<<
>>

Способы представления кодов

Для представления передаваемых по линиям связи битов данных применяются потенциальное и импульсное кодирование, а также модуляция сигнала.

При использовании потенциального кодирования цифре 0 двоичного кода соответ- ствует низкий уровень напряжения i/н, например 1 В, а цифре 1 — высокий t/в, например 5 В (рис.

19.1, а). В современных способах кодирования уровни напря- жения гораздо ниже. Например, низким считается напряжение порядка 0,4-0,5 В, а высоким — более 2,4 В. Потенциальное кодирование обеспечивает хорошую помехоустойчивость, но, к сожалению, не обладает свойством самосинхронизации, так как при передаче, например, серии подряд идущих нулей напряжение в линии связи не изменяется. Поэтому приемник только по входному сигналу не может определить момент времени, соответствующий началу передачи. Кроме того, при высоких скоростях обмена и передаче серии подряд следующих нулей или единиц малейшая рассогласованность в тактовых частотах приемной и передающей сто- рон может привести к ошибке в один или более тактов.

В методе биполярного кодирования используются три уровня напряжения: низ- кий для цифры 0, а положительное или отрицательное высокое напряжение для цифры 1. В случае передачи нескольких подряд единиц каждая соседняя едини- ца передается с помощью напряжения разных знаков. В этом подходе проблема передачи последовательности единиц решена, однако проблема передачи после- довательности нулей остается.

В методе манчестерского кодирования время передачи одного бита делится на два равных по длительности участка. Цифра 0 кодируется сменой в середине такта низкого напряжения на высокое (рис. 19.1, б). Цифра 1 кодируется сменой в середине такта высокого напряжения низким. Этот вариант кодирования обла- дает хорошей самосинхронизацией для любых кодов, но требует удвоенной час- тоты передачи.

В схеме манчестерского кодирования предусмотрена возможность использования передачи двух специальных сигналов, в которых не производится смена напря- жения в середине такта. Такие сигналы принято называть запрещенными кода- ми J и К. Запрещенный код J представляет собой удерживание низкого напряже- ния в течение всего такта, то есть этот сигнал фактически совпадает с кодированием нуля в потенциальной схеме. Запрещенный код К представляет собой удержи- вание высокого напряжения в течение всего такта, то есть он фактически совпа- дает с кодированием единицы в потенциальной схеме. Запрещенные сигналы включают в символы ограничители полезной информации.

Рис. 19.1. Некоторые способы представления битов в линиях связи

При использовании импульсного кодирования нулю соответствует кратковремен- ный импульс низкого напряжения, а единице — также кратковременный импульс высокого напряжения. При этом импульсы могут быть одной и той же полярности (рис. 19.1, в) или разных полярностей (рис. 19.1, г). Методы импульсного кодиро- вания отличаются хорошей самосинхронизацией. Отметим, что потенциальное и импульсное кодирование может применяться в высокоскоростных линиях связи.

В низкоскоростных, телефонных линиях для передачи кода используется моду- ляция сигнала, которая представляет собой преобразование дискретного цифро- вого сигнала, используемого внутри компьютера, в аналоговый сигнал, исполь- зуемый в телефонных линиях.

Сущность модуляции состоит в следующем. Зависимость напряжения электри- ческого поля Е от времени t в телефонной линии или в радиоканале описывается соотношением Е = Лsiп(G5i + q>), где А — амплитуда, ω — частота и φ — фаза поля. Если параметры А, ω и φ в этом соотношении являются постоянными величина- ми, то эта зависимость описывает несущий сигнал (рис. 19.2, я), с помощью ко- торого невозможно передать какую-либо информацию.

Такой сигнал постоянно присутствует в телефонных линиях в отсутствие сообщений.

Модуляция представляет собой изменение во времени значения одного из пара- метров несущего сигнала, которое осуществляется в зависимости от заданного двоичного кода. Такое изменение, принятое на другом конце телефонной линии, обеспечивает однозначное восстановление исходного кода. В соответствии с вы- бранным для изменения параметром сигнала различают амплитудную, частот- ную и фазовую модуляцию.

На рис. 19.2, б показан график зависимости от времени напряжения для последова- тельного цифрового кода, поступающего из компьютера на вход модема (от моду- лятор /демодулятор) — устройства, обеспечивающего ту или иную разновид- ность модуляции. При использовании амплитудной модуляции для кодирования

цифры 0 амплитуда несущего сигнала устанавливается равной нулю или некото- рой маленькой величине, а для кодирования цифры 1 для амплитуды выбирает- ся большое значение. На рис. 19.2, в показан график зависимости от времени мо- дулированного по амплитуде сигнала. Аналогично для передачи двоичного кода можно использовать скачкообразные изменения частоты ω и фазы φ несущего сигнала, получая частотную и фазовую модуляцию соответственно. Например, для осуществления фазовой модуляции используется изменение фазы сигнала на 180° при переходе от кода нуля к коду единицы или наоборот.

Рис. 19.2. Амплитудная модуляция сигнала

Существуют системы модуляции, в которых для кодирования используется более двух уровней амплитуды, частоты или фазы. Например, в начале временного отрезка, отводимого на передачу одного импульса, можно сдвигать фазу на 45, 135, 225 или 315°. Каждый такой сдвиг считается кодом сразу двух последова- тельных битов 00, 01, 10 или 11, передаваемых за время одного импульса. Этот способ кодирования называется дибитовой фазовой кодировкой, так как за один импульс передаются сразу два соседних бита кода.

Современные модемы используют комбинированные системы модуляции. Чаще всего комбинируются амплитудная и фазовая модуляции. Например, метод квадра- турной амплитудной модуляции QAM-64 (от Quadrature Amplitude Modulation) использует 8 уровней амплитудной модуляции и 8 уровней фазовой. При этом имеется 64 различных комбинаций уровней, которые позволяют закодировать в одном передаваемом импульсе 6 (26 = 64) соседних битов кода. Существуют и более мощные системы кодирования, однако нужно иметь в виду, что чем больше уровней вводится, тем сильнее влияние помех, так как расстояния между уровнями становятся все меньше и меньше и, следовательно, даже слабые поме- хи приводят к искажению кодов. В этом случае системы кодирования преду- сматривают включение в исходный код контрольных разрядов, обеспечивающих обнаружение и исправление ошибки.

Для обеспечения контроля правильности передачи, а также для обеспечения воз- можности работы в сети нескольких компьютеров одновременно последователь- ность передаваемых по сети битов принято делить на группы, которые называ- ются кадрами.

ВНИМАНИЕ ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Кадром называется совокупность битов, передаваемых по последовательной линии связи за один сеанс. Кадр — это самостоятельная единица передачи данных по по- следовательной линии связи.

Кадр наряду с передаваемыми информационными битами, то есть «полезными» данными, содержит различную служебную информацию: адрес получателя, ад- рес отправителя, контрольные биты, обеспечивающие обнаружение или исправ- ление ошибок, и т. д. Общая длина кадра обычно не превышает 4 Кбайт.

Существует много различных способов формирования кадров. На рис. 19.3 в ка- честве примера изображена схема кадра одного из вариантов последовательной асинхронной передачи (так называемый стартстопный метод), который включа- ет один стартовый бит в начале и один столовый бит в конце кадра.

Рис. 19.3. Схема кадра последовательной асинхронной передачи

В отсутствии передачи в линии поддерживается высокое постоянное напря- жение t/в. Передача кадра может начаться в любой момент времени. Она начина- ется с генерации стартового бита, который переводит линию в состояние нуля (точнее, низкого напряжения). Поскольку каждый бит кадра, как информаци- онный, так и служебный, передается в течение одного и того же времени, по ис- течении этого интервала приемник «понимает», что сейчас начнется передача первого бита кода. После завершения передачи информационных битов переда- ется контрольный бит четности. Завершает передачу столовый бит (их может быть два), который переводит линию в состояние ожидания. Так как передача следующего кадра может начаться в любой момент времени после завершения передачи предыдущего кадра, наличие стопового бита дает компьютеру полу- чателя возможность подготовиться к его приему. Включение в кадр стартовых и стоповых битов приводит к увеличению избыточности кода и общего времени передачи сообщения, но обеспечивает надежность передачи.

19.1.4.

<< | >>
Источник: Степанов А. Н.. Архитектура вычислительных систем и компьютерных сетей. 2007

Еще по теме Способы представления кодов:

  1. Далее следует объяснение наиболее распространенных речевых кодов.
  2. Далее следует объяснение наиболее распространенных речевых кодов.
  3. Часть третья Использование кодов для определения типа характера
  4. Часть третья Использование кодов для определения типа характера
  5. Примеры парных кодов:
  6. Способ мышления определяет способ взаимоотношений с окружающим миром.
  7. ПРЕДСТАВЛЕНИЕ
  8. ПРЕДСТАВЛЕНИЕ ПАМЯТИ
  9. Музыкальное представление на телевидении
  10. ПРЕДСТАВЛЕНИЕ ВЫТЕСНЕННОЕ
  11. ПРЕДСТАВЛЕНИЕ ОБЩЕЕ
  12. ПРЕДСТАВЛЕНИЕ ПРОСТРАНСТВЕННОЕ
  13. КОНЦЕПЦИЯ ПРЕДСТАВЛЕНИЙ СОЦИАЛЬНЫХ
  14. Представления о деньгах
  15. 2.4.2. Наглядное представление оригинальной ситуации
  16. ПРЕДСТАВЛЕНИЕ РЕЛИГИОЗНОЕ: ПРОИСХОЖДЕНИЕ
  17. § 8.1. Общее представление о конфликтах в организации
  18. РЕАЛИЗАЦИЯ МЫСЛЕННОГО ПРЕДСТАВЛЕНИЯ
  19. 12. Наследственная трансмиссия и право представления
  20. «ХЭППЕНИНГ»: ПРЕДСТАВЛЕНИЕ СЛУЧАЙНОСТИ