5. Методы передачи дискретных данных. Аналоговая модуляция. Цифровое кодирование.

Методы передачи дискретных данных.

При передаче дискретных данных по каналам связи применяются два основных типа физического кодирования - на основе синусоидального несущего сигнала и на основе последовательности прямоугольных импульсов. Первый способ называют также модуляцией, или аналоговой модуляцией, второй способ обычно называют цифровым кодированием.

Аналоговая модуляция.

Аналоговая модуляция применяется для передачи дискретных данных по каналам с узкой полосой частот, типичным представителем которых является канал тональной частоты, представляемый в распоряжение пользователям общественных телефонных сетей.

При физическом кодировании способом аналоговой модуляции информация кодируется изменением амплитуды, частоты или фазы синусоидального сигнала несущей частоты.

рис.1

    * а) Потенциальное кодирование - представляется потенциалами высокого уровня для единицы и потенциалом нулевого уровня для нуля.

    * б) Амплитудная модуляция - для логической единицы выбирается один уровень амплитуды синусоиды несущей частоты, а для логического нуля другой. Используется редко из-за низкой помехоустойчивости.

    * в) Частотная модуляция - значения 0 и 1 исходных данных передаются синусоидами с различной частотой f1 и f2. Обычно применяется в низкоскоростных модемах, работающих на скорости 300 или 1200 бит/с.

    * г) Фазовая модуляция - при данном способе значениям 0 и 1 соответствуют сигналы одинаковой частоты, но различной фазы, например 0 и 1800 или 0, 90, 180 и 2700.

Цифровое кодирование.

При цифровом кодировании дискретной информации применяют потенциальные и импульсные коды.

а) метод потенциального кодирования, называемый также кодированием без возвращения к нулю (Non return to Zero, NRZ). При передаче последовательности единиц сигнал не возвращается к нулю в течении такта. Метод NRZ прост в реализации, обладает хорошей распознаваемостью ошибок, но обладает свойством синхронизации.

б) метод биполярного кодирования с альтернативной инверсией (Bipolar Alternate Mark Inversion, AMI) . В этом методе используются три уровня потенциала - отрицательный, нулевой и положительный. Для кодирования логического нуля используется нулевой потенциал, а логическая единица кодируется либо положительным потенциалом, либо отрицательным, при этом потенциал каждой новой единицы противоположен потенциалу предыдущей.

отсутствует самосинхронизация.

в) биполярный импульсный код, в котором единица представлена импульсом одной полярности, а нуль - другой. Каждый импульс длится половину такта. Такой код обладает отличными самосинхронизирующими свойствами, но постоянная составляющая может присутствовать, например, при передаче длинной последовательности единиц или нулей. Кроме того, спектр у него шире, чем к потенциальных кодов, из-за этого он используется редко.

г) В локальных сетях до недавнего времени самым распространенным методом кодирования был так называемый манчестерский код. Он применялся в технологиях Ethernet и Token Ring.

В манчестерском коде для кодирования нулей и единиц используется перепад потенциала, то есть фронт импульса. Единица кодируется перепадом от низкого уровня сигнала к высокому, а ноль - обратным перепадом. В начале каждого такта может происходить служебный перепад сигнала, если нужно представить несколько единиц или нулей подряд. В среднем ширина полосы манчестерского кода в полтора раза уже, чем у биполярного импульсного кода. Манчестерский код имеет еще одно преимущество перед биполярным импульсным кодом. В последнем для передачи данных используется три уровня сигнала, а в манчестерском - два.

д) потенциальный код с четырьмя уровнями сигнала для кодирования данных. Этот код 2B1Q название которого отражает его суть - каждые два бита (2B) передаются за один такт сигналом, имеющем четыре состояния (1Q). Паре бит 00 соответствует потенциал -2,5 В; паре бит 01 - потенциал -0,833 В; паре 11 - потенциал +0,833; паре 10 - потенциал +2,5 В.

00 -2.5 В

01 -0.83 В

10 -2:5 В

11 +0.83 В

 

При передачи дискретных данных по аналоговым каналам информация кодируется изменением амплитуды, частоты или фазы синусоидального сигнала. а) показана последовательность бит исходной информации.

б) при амплитудной модуляции для логической 1 выбирается один уровень сигнала, для логического 0 другой.

в) При частотной модуляции значения 0 и 1 кодируются различной частотой.

г) фазовая модуляция, значения 0 и 1 соответствуют сигналы одинаковой частоты, но разной фазы,0 и 180 градусов.