذاری اضافی و درهم.

کدهای اضافیبر اساس تقسیم دنباله اصلی بیت ها به بخش هایی است که اغلب به آنها کاراکتر می گویند و پس از آن هر کاراکتر اصلی با یک کاراکتر جدید جایگزین می شود که بیت های بیشتری نسبت به اصلی دارد.

کد 4B/5B دنباله های 4 بیتی را با دنباله های 5 بیتی جایگزین می کند. سپس به جای ترکیب 16 بیتی، 32 عدد به دست می آید که از این تعداد 16 عدد انتخاب می شود که تعداد صفرهای زیادی ندارند، مابقی کدهای ممنوعه (نقض کد) محسوب می شوند. علاوه بر حذف DC و خود همگام سازی کد، کدهای اضافی به گیرنده اجازه می دهند بیت های خراب را تشخیص دهد. اگر گیرنده کدهای ممنوعه را دریافت کند، سیگنال روی خط مخدوش شده است.

این کد با استفاده از رمزگذاری فیزیکی با استفاده از یکی از روش های رمزگذاری بالقوه که فقط به دنباله های طولانی صفر حساس است، از طریق خط منتقل می شود. کد تضمین می کند که بیش از سه صفر در یک ردیف در خط وجود نخواهد داشت. کدهای دیگری مانند 8V/6T وجود دارد.

برای اطمینان از پهنای باند مشخص شده، فرستنده باید با فرکانس ساعت افزایش یافته (برای 100 مگابیت بر ثانیه - 125 مگاهرتز) کار کند. طیف سیگنال در مقایسه با سیگنال اصلی گسترش می یابد، اما محدودتر از طیف کد منچستر باقی می ماند.

Scrambling - مخلوط کردن داده ها با یک Scrambler قبل از انتقال آن از خط.

روش‌های درهم‌سازی شامل محاسبه بیت به بیت کد به‌دست‌آمده بر اساس بیت‌های کد منبع و بیت‌های کد به‌دست‌آمده در چرخه‌های قبلی است. مثلا،

B i \u003d A i xor B i -3 xor B i -5،

که در آن B i رقم باینری کد به دست آمده در چرخه i ام اسکرامبلر است، A i رقم باینری کد منبع است که به چرخه i در ورودی اسکرامبلر می رسد، B i - 3 و B i -5 ارقام باینری کد به دست آمده در چرخه های قبلی کار هستند.

برای دنباله 110110000001، اسکرامبلر 110001101111 می دهد، یعنی هیچ دنباله ای از شش صفر متوالی وجود نخواهد داشت.

پس از دریافت دنباله به دست آمده، گیرنده آن را به decrambler ارسال می کند که تبدیل معکوس را اعمال می کند.

C i \u003d B i xor B i-3 xor B i-5،

سیستم های درهم آمیزی مختلف از نظر تعداد اصطلاحات و تغییر بین آنها متفاوت هستند.

روش‌های ساده‌تری برای برخورد با دنباله‌های صفر یا یک وجود دارد که به آنها روش‌های درهم‌کوبی نیز گفته می‌شود.

برای بهبود AMI دوقطبی استفاده می شود:

B8ZS (دو قطبی با جایگزینی 8 صفر) - فقط دنباله های متشکل از 8 صفر را تصحیح می کند.

برای انجام این کار، پس از سه صفر اول، به جای پنج عدد باقی مانده، پنج سیگنال V-1 * -0-V-1 * را وارد می کند، که در آن V نشان دهنده یک سیگنال ممنوع برای یک چرخه قطبی معین است، یعنی یک سیگنال. که قطبیت قبلی را تغییر نمی دهد، 1 * - یک سیگنال واحد با قطبیت صحیح، و علامت ستاره این واقعیت را نشان می دهد که در کد منبع در این چرخه یک واحد وجود ندارد، بلکه یک صفر وجود دارد. در نتیجه، گیرنده 2 اعوجاج را در 8 چرخه می بیند - بسیار بعید است که این اتفاق به دلیل نویز روی خط رخ داده باشد. بنابراین، گیرنده چنین تخلفاتی را به عنوان رمزگذاری 8 صفر متوالی در نظر می گیرد. در این کد مولفه ثابت برای هر دنباله ای از ارقام باینری صفر است.

کد HDB3 هر چهار صفر متوالی را در دنباله اصلی تصحیح می کند. هر چهار صفر با چهار سیگنال که دارای یک سیگنال V هستند جایگزین می شود.برای سرکوب مولفه DC، قطبیت سیگنال V در تغییرات متوالی معکوس می شود. علاوه بر این، از دو الگوی کدهای چهار چرخه برای جایگزینی استفاده می شود. اگر قبل از جایگزینی کد منبع حاوی تعداد فرد واحد بود، از دنباله 000 ولت و اگر تعداد واحدها زوج بود، دنباله 1 * 00 ولت استفاده می شود.

کدهای کاندید بهبودیافته دارای پهنای باند نسبتاً باریکی برای هر توالی صفر و یک است که در داده های ارسالی رخ می دهد.

اطلاعات ارسال شده از طریق یک خط ارتباطی معمولاً تحت کدگذاری خاصی قرار می گیرند که قابلیت اطمینان انتقال را بهبود می بخشد. در این صورت هزینه های سخت افزاری اضافی برای رمزگذاری و رمزگشایی اجتناب ناپذیر است و هزینه آداپتورهای شبکه افزایش می یابد.

کدگذاری اطلاعات ارسال شده از طریق شبکه به نسبت حداکثر نرخ مجاز انتقال و پهنای باند رسانه انتقال مورد استفاده مربوط می شود. به عنوان مثال، با کدهای مختلف، حداکثر نرخ انتقال از طریق یک کابل می تواند با ضریب دو متفاوت باشد. پیچیدگی تجهیزات شبکه و قابلیت اطمینان انتقال اطلاعات نیز مستقیماً به کد انتخاب شده بستگی دارد.

برای انتقال داده های گسسته از طریق کانال های ارتباطی، از دو روش رمزگذاری فیزیکی داده های گسسته اولیه استفاده می شود - بر اساس سیگنال حامل سینوسی و بر اساس دنباله ای از پالس های مستطیلی. راه اول اغلب نامیده می شود مدولاسیون آنالوگ،زیرا کدگذاری با تغییر پارامترهای سیگنال آنالوگ (دامنه، فاز، فرکانس) انجام می شود. راه دوم نامیده می شود کدگذاری دیجیتال. در حال حاضر، داده های دارای فرم آنالوگ (گفتار، تصویر تلویزیونی) از طریق کانال های ارتباطی به صورت گسسته منتقل می شوند. فرآیند نمایش اطلاعات آنالوگ به صورت گسسته نامیده می شود مدولاسیون گسسته

5.1مدولاسیون آنالوگ

نمایش داده های گسسته به عنوان یک سیگنال سینوسی نامیده می شود مدولاسیون آنالوگ. مدولاسیون آنالوگ به شما امکان می دهد اطلاعات را به صورت یک سیگنال سینوسی با سطوح مختلف دامنه، فاز یا فرکانس نمایش دهید. همچنین می توانید از ترکیبی از پارامترهای تغییر استفاده کنید - دامنه و فرکانس، دامنه-فاز. به عنوان مثال، اگر یک سیگنال سینوسی با چهار سطح دامنه و چهار سطح فرکانس تشکیل دهید، 16 حالت از پارامتر اطلاعات به دست می‌آید که به معنای 4 بیت اطلاعات برای یک تغییر است.

سه نوع اصلی مدولاسیون آنالوگ وجود دارد:

دامنه،

فرکانس،

مدولاسیون دامنه. (AM)با مدولاسیون دامنه، برای یک مدولاسیون منطقی، یک سطح از دامنه سینوسی فرکانس حامل، و برای یک صفر منطقی، سطح دیگری انتخاب می شود (شکل 5.1 را ببینید). فرکانس سیگنال ثابت می ماند. این روش به ندرت به صورت خالص در عمل به دلیل ایمنی کم صدا استفاده می شود، اما اغلب در ترکیب با نوع دیگری از مدولاسیون - مدولاسیون فاز استفاده می شود.

برنج. 5.1 انواع مختلف مدولاسیون

مدولاسیون فرکانس. ( جام جهانی) با مدولاسیون فرکانس، مقادیر منطقی 0 و منطقی 1 داده های اولیه توسط سینوسی ها با فرکانس های مختلف - f 1 و f 2 منتقل می شود (شکل 5.1 را ببینید). دامنه سیگنال ثابت می ماند. این روش مدولاسیون نیازی به مدارهای پیچیده در مودم ها ندارد و معمولا در مودم های سرعت پایین استفاده می شود.

مدولاسیون فاز (FM)با مدولاسیون فاز، مقادیر منطقی 0 و 1 مربوط به سیگنال هایی با فرکانس یکسان، اما با فاز متفاوت (معکوس)، به عنوان مثال، 0 و 180 درجه یا 0.90،180 و 270 درجه است. سیگنال حاصل مانند دنباله ای از امواج سینوسی معکوس به نظر می رسد (شکل 5.1 را ببینید). دامنه و فرکانس سیگنال ثابت می ماند.

روش های مدولاسیون ترکیبی برای افزایش نرخ انتقال (افزایش تعداد بیت ها در هر چرخه پارامتر اطلاعات) استفاده می شود. رایج ترین روش ها مدولاسیون دامنه مربعی (ساودراتوری دامنه مدولاسیون، QAM). این روش ها از ترکیب مدولاسیون فاز با 8 مقدار تغییر فاز و مدولاسیون دامنه با 4 سطح دامنه استفاده می کنند. با این روش 32 ترکیب سیگنال امکان پذیر است. و اگرچه از همه آنها استفاده نمی شود، اما همچنان سرعت به طور قابل توجهی افزایش می یابد و به دلیل افزونگی، می توان خطاهای انتقال داده را کنترل کرد. به عنوان مثال، در برخی از کدها، تنها 6، 7 یا 8 ترکیب مجاز به نمایش داده های اصلی هستند و ترکیب های باقی مانده ممنوع هستند. چنین افزونگی کدگذاری برای مودم مورد نیاز است تا سیگنال‌های اشتباه ناشی از اعوجاج ناشی از تداخل را تشخیص دهد، که در کانال‌های تلفن، به‌ویژه کانال‌های سوئیچ شده، از نظر دامنه و زمان طولانی بسیار مهم هستند.

بیایید تعیین کنیم که مدولاسیون آنالوگ روی کدام خطوط می تواند کار کند، و این روش تا چه اندازه پهنای باند یک یا آن خط انتقال مورد استفاده را برآورده می کند، که طیف سیگنال های حاصل را برای آن در نظر می گیریم. برای مثال، روش مدولاسیون دامنه را در نظر بگیرید. طیف سیگنال حاصل با مدولاسیون دامنه از یک سینوسی فرکانس حامل تشکیل شده است. f باو دو هارمونیک جانبی:

(ف با -ف متر ) و (ف با + f متر ), جایی که f متر- فرکانس مدولاسیون (تغییرات در پارامتر اطلاعات سینوسی)، که در صورت استفاده از دو سطح دامنه، با نرخ داده منطبق خواهد شد.

برنج. 5.2 طیف سیگنال با مدولاسیون دامنه

فرکانس f مترپهنای باند خط را برای یک روش کدگذاری مشخص تعیین می کند. با فرکانس مدولاسیون پایین، عرض طیف سیگنال نیز کوچک خواهد بود (برابر با 2f مترشکل 5.2 را ببینید)، بنابراین سیگنال ها توسط خط تحریف نمی شوند اگر پهنای باند آن بزرگتر یا مساوی باشد. 2f متر .

بنابراین، با مدولاسیون دامنه، سیگنال حاصل دارای یک طیف باریک است.

با مدولاسیون فاز و فرکانس، طیف سیگنال پیچیده تر از مدولاسیون دامنه است، زیرا بیش از دو هارمونیک جانبی در اینجا تشکیل می شود، اما آنها نیز به طور متقارن نسبت به فرکانس حامل اصلی قرار دارند و دامنه آنها به سرعت کاهش می یابد. بنابراین، این نوع مدولاسیون برای انتقال داده از طریق خطوط با پهنای باند باریک نیز مناسب است. نماینده معمولی چنین خطوطی کانال فرکانس صوتی است که در دسترس کاربران شبکه های تلفن عمومی قرار می گیرد.

از پاسخ فرکانس معمولی یک کانال فرکانس صوتی، می توان دریافت که این کانال فرکانس هایی را در محدوده 300 تا 3400 هرتز ارسال می کند و بنابراین پهنای باند آن 3100 هرتز است (شکل 5.3 را ببینید).

برنج. 5.3 پاسخ فرکانسی کانال فرکانس صوتی

اگرچه صدای انسان طیف بسیار وسیع تری دارد - از حدود 100 هرتز تا 10 کیلوهرتز - برای کیفیت گفتار قابل قبول، محدوده 3100 هرتز راه حل خوبی است. محدودیت شدید پهنای باند کانال تن با استفاده از تجهیزات مالتی پلکس و سوئیچینگ مدار در شبکه های تلفن همراه است.

بنابراین، برای یک کانال فرکانس صوتی، مدولاسیون دامنه نرخ انتقال داده را بیش از 3100/2 = 1550 بیت بر ثانیه ارائه می دهد. اگر از چندین سطح از پارامتر اطلاعات (4 سطح دامنه) استفاده می کنید، توان خروجی کانال فرکانس صدا دو برابر می شود.

بیشتر اوقات، از کدگذاری آنالوگ هنگام انتقال اطلاعات از طریق یک کانال با پهنای باند باریک، به عنوان مثال، از طریق خطوط تلفن در شبکه های گسترده استفاده می شود. در شبکه های محلی، به دلیل پیچیدگی و هزینه بالای تجهیزات رمزگذاری و رمزگشایی، به ندرت استفاده می شود.

در حال حاضر، تقریباً تمام تجهیزاتی که با سیگنال های آنالوگ کار می کنند، بر اساس ریزمدارهای گران قیمت در حال توسعه هستند. DSP (پردازنده سیگنال دیجیتال). در این حالت، پس از مدولاسیون و ارسال سیگنال، لازم است که در هنگام دریافت، دمودولاسیون انجام شود و این دوباره تجهیزات گران قیمت است. برای انجام عملکرد مدولاسیون سینوسی حامل در سمت فرستنده و دمودولاسیون در سمت گیرنده از دستگاه خاصی استفاده می شود که به نام مودم (مدولاتور-دمدولاتور). یک مودم 56000 بیت در ثانیه 100 دلار و یک کارت شبکه 100 مگابیت در ثانیه 10 دلار قیمت دارد.

در پایان، ما مزایا و معایب مدولاسیون آنالوگ را ارائه می کنیم.

مدولاسیون آنالوگ دارای پارامترهای اطلاعاتی مختلفی است: دامنه، فاز، فرکانس. هر یک از این پارامترها می توانند در هر تغییر حامل چندین حالت داشته باشند. و بنابراین، سیگنال حاصل می تواند تعداد زیادی بیت در ثانیه ارسال کند.

مدولاسیون آنالوگ سیگنال حاصل را با طیف باریکی ارائه می دهد و بنابراین در جایی که باید روی خطوط ضعیف کار کنید (با پهنای باند باریک) خوب است ، می تواند سرعت انتقال بالایی را در آنجا ارائه دهد. مدولاسیون آنالوگ همچنین می تواند روی خطوط خوب کار کند، در اینجا یکی دیگر از مزیت های مدولاسیون آنالوگ اهمیت ویژه ای دارد - توانایی انتقال طیف به ناحیه مورد نظر، بسته به پهنای باند خط مورد استفاده.

اجرای مدولاسیون آنالوگ دشوار است و تجهیزاتی که این کار را انجام می دهند بسیار گران هستند.

از مدولاسیون آنالوگ در جاهایی استفاده می شود که نمی توان از آن صرف نظر کرد، اما در شبکه های محلی از روش های کدگذاری دیگری استفاده می شود که برای اجرای آن ها تجهیزات ساده و ارزانی نیاز است. بنابراین، اغلب در شبکه های محلی، هنگام انتقال داده ها در خطوط ارتباطی، از روش دوم کدگذاری فیزیکی استفاده می شود - کدگذاری دیجیتال.

5. 2. کدگذاری دیجیتال

کدگذاری دیجیتال- نمایش اطلاعات توسط پالس های مستطیلی. برای کدگذاری دیجیتال استفاده کنید پتانسیلو تکانهکدها

کدهای بالقوهدر کدهای پتانسیل، تنها از مقدار پتانسیل سیگنال در طول دوره سیکل برای نمایش یک ها و صفرهای منطقی استفاده می شود و افت آن که پالس های کامل را تشکیل می دهد، در نظر گرفته نمی شود. فقط مهم است که سیگنال حاصل در طول دوره چرخه چه ارزشی داشته باشد.

کدهای ضربه ایکدهای پالس یک صفر منطقی و یک واحد منطقی را یا توسط پالس هایی با قطبیت خاص یا توسط بخشی از پالس - با یک افت پتانسیل از یک جهت خاص نشان می دهند. مقدار کد پالس شامل کل پالس به همراه انتقال آن می شود.

بیایید الزامات کدگذاری دیجیتال را تعریف کنیم. به عنوان مثال، ما باید داده های گسسته (توالی از صفر و یک های منطقی) را از خروجی یک کامپیوتر - منبع - به ورودی یک کامپیوتر دیگر - گیرنده از طریق خط ارتباطی منتقل کنیم.

1. برای انتقال داده، خطوط ارتباطی داریم که از همه فرکانس ها عبور نمی کنند، بسته به نوعشان پهنای باند مشخصی دارند. بنابراین، هنگام رمزگذاری داده ها، باید در نظر گرفت که داده های رمزگذاری شده توسط خط ارتباطی "عبور" می شود.

2. توالی داده های گسسته باید به صورت پالس های دیجیتال با فرکانس معین کدگذاری شوند. در این مورد، البته، بهتر است به دست آورید:

الف) اینکه فرکانس سیگنال های کدگذاری شده کم باشد تا به طور کلی با پهنای باند پیوندهای ارتباطی مطابقت داشته باشد.

ب) اینکه سیگنال های کدگذاری شده نرخ انتقال بالایی را ارائه می دهند.

بنابراین کد خوبی باید داشته باشد هرتز کمتر و بیت بیشتر در ثانیه.

3. داده هایی که باید منتقل شوند، دنباله ای از صفر و یک های منطقی در حال تغییر غیرقابل پیش بینی است.

بیایید این داده ها را به روش خاصی با پالس های دیجیتال رمزگذاری کنیم، سپس چگونه می توانیم تشخیص دهیم سیگنال حاصل چه فرکانسی دارد؟ برای تعیین حداکثر فرکانس یک کد دیجیتال، کافی است سیگنال حاصل را هنگام رمزگذاری دنباله های خصوصی مانند:

دنباله صفرهای منطقی

دنباله ای از موارد منطقی

دنباله متناوب صفر و یک های منطقی

در مرحله بعد، تجزیه سیگنال با استفاده از روش فوریه، یافتن طیف، تعیین فرکانس هر هارمونیک و یافتن فرکانس کل سیگنال ضروری است، در حالی که مهم است که طیف اصلی سیگنال در پهنای باند قرار گیرد. خط ارتباطی برای اینکه همه این محاسبات را انجام ندهید، کافی است سعی کنید هارمونیک اساسی طیف سیگنال را تعیین کنید، برای این کار لازم است اولین سینوسی را از شکل سیگنال حدس بزنید، که کانتور شکل خود را تکرار می کند، سپس آن را پیدا کنید. دوره این سینوسی دوره فاصله بین دو تغییر سیگنال است. سپس می توانید فرکانس هارمونیک اساسی طیف سیگنال را نیز تعیین کنید F = 1/T، جایی که اف- فرکانس، تی- دوره سیگنال برای راحتی محاسبات بیشتر، فرض می کنیم که نرخ بیت تغییر سیگنال برابر است با ن.

چنین محاسباتی را می توان برای هر روش رمزگذاری دیجیتال برای تعیین فرکانس سیگنال حاصل انجام داد. سیگنال حاصل در کدگذاری دیجیتال دنباله خاصی از پالس های مستطیلی است. برای نشان دادن دنباله ای از پالس های مستطیلی به عنوان مجموع سینوسی ها برای یافتن طیف، تعداد زیادی از این سینوسی ها مورد نیاز است. طیف یک توالی موج مربعی معمولاً بسیار گسترده تر از سیگنال های مدوله شده است.

اگر از یک کد دیجیتال برای انتقال داده ها در یک کانال فرکانس صوتی استفاده شود، حد بالایی برای کدگذاری بالقوه برای سرعت انتقال داده 971 bps به دست می آید و حد پایین برای هر سرعتی قابل قبول نیست، زیرا پهنای باند کانال از 300 شروع می شود. هرتز

از همین رو کدهای دیجیتال در کانال های فرکانس صدا به سادگی هرگز استفاده نمی شود. اما از طرفی در شبکه های محلی که از خطوط تلفن برای انتقال داده استفاده نمی کنند بسیار خوب عمل می کنند.

بدین ترتیب، کدگذاری دیجیتال به پهنای باند وسیعی برای انتقال با کیفیت نیاز دارد.

4. هنگام انتقال اطلاعات از طریق خطوط ارتباطی از یک گره منبع به یک گره گیرنده، لازم است چنین حالت انتقالی ارائه شود که در آن گیرنده همیشه دقیقاً بداند در چه مقطعی از زمان داده ها را از منبع دریافت می کند، یعنی لازم است. فراهم كردن هماهنگ سازیمنبع و گیرنده در شبکه‌ها، حل مشکل همگام‌سازی دشوارتر از مبادله داده‌ها بین بلوک‌های داخل رایانه یا بین رایانه و چاپگر است. در فواصل کوتاه، یک طرح مبتنی بر یک خط ارتباطی ساعت جداگانه به خوبی کار می کند. در چنین طرحی، اطلاعات از خط داده تنها در لحظه ای که پالس ساعت می رسد حذف می شود (شکل 5.4 را ببینید).

برنج. 5.4 همگام سازی گیرنده و فرستنده در فواصل کوتاه

این گزینه همگام سازی به دلیل ناهمگونی ویژگی های هادی ها در کابل ها برای هیچ شبکه ای کاملاً مناسب نیست. در فواصل طولانی، موج‌های سرعت سیگنال می‌توانند باعث شوند که ساعت آنقدر دیر یا خیلی زود به سیگنال داده مربوطه برسد که یک بیت داده نادیده گرفته شود یا دوباره خوانده شود. یکی دیگر از دلایلی که شبکه ها از استفاده از پالس های ساعت خودداری می کنند، صرفه جویی در هادی ها در کابل های گران قیمت است. بنابراین، شبکه ها از به اصطلاح استفاده می کنند کدهای خود همگام سازی.

کدهای خود همگام سازی- سیگنال هایی که به گیرنده نشان می دهند که در چه نقطه ای از زمان لازم است بیت بعدی (یا چندین بیت، اگر کد به بیش از دو حالت سیگنال جهت گیری شده است) را تشخیص دهد. هر افت شدید سیگنال - به اصطلاح جلو- می تواند به عنوان نشانه خوبی برای همگام سازی گیرنده با فرستنده باشد. یک نمونه از یک کد خود همگام‌سازی موج سینوسی خواهد بود. از آنجایی که تغییر در دامنه فرکانس حامل به گیرنده اجازه می دهد تا لحظه ظاهر شدن کد ورودی را تعیین کند. اما این در مورد مدولاسیون آنالوگ صدق می کند. در کدنویسی دیجیتال، روش هایی نیز وجود دارد که کدهای خود همگام سازی را ایجاد می کنند، اما بعداً در مورد آن بیشتر توضیح خواهیم داد.

بدین ترتیب، یک کد دیجیتال خوب باید همگام سازی را فراهم کند

با در نظر گرفتن الزامات یک کد دیجیتال خوب، بیایید به بررسی خود روش های کدگذاری دیجیتالی بپردازیم.

5. 2.1 کد پتانسیل بدون بازگشت به NRZ صفر

این کد نام خود را به این دلیل گرفته است که وقتی دنباله ای از 1s ارسال می شود، سیگنال در طول چرخه به صفر بر نمی گردد (همانطور که در زیر خواهیم دید، در سایر روش های کدگذاری، بازگشت به صفر در این مورد اتفاق می افتد).

کد NRZ (بدون بازگشت به صفر)- بدون بازگشت به صفر - این ساده ترین کد دو سطحی است. سیگنال حاصل دو سطح بالقوه دارد:

صفر مربوط به سطح پایین، واحد - بالا است. انتقال اطلاعات در یک مرز بیت رخ می دهد.

اجازه دهید سه مورد خاص از انتقال داده توسط کد را در نظر بگیریم NRZ: یک دنباله متناوب از صفر و یک، یک دنباله از صفر و یک دنباله از یک (نگاه کنید به شکل 5.5، a).

برنج. 5.5 کد NRZ

بیایید سعی کنیم تعیین کنیم که آیا این کد شرایط ذکر شده را برآورده می کند یا خیر. برای انجام این کار، تعیین هارمونیک بنیادی طیف با کدگذاری پتانسیل در هر یک از موارد ارائه شده ضروری است تا با دقت بیشتری مشخص شود که کدام کد NRZ دارای الزامات خط ارتباطی مورد استفاده است.

مورد اول - اطلاعات منتقل می شود، متشکل از یک دنباله نامتناهی از یک ها و صفرهای متناوب (نگاه کنید به شکل 5.5، b).

این شکل نشان می دهد که در هنگام متناوب یک ها و صفرها، دو بیت 0 و 1 در یک چرخه ارسال می شوند. 4.22b ن- نرخ بیت، دوره این سینوسی برابر است با T=2N. فرکانس هارمونیک بنیادی در این مورد برابر است با f 0 = N/2.

همانطور که می بینید، با چنین دنباله ای از این کد، سرعت انتقال داده دو برابر فرکانس سیگنال است.

هنگام انتقال دنباله های صفر و یک، سیگنال حاصل جریان مستقیم است، فرکانس تغییر سیگنال صفر است. f 0 = 0 .

طیف سیگنال واقعی بسته به داده هایی که از طریق خط ارتباطی منتقل می شود دائماً در حال تغییر است و باید مراقب انتقال توالی های طولانی صفر یا یک هایی بود که طیف سیگنال را به سمت فرکانس های پایین تغییر می دهد. زیرا کد NRZ هنگام انتقال دنباله های طولانی صفر یا یک دارای یک جزء ثابت است.

از تئوری سیگنال مشخص است که علاوه بر الزامات عرض، نیاز بسیار مهم دیگری برای طیف سیگنال ارسالی مطرح شده است - بدون جزء ثابت(وجود جریان مستقیم بین گیرنده و فرستنده)، زیرا استفاده از انواع مختلف مبادلات ترانسفورماتوردر خط ارتباطی جریان مستقیم عبور نمی کند.

بنابراین، برخی از اطلاعات به سادگی توسط این لینک نادیده گرفته می شود. بنابراین، در عمل، آنها همیشه سعی می کنند از وجود یک جزء ثابت در طیف سیگنال حامل در حال حاضر در مرحله کدگذاری خلاص شوند.

بنابراین، ما یک نیاز دیگر را برای یک کد دیجیتال خوب شناسایی کرده‌ایم کد دیجیتال نباید یک جزء ثابت داشته باشد.

یکی دیگر از معایب NRZ این است - عدم هماهنگی. در این مورد، تنها روش های اضافی همگام سازی کمک خواهد کرد، که بعداً در مورد آن صحبت خواهیم کرد.

یکی از مزایای اصلی کد NRZ سادگی است. به منظور تولید پالس های مستطیلی، به دو ترانزیستور نیاز است و برای پیاده سازی مدولاسیون آنالوگ به ریزمدارهای پیچیده نیاز است. سیگنال پتانسیل نیازی به کدگذاری و رمزگشایی ندارد، زیرا از همین روش برای انتقال داده ها در داخل رایانه استفاده می شود.

در نتیجه همه چیزهایی که در بالا نشان داده شده است، چندین نتیجه می گیریم که در بررسی سایر روش های کدگذاری دیجیتال به ما کمک می کند:

اجرای NRZ بسیار آسان است، تشخیص خطای خوبی دارد (به دلیل دو پتانسیل کاملاً متفاوت).

NRZ دارای یک جزء DC در هنگام انتقال صفر و یک است که انتقال در خطوط ایزوله ترانسفورماتور را غیرممکن می کند.

NRZ یک کد خود همگام سازی نیست و این انتقال آن را در هر خطی پیچیده می کند.

جذابیت کد NRZ، که به دلیل بهبود آن منطقی است، در فرکانس نسبتاً پایین هارمونیک اساسی fo نهفته است که برابر N/2 هرتز است، همانطور که در بالا نشان داده شده است. بنابراین کد NRZدر فرکانس های پایین از 0 تا N/2 هرتز کار می کند.

در نتیجه، در شکل خالص خود، کد NRZ در شبکه ها استفاده نمی شود. با این وجود، اصلاحات مختلف آن مورد استفاده قرار می گیرد، که در آن هم همگام سازی ضعیف کد NRZ و هم وجود یک جزء ثابت با موفقیت حذف می شوند.

روش‌های کدگذاری دیجیتال زیر با هدف بهبود توانایی کد NRZ توسعه یافته‌اند

5. 2.2. روش کدگذاری دوقطبی وارونگی جایگزین AMI

روش کدگذاری دوقطبی با وارونگی جایگزین (Bipolar Alternate Mark Inversion، AMI)اصلاح روش NRZ است.

این روش از سه سطح پتانسیل - منفی، صفر و مثبت استفاده می کند. سه سطح سیگنال یک نقطه ضعف کد است، زیرا برای تمایز بین سه سطح، نسبت سیگنال به نویز بهتری در ورودی به گیرنده مورد نیاز است. لایه اضافی نیاز به افزایش قدرت فرستنده در حدود 3 دسی بل دارد تا همان بیت وفاداری را در خط ارائه کند، که یک نقطه ضعف کلی کدهای چند حالته در مقایسه با کدهای دوسطحی است. در کد AMI، از یک پتانسیل صفر برای رمزگذاری یک صفر منطقی استفاده می شود، یک پتانسیل منطقی با یک پتانسیل مثبت یا یک منفی رمزگذاری می شود، در حالی که پتانسیل هر پتانسیل جدید مخالف پتانسیل قبلی است.

برنج. 5.6 کد AMI

این تکنیک کدگذاری تا حدی مشکلات مولفه DC و عدم همگام سازی ذاتی در کد NRZ را در هنگام ارسال دنباله های طولانی از یکی از بین می برد. اما مشکل مولفه ثابت برای او در هنگام انتقال دنباله های صفر باقی می ماند (شکل 5.6 را ببینید).

بیایید موارد خاصی از عملیات کد را در نظر بگیریم و هارمونیک اساسی طیف سیگنال حاصل را برای هر یک از آنها تعیین کنیم. با دنباله ای از صفر - سیگنال - جریان مستقیم - fo \u003d 0 (شکل 5.7، a)

برنج. 5.7 تعیین فرکانس های بنیادی طیف AMI

به همین دلیل، کد AMI نیز نیاز به بهبود بیشتری دارد. هنگام ارسال دنباله ای از واحدها، سیگنال روی خط، دنباله ای از پالس های دوقطبی با طیفی مشابه با کد NRZ است که صفر و یک های متناوب را ارسال می کند، یعنی بدون مولفه ثابت و با هارمونیک اساسی fo = N/2 هرتز. .

هنگام انتقال یکها و صفرهای متناوب، هارمونیک اساسی fo = N/4 هرتز، که دو برابر کمتر از کد NRZ است.

به طور کلی، برای ترکیب‌های مختلف بیت‌ها در خط، استفاده از کد AMI منجر به طیف سیگنال باریک‌تری نسبت به کد NRZ می‌شود و در نتیجه به یک توان عملیاتی بالاتر خط منجر می‌شود. کد AMI نیز برخی از ویژگی ها را برای تشخیص سیگنال های اشتباه ارائه می دهد. بنابراین، نقض تناوب شدید قطبیت سیگنال ها نشان دهنده یک ضربه نادرست یا ناپدید شدن یک ضربه صحیح از خط است. سیگنالی با قطبیت نادرست سیگنال ممنوعه نامیده می شود. (نقض سیگنال).

نتایج زیر را می توان گرفت:

AMI مولفه DC را هنگام ارسال دنباله ای از یکها لغو می کند.

AMI طیف باریکی دارد - از N/4 - N/2.

AMI تا حدی مشکلات همگام سازی را برطرف می کند

AMI نه از دو، بلکه از سه سطح سیگنال در خط استفاده می کند و این نقطه ضعف آن است، اما روش زیر موفق به رفع آن شد.

5. 2.3 کد بالقوه با وارونگی در واحد NRZI

این کد کاملاً شبیه کد AMI است، اما فقط از دو سطح سیگنال استفاده می کند. وقتی صفر منتقل می شود، پتانسیلی را که در چرخه قبلی تنظیم شده بود، منتقل می کند (یعنی آن را تغییر نمی دهد) و وقتی یک منتقل می شود، پتانسیل به عکس برعکس می شود.

این کد نامیده می شود کد بالقوه با وارونگی در یک (عدم بازگشت به صفر با یک‌های معکوس، NRZI).

در مواردی که استفاده از سطح سیگنال سوم بسیار نامطلوب است، به عنوان مثال، در کابل های نوری، که در آن دو حالت سیگنال به طور قابل اعتماد تشخیص داده می شود - روشن و تاریک، راحت است.

برنج. 5.8 کد NRZI

کد NRZI در شکل سیگنال حاصل از کد AMI متفاوت است، اما اگر هارمونیک های اساسی را برای هر مورد محاسبه کنید، معلوم می شود که آنها یکسان هستند. برای دنباله ای از یک ها و صفرهای متناوب، فرکانس اساسی سیگنال برابر است fo=N/4.(شکل 5.9، a را ببینید). برای با دنباله ای از واحدها - fo=N/2.با دنباله ای از صفرها، همان اشکال باقی می ماند fo=0- جریان مستقیم در خط

برنج. 5.9 تعیین فرکانس های اساسی طیف برای NRZI

نتیجه گیری به شرح زیر است:

NRZI - قابلیت های مشابه کد AMI را ارائه می دهد، اما برای این کار فقط از دو سطح سیگنال استفاده می کند و بنابراین برای بهبود بیشتر مناسب تر است. معایب NRZI یک جزء DC با توالی صفر و عدم هماهنگی در حین انتقال است. کد NRZI مبنایی برای توسعه روش های کدگذاری پیشرفته تر در سطوح بالاتر شد.

5. 2.4 کد MLT3

کد انتقال سه سطحی MLT-3 (گیربکس چند سطحی - 3)شباهت زیادی با کد NRZI دارد. مهمترین تفاوت آن در سه سطح سیگنال است.

یکی مربوط به انتقال از یک سطح سیگنال به سطح دیگر است. تغییر در سطح سیگنال خطی تنها زمانی رخ می دهد که یک واحد در ورودی دریافت شود، با این حال، برخلاف کد NRZI، الگوریتم تولید به گونه ای انتخاب می شود که دو تغییر مجاور همیشه جهت مخالف داشته باشند.

برنج. 5.10 کد MLT-3 بالقوه

موارد خاص را مانند تمام نمونه های قبلی در نظر بگیرید.

هنگام انتقال صفر، سیگنال همچنین دارای یک جزء ثابت است، سیگنال تغییر نمی کند - fo = 0هرتز (شکل 5.10 را ببینید). هنگامی که همه آنها ارسال می شوند، انتقال اطلاعات در مرز بیت ثابت می شود و یک چرخه سیگنال می تواند چهار بیت را در خود جای دهد. در این مورد fo=N/4 هرتز - حداکثر فرکانس کد MLT-3 هنگام انتقال تمام واحدها (شکل 5.11، a).

برنج. 5.11 تعیین فرکانس های اساسی طیف برای MLT-3

در مورد یک دنباله متناوب، کد MLT-3دارای حداکثر فرکانس برابر است fo=N/8که دو برابر کمتر از کد NRZI است، بنابراین این کد پهنای باند باریکتری دارد.

همانطور که متوجه شدید، نقطه ضعف کد MLT-3، مانند کد NRZI، عدم هماهنگی است. این مشکل با یک تبدیل داده اضافی حل می شود که توالی های طولانی صفر و امکان همگام سازی را حذف می کند. نتیجه گیری کلی را می توان به شرح زیر انجام داد - استفاده از کدگذاری سه سطحی MLT-3به شما امکان می دهد فرکانس ساعت سیگنال خط را کاهش دهید و در نتیجه سرعت انتقال را افزایش دهید.

5. 2.5 کد پالس دوقطبی

علاوه بر کدهای بالقوه، از کدهای ضربه ای نیز استفاده می شود که داده ها با یک ضربه کامل یا بخشی از آن - یک جلو نمایش داده شوند.

ساده ترین مورد این رویکرد است کد پالس دوقطبی، که در آن واحد با یک پالسی با یک قطب نشان داده می شود و صفر قطب دیگر است. هر پالس نیم سیکل طول می کشد (شکل 5.12). کد پالس دوقطبی - کد سه سطحی. اجازه دهید سیگنال های حاصل را در حین انتقال داده ها با کدگذاری دوقطبی در همان موارد خاص در نظر بگیریم.

برنج. 5.12 کد پالس دوقطبی

یکی از ویژگی های کد این است که همیشه یک انتقال (مثبت یا منفی) در مرکز بیت وجود دارد. بنابراین، هر بیت برچسب گذاری می شود. گیرنده می تواند یک پالس همگام (استروب) با نرخ تکرار پالس را از خود سیگنال استخراج کند. اتصال به هر بیت انجام می شود که همگام سازی گیرنده با فرستنده را تضمین می کند. چنین کدهایی که حامل یک بارق هستند، نامیده می شوند خود همگام سازی. طیف سیگنال ها را برای هر مورد در نظر بگیرید (شکل 5.13). هنگام انتقال همه صفرها یا یکها، فرکانس هارمونیک اساسی کد fo=N هرتزکه دو برابر فاندامنتال کد NRZ و چهار برابر فاندامنتال کد AMI است. هنگام انتقال یکها و صفرهای متناوب - fo=N/2

برنج. 5.13 تعیین فرکانس های اصلی طیف برای کد پالس دوقطبی.

این نقص کد باعث افزایش سرعت انتقال داده نمی شود و به وضوح نشان می دهد که کدهای ضربه ای کندتر از کدهای بالقوه هستند.

به عنوان مثال، یک لینک 10 مگابیت بر ثانیه به فرکانس حامل 10 مگاهرتز نیاز دارد. هنگام ارسال دنباله ای از صفر و یک های متناوب، سرعت افزایش می یابد، اما نه زیاد، زیرا فرکانس هارمونیک اساسی کد fо=N/2 هرتز.

کد پالس دوقطبی مزیت بزرگی نسبت به کدهای قبلی دارد - خود همگام‌سازی می‌شود.

کد پالس دوقطبی طیف سیگنال گسترده ای دارد و بنابراین کندتر است.

کد پالس دوقطبی از سه سطح استفاده می کند.

5. 2.6 کد منچستر

کد منچستربه عنوان یک کد پالس دوقطبی بهبود یافته توسعه داده شد. کد منچستر همچنین به کدهای خود همگام سازی اشاره دارد، اما بر خلاف کد دوقطبی، نه سه، بلکه فقط دو سطح دارد که ایمنی بهتری نسبت به نویز ایجاد می کند.

در کد منچستر از یک افت پتانسیل یعنی جلوی پالس برای رمزگذاری یک و صفر استفاده می شود. در رمزگذاری منچستر، هر ساعت به دو قسمت تقسیم می شود. اطلاعات توسط افت های احتمالی که در وسط هر چرخه رخ می دهد، رمزگذاری می شود. اینطوری میشه:

یک واحد با یک انتقال کم به بالا کدگذاری می شود و یک صفر توسط یک لبه معکوس کدگذاری می شود. در ابتدای هر چرخه، اگر بخواهید چندین یک یا صفر را در یک ردیف نشان دهید، یک لبه سیگنال سرویس رخ می دهد.

موارد خاصی از کدگذاری را در نظر بگیرید (توالی های متناوب صفر و یک، برخی صفرها، برخی از یک ها)، و سپس هارمونیک های اصلی را برای هر یک از دنباله ها تعیین می کنیم (شکل 5.14 را ببینید). در همه موارد، می توان دید که با کدگذاری منچستر، تغییر سیگنال در مرکز هر بیت، جداسازی سیگنال ساعت را آسان می کند. بنابراین، کد منچستر دارای ویژگی های خود همگام سازی خوبی است.

برنج. 5.14 کد منچستر

خود همگام سازی به دلیل تفاوت در فرکانس ساعت فرستنده و گیرنده همیشه امکان انتقال بسته های بزرگ اطلاعات را بدون از دست دادن می دهد.

بنابراین، بیایید فرکانس اساسی را در هنگام ارسال فقط یک یا فقط صفر تعیین کنیم.

برنج. 5.15 تعیین فرکانس های اصلی طیف برای کد منچستر.

همانطور که در هنگام انتقال صفر و یک مشاهده می شود، هیچ جزء ثابتی وجود ندارد. فرکانس اساسی fo=Nهرتزمانند کدگذاری دوقطبی. به همین دلیل جداسازی گالوانیکی سیگنال ها در خطوط ارتباطی را می توان به ساده ترین روش ها به عنوان مثال با استفاده از ترانسفورماتورهای پالس انجام داد. هنگام انتقال یکها و صفرهای متناوب، فرکانس هارمونیک اصلی برابر است fo=N/2هرتز.

بنابراین، کد منچستر یک کد دوقطبی بهبود یافته است که تنها با استفاده از دو سطح سیگنال برای انتقال داده بهبود یافته است، و نه سه سطح، مانند دوقطبی. اما این کد همچنان در مقایسه با NRZI که دو برابر سریعتر است کند است.

یک مثال را در نظر بگیرید. برای انتقال داده از یک خط ارتباطی با پهنای باند استفاده کنید 100 مگاهرتزو سرعت 100 مگابیت بر ثانیه. اگر قبلاً نرخ داده را در یک فرکانس مشخص تعیین می کردیم، اکنون باید فرکانس سیگنال را در یک سرعت خط مشخص تعیین کنیم. بر این اساس، ما تعیین می کنیم که برای انتقال داده ها توسط کد NRZI، محدوده فرکانس از N / 4-N / 2 برای ما کافی است - اینها فرکانس هایی از 25 -50 مگاهرتز هستند، این فرکانس ها در پهنای باند خط ما گنجانده شده است. - 100 مگاهرتز برای کد منچستر، ما به یک محدوده فرکانس از N / 2 تا N نیاز داریم - اینها فرکانس هایی از 50 تا 100 مگاهرتز هستند، در این محدوده هارمونیک های اصلی طیف سیگنال قرار دارد. برای کد منچستر، پهنای باند خط ما را برآورده نمی کند، و بنابراین، خط چنین سیگنالی را با اعوجاج بزرگ ارسال می کند (چنین کدی را نمی توان در این خط استفاده کرد).

5.2.7کد دیفرانسیل منچستر

کد دیفرانسیل منچسترنوعی کدنویسی منچستر است. از وسط فاصله ساعت سیگنال خط فقط برای همگام سازی استفاده می کند و همیشه تغییری در سطح سیگنال در آن وجود دارد. منطق 0 و 1 به ترتیب با وجود یا عدم وجود تغییر سطح سیگنال در ابتدای بازه ساعت منتقل می شود (شکل 5.16).

برنج. 5.16 کد دیفرانسیل منچستر

این کد مزایا و معایبی مشابه کد منچستر دارد. اما، در عمل، این کد دیفرانسیل منچستر است که استفاده می شود.

بنابراین، کد منچستر در شبکه‌های محلی بسیار فعال بود (زمانی که خطوط پرسرعت برای یک شبکه محلی لوکس عالی بود)، به دلیل همگام‌سازی خود و عدم وجود یک جزء ثابت. هنوز هم به طور گسترده در شبکه های فیبر نوری و الکتریکی استفاده می شود. با این حال، اخیراً توسعه دهندگان به این نتیجه رسیده اند که هنوز هم بهتر است از کدنویسی بالقوه استفاده کنید و کاستی های آن را با استفاده از به اصطلاح از بین ببرید. کد نویسی منطقی.

5.2.8کد بالقوه 2B1Q

کد 2B1Q- کد بالقوه با چهار سطح سیگنال برای رمزگذاری داده ها. نام آن نشان دهنده ماهیت آن است - هر دو بیت (2B)در یک سیکل توسط سیگنالی که چهار حالت دارد منتقل می شوند (1Q).

بیت پره 00 بالقوه مطابقت دارد (-2.5 ولت)، چند بیت 01 بالقوه مطابقت دارد (-0.833 V)، زن و شوهر 11 - پتانسیل (+0.833 V)، و یک زوج 10 - پتانسیل ( +2.5 ولت).

برنج. 5.17 کد بالقوه 2B1Q

همانطور که در شکل 5.17 مشاهده می شود، این روش رمزگذاری به اقدامات اضافی برای مقابله با دنباله های طولانی از جفت بیت های یکسان نیاز دارد، زیرا این کار سیگنال را به یک جزء DC تبدیل می کند. بنابراین، هنگام انتقال هر دو صفر و یک fo=0هرتزوقتی یکها و صفرها متناوب می شوند، طیف سیگنال دو برابر باریکتر از طیف کد است NRZ, از آنجایی که در همان نرخ بیت، مدت چرخه دو برابر می شود - fo=N/4هرتز.

بنابراین، با استفاده از کد 2B1Q، می توانید داده ها را دو برابر سریعتر از استفاده از کد AMI یا NRZI از طریق یک خط انتقال دهید. با این حال، برای اجرای آن، قدرت فرستنده باید بالاتر باشد تا چهار سطح پتانسیل (-2.5V، -0.833 V، +0.833 V، +2.5 V) به وضوح توسط گیرنده در پس زمینه تداخل متمایز شود.

5. 2.9 کد PAM5

تمام طرح های کدگذاری سیگنال که در بالا در نظر گرفتیم مبتنی بر بیت بودند. با کدگذاری بیت، هر بیت مربوط به یک مقدار سیگنال تعیین شده توسط منطق پروتکل است.

با رمزگذاری بایت، سطح سیگنال توسط دو یا چند بیت تنظیم می شود. در یک کد پنج سطحی PAM5 5 سطح ولتاژ (دامنه) و کدگذاری دو بیتی استفاده می شود. هر ترکیب دارای سطح ولتاژ خاص خود است. با کدگذاری دو بیتی، چهار سطح برای انتقال اطلاعات مورد نیاز است (دو تا درجه دوم - 00, 01, 10, 11 ). ارسال دو بیت به طور همزمان باعث نصف شدن نرخ تغییر سیگنال می شود. سطح پنجم برای ایجاد افزونگی در کد مورد استفاده برای تصحیح خطا اضافه شده است. این یک حاشیه اضافی از نسبت سیگنال به نویز می دهد.

برنج. 5.18 کد PAM 5

5. 3. کدگذاری منطقی

کدگذاری منطقی اجرا می شود تا رمزگذاری فیزیکی.

در مرحله کدگذاری منطقی، دیگر شکل موج شکل نمی‌گیرد، اما کاستی‌های روش‌های کدگذاری دیجیتال فیزیکی مانند عدم هماهنگی، وجود یک جزء ثابت برطرف می‌شود. بنابراین، ابتدا توالی های تصحیح شده داده های باینری با استفاده از ابزارهای کدگذاری منطقی تشکیل می شوند که سپس با استفاده از روش های کدگذاری فیزیکی از طریق خطوط ارتباطی منتقل می شوند.

کدگذاری منطقی به معنای جایگزینی بیت‌های اطلاعات اصلی با دنباله جدیدی از بیت‌ها است که همان اطلاعات را حمل می‌کند، اما علاوه بر این، دارای ویژگی‌های اضافی است، به عنوان مثال، توانایی طرف گیرنده برای تشخیص خطاها در داده‌های دریافتی. همراه کردن هر بایت از اطلاعات اصلی با یک بیت برابری نمونه ای از روش بسیار رایج کدگذاری منطقی در هنگام انتقال داده با استفاده از مودم است.

دو روش کدگذاری منطقی را از هم جدا کنید:

کدهای اضافی

به هم زدن.

5. 3.1 کدهای اضافی

کد منطقی 4V/5V کاراکترهای 4 بیتی اصلی را با کاراکترهای 5 بیتی جایگزین می کند. از آنجایی که نمادهای به دست آمده حاوی بیت های اضافی هستند، تعداد کل ترکیب بیت ها در آنها بیشتر از ترکیب های اصلی است. بنابراین، طرح پنج بیتی 32 (2 5) کاراکتر الفبایی دو رقمی را می دهد که دارای مقدار در کد اعشاری از 00 تا 31 است. در حالی که داده های اصلی ممکن است فقط شامل چهار بیت یا 16 (24) کاراکتر باشند.

بنابراین در کد به دست آمده می توانید 16 ترکیب از این دست را که تعداد صفر زیادی ندارند انتخاب کنید و بقیه را بشمارید. کدهای ممنوعه (نقض کد).در این حالت، رشته‌های طولانی صفر شکسته می‌شوند و کد برای هر داده ارسالی خود همگام‌سازی می‌شود. جزء ثابت نیز ناپدید می شود، به این معنی که طیف سیگنال حتی بیشتر باریک می شود. اما این روش پهنای باند مفید خط را کاهش می دهد، زیرا واحدهای اضافی اطلاعات کاربر را حمل نمی کنند و فقط "زمان پخش" را اشغال می کنند. کدهای اضافی به گیرنده اجازه می دهند بیت های خراب را تشخیص دهد. اگر گیرنده یک کد ممنوعه دریافت کند، به این معنی است که سیگنال در خط مخدوش شده است.

پس بیایید به کار نگاه کنیم. کد منطقی 4V/5V. سیگنال تبدیل شده است 16 مقدار برای انتقال اطلاعات و 16 مقدار اضافی. در رمزگشای گیرنده، پنج بیت به عنوان سیگنال اطلاعات و خدمات رمزگشایی می شوند.

نه نماد برای سیگنال های خدمات اختصاص داده شده است، هفت نماد مستثنی هستند.

ترکیبات با بیش از سه صفر مستثنی هستند (01 - 00001, 02 - 00010, 03 - 00011, 08 - 01000, 16 - 10000 ) . چنین سیگنال هایی با نماد تفسیر می شوند Vو تیم گیرنده نقض- شکست. این فرمان خطای ناشی از تداخل زیاد یا خرابی فرستنده را نشان می دهد. تنها ترکیب پنج صفر (00 - 00000 ) اشاره به سیگنال های سرویس، به معنای نماد است سو دارای وضعیت است ساکت- بدون سیگنال در خط

چنین رمزگذاری داده ها دو مشکل را حل می کند - هماهنگ سازی و بهبود ایمنی نویز. همگام سازی به دلیل حذف یک توالی بیش از سه صفر اتفاق می افتد و ایمنی بالای نویز توسط گیرنده داده در یک بازه زمانی پنج بیتی به دست می آید.

قیمت این مزایا با این روش رمزگذاری داده، کاهش نرخ انتقال اطلاعات مفید است. به عنوان مثال، در نتیجه افزودن یک بیت اضافی به چهار بیت اطلاعات، کارایی پهنای باند در پروتکل های دارای کد MLT-3و رمزگذاری داده ها 4B/5Bبه ترتیب 25 درصد کاهش می یابد.

طرح رمزگذاری 4V/5Vدر جدول ارائه شده است.

کد باینری 4B	کد نتیجه 5 ولت

پس طبق این جدول کد تشکیل می شود 4V/5V، سپس با استفاده از کدگذاری فیزیکی با استفاده از یکی از روش های کدگذاری بالقوه که فقط به دنباله های طولانی صفر حساس است - برای مثال با استفاده از کد دیجیتال NRZI از طریق خط منتقل می شود.

نمادهای کد 4V/5V، به طول 5 بیت، تضمین می کنند که برای هر ترکیبی از آنها بیش از سه صفر پشت سر هم نمی تواند روی خط رخ دهد.

حرف که دردر نام رمز به این معنی است که سیگنال ابتدایی 2 حالت دارد - از انگلیسی دودویی- دودویی. همچنین کدهایی با سه حالت سیگنال، به عنوان مثال، در کد وجود دارد 8V/6Tبرای رمزگذاری 8 بیت از اطلاعات اصلی از کد 6 سیگنال استفاده می شود که هر کدام دارای سه حالت هستند. افزونگی کد 8V/6Tبالاتر از کد 4V/5V، از آنجایی که 3 6 = 729 نماد به دست آمده برای 256 کد منبع وجود دارد.

همانطور که گفتیم، رمزگذاری منطقی قبل از فیزیکی اتفاق می افتد، بنابراین، توسط تجهیزات سطح پیوند شبکه انجام می شود: آداپتورهای شبکه و بلوک های رابط سوئیچ ها و روترها. از آنجایی که همانطور که خودتان مشاهده کردید، استفاده از جدول جستجو یک عملیات بسیار ساده است، بنابراین روش کدگذاری منطقی با کدهای اضافی، الزامات عملکردی این تجهیزات را پیچیده نمی کند.

تنها شرط این است که فرستنده ای که از کد اضافی استفاده می کند باید با نرخ کلاک بالاتری کار کند تا ظرفیت خط مشخصی را فراهم کند. بله برای ارسال کدها 4V/5Vبا سرعت 100 مگابیت بر ثانیهفرستنده باید در فرکانس ساعت کار کند 125 مگاهرتز. در این حالت، طیف سیگنال روی خط در مقایسه با حالتی که یک کد خالص و غیر زائد روی خط ارسال می‌شود، گسترش می‌یابد. با این حال، طیف کد پتانسیل اضافی باریکتر از طیف کد منچستر است که مرحله اضافی کدگذاری منطقی و همچنین عملکرد گیرنده و فرستنده را در فرکانس ساعت افزایش یافته توجیه می کند.

بنابراین می توان نتیجه زیر را گرفت:

اساساً برای شبکه های محلی آسان تر، قابل اعتماد تر، بهتر و سریع تر است - استفاده از رمزگذاری داده های منطقی با استفاده از کدهای اضافی، که توالی های طولانی صفر را حذف می کند و همگام سازی سیگنال را تضمین می کند، سپس از یک کد دیجیتال سریع برای انتقال در سطح فیزیکی استفاده کنید. NRZI, به جای استفاده از روشی آهسته اما خود همگام کد منچستر.

به عنوان مثال، برای انتقال داده ها از طریق یک خط با پهنای باند 100M بیت در ثانیه و پهنای باند 100 مگاهرتز، کد NRZI به فرکانس های 25 - 50 مگاهرتز نیاز دارد، این بدون کدگذاری 4V / 5V است. و در صورت اعمال به NRZIهمچنین رمزگذاری 4 ولت / 5 ولت، اکنون باند فرکانس از 31.25 به 62.5 مگاهرتز افزایش می یابد. اما با این وجود، این محدوده همچنان در پهنای باند خط "مناسب" است. و برای کد منچستر بدون استفاده از هیچ کدگذاری اضافی فرکانس های 50 تا 100 مگاهرتز نیاز است و این فرکانس های سیگنال اصلی هستند اما دیگر از خط 100 مگاهرتز عبور نمی کنند.

5. 3.2 تقلا

روش دیگر کدگذاری منطقی مبتنی بر "اختلاط" اولیه اطلاعات اصلی است به گونه ای که احتمال وقوع یک ها و صفرها در خط نزدیک می شود.

دستگاه ها یا بلوک هایی که این عملیات را انجام می دهند نامیده می شوند اسکرامبلرها (درهم - تخلیه، مونتاژ تصادفی).

در تقلاداده ها بر اساس الگوریتم خاصی مخلوط می شوند و گیرنده با دریافت داده های باینری، آن را به decrambler، که توالی بیت اصلی را بازیابی می کند.

بیت های اضافی از طریق خط منتقل نمی شوند.

ماهیت تقلب صرفاً تغییر ذره به بیت در جریان داده ای است که از سیستم عبور می کند. تقریباً تنها عملیات مورد استفاده در اسکرامبلرها این است XOR - "XOR بیتی"، یا در غیر این صورت آنها می گویند - اضافه شده توسط ماژول 2. هنگامی که دو واحد توسط OR انحصاری اضافه می شوند، بالاترین واحد کنار گذاشته می شود و نتیجه - 0 نوشته می شود.

روش تقلب بسیار ساده است. ابتدا یک اسکرامبلر بیایید. به عبارت دیگر، آنها با استفاده از "OR انحصاری" به چه نسبتی می‌پردازند تا بیت‌ها را در دنباله اصلی ترکیب کنند. سپس با توجه به این نسبت، مقادیر بیت‌های معین از دنباله بیت‌های فعلی انتخاب شده و بر اساس آن جمع می‌شوند. XORبین خودشان در این حالت، همه بیت‌ها 1 بیت جابه‌جا می‌شوند و مقدار دریافتی ("0" یا "1") در بیت کم‌اهمیت آزاد شده قرار می‌گیرد. مقداری که قبل از تغییر در مهمترین بیت بود به دنباله کدگذاری اضافه می شود و به بیت بعدی آن تبدیل می شود. سپس این دنباله به خط صادر می شود، جایی که با استفاده از روش های رمزگذاری فیزیکی، به گره گیرنده منتقل می شود که در ورودی آن این دنباله بر اساس نسبت معکوس رمزگشایی می شود.

به عنوان مثال، یک Scrambler ممکن است رابطه زیر را پیاده سازی کند:

جایی که بی- رقم دودویی کد به دست آمده در چرخه i ام اسکرامبلر، هوش مصنوعی- رقم باینری کد منبع، که در چرخه i به ورودی اسکرامبلر می آید، ب i-3 و ب i-5- ارقام باینری کد به دست آمده در چرخه های قبلی اسکرامبلر به ترتیب 3 و 5 چرخه زودتر از چرخه جاری،  - عملیات XOR (اضافه کردن مدول 2).

حالا بیایید دنباله کدگذاری شده را برای مثال برای چنین دنباله منبعی تعریف کنیم 110110000001 .

Scrambler تعریف شده در بالا کد نتیجه زیر را تولید می کند:

B 1 \u003d A 1 \u003d 1 (سه رقم اول کد حاصل مانند رقم اصلی خواهد بود، زیرا هنوز ارقام قبلی لازم وجود ندارد)

بنابراین، خروجی اسکرامبلر به ترتیب خواهد بود 110001101111 . که در آن هیچ دنباله ای از شش صفر وجود ندارد که در کد منبع وجود داشته باشد.

پس از دریافت دنباله به دست آمده، گیرنده آن را به descrambler ارسال می کند که توالی اصلی را بر اساس رابطه معکوس بازسازی می کند.

الگوریتم‌های درهم‌سازی متفاوت دیگری وجود دارد، آنها در تعداد عبارت‌هایی که رقم کد حاصل را می‌دهند و تغییر بین عبارت‌ها متفاوت هستند.

مشکل اصلی کدنویسی مبتنی بر Scramblers - همگام سازی دستگاه های فرستنده (رمزگذاری) و دریافت (رمزگشایی).. اگر حداقل یک بیت حذف یا به اشتباه درج شود، تمام اطلاعات ارسال شده به طور غیرقابل برگشتی از بین می رود. بنابراین در سیستم های کدگذاری مبتنی بر اسکرامبلر به روش های همگام سازی توجه زیادی می شود. .

در عمل معمولاً ترکیبی از دو روش برای این اهداف استفاده می شود:

الف) افزودن بیت های همگام سازی به جریان اطلاعات، که از قبل برای طرف دریافت کننده شناخته شده است، که به آن اجازه می دهد، در صورت یافتن چنین بیتی، به طور فعال شروع به جستجوی همگام سازی با فرستنده کند.

ب) استفاده از ژنراتورهای پالس زمان با دقت بالا، که امکان رمزگشایی بیت های دریافتی اطلاعات "از حافظه" را بدون هماهنگ سازی در زمان از دست دادن همگام سازی فراهم می کند.

همچنین روش‌های ساده‌تری برای برخورد با دنباله‌های یک‌ها وجود دارد که به‌عنوان درهم‌کاری نیز طبقه‌بندی می‌شوند.

برای بهبود کد AMI دوقطبیدو روش بر اساس تحریف مصنوعی دنباله صفرها توسط نمادهای ممنوع استفاده می شود.

برنج. 5.19 کدهای B8ZS و HDB3

این شکل استفاده از روش را نشان می دهد B8ZS (دو قطبی با تعویض 8 صفر)و روش HDB3 (دوقطبی با چگالی بالا 3-صفر)برای تصحیح کد AMI کد منبع شامل دو دنباله طولانی صفر (8- در مورد اول و 5 در مورد دوم) است.

کد B8ZSفقط دنباله های متشکل از 8 صفر را تصحیح می کند. برای این کار، بعد از سه صفر اول، به جای پنج صفر باقی مانده، پنج رقم را وارد می کند: V-1*-0-V-1*.Vدر اینجا نشان دهنده سیگنال واحدی است که برای یک چرخه قطبی معین ممنوع است، یعنی سیگنالی که قطبیت واحد قبلی را تغییر نمی دهد. 1 * - یک سیگنال واحد قطبیت صحیح و علامت ستاره این واقعیت را نشان می دهد که در کد منبع در این چرخه یک واحد وجود ندارد، بلکه یک صفر وجود دارد. در نتیجه، گیرنده 2 اعوجاج را در 8 سیکل ساعت می بیند - بسیار بعید است که این اتفاق به دلیل نویز روی خط یا سایر خرابی های انتقال رخ داده باشد. بنابراین گیرنده این گونه تخلفات را کدگذاری 8 صفر متوالی می داند و پس از دریافت، 8 صفر اصلی را جایگزین می کند.

کد B8ZS به گونه ای ساخته شده است که جزء ثابت آن برای هر دنباله ای از ارقام باینری صفر باشد.

کد HDB3هر 4 صفر متوالی را در دنباله اصلی تصحیح می کند. قوانین تولید کد HDB3 پیچیده تر از کد B8ZS است. هر چهار صفر با چهار سیگنال جایگزین می شود که یک سیگنال V دارند. برای سرکوب مولفه DC، قطبیت سیگنال Vبا تعویض های متوالی جایگزین می شود.

علاوه بر این، از دو الگوی کدهای چهار چرخه برای جایگزینی استفاده می شود. اگر کد منبع قبل از جایگزینی دارای تعداد فرد بود، از دنباله استفاده می شود 000 ولت، و اگر تعداد واحدها زوج بود - دنباله 1*00 ولت.

بنابراین، استفاده از کدگذاری منطقی در ارتباط با کدگذاری بالقوه، مزایای زیر را به همراه دارد:

کدهای کاندید پیشرفته دارای پهنای باند نسبتاً باریکی برای هر توالی 1 و 0 است که در داده های ارسالی رخ می دهد. در نتیجه، کدهای مشتق شده از پتانسیل با کدگذاری منطقی، طیف باریک تری نسبت به منچستر دارند، حتی در فرکانس ساعت افزایش یافته.