Лабораторна робота 5 Тема: Дослідження фізичного та логічного кодування.

Мета: Вивчення основних принципів фізичного та логічного кодування. Засвоєння основних кодів та їх властивостей.

1 Теоретичні відомості

Цифрове кодування

Під час цифрового кодування дискретної інформації застосовують потенційні та імпульсні коди. В перших для представлення логічних одиниць і нулів використовується лише значення потенціалу сигналу, а в других  двійкові дані представляються або імпульсами визначеної полярності, або частиною імпульсу (перепадом потенціалу визначеного напрямку).

При використанні прямокутних імпульсів для передачі дискретної інформації необхідно вибрати такий спосіб кодування, який задавольняв би таким вимогам:

• мав при одній і тій же бітовій швидкості найменшу ширину спектру результуючого сигналу;

• дозволяв розпізнавати помилки;

• забезпечував синхронізацію між передавачем і приймачем;

• мав низьку вартість реалізації.

• мав мінімальну постійну складову;

Вужчий спектр сигналів дозволяє на одній і тій же лінії з однією і тією ж смугою пропущення отримати вищої швидкості передачі даних. Крім того, часто до спектра сигналу додається вимога відсутності постійної складової, тобто наявності постійного струму між передавачем і приймачем. Зокрема, застосування різних трансформаторних схем гальванічної розв'язки перешкоджає проходженню постійного струму. При використанні оптичних каналів це дозволяє уникнути перевантаження джерела світла.

Синхронізація передавача і приймача потрібна для того, щоб приймач точно знав, у який момент часу необхідно зчитувати нову інформацію з лінії зв'язку. Ця проблема у мережах вирішується складніше, ніж при обміні даними між близько розташованими пристроями, наприклад, між блоками усередині комп'ютера чи між комп'ютером і принтером. На невеликих відстанях добре працює схема, заснована на використанні окремої тактової лінії зв'язку, так що інформація зчитується з лінії даних тільки у моменти надходження тактових імпульсів. У мережах використання цієї схеми викликає труднощі через неоднорідність характеристик провідників у кабелях. На великих відстанях нерівномірність швидкості розповсюдження сигналу може привести до того, що тактовий імпульс прийде настільки пізніше чи раніше відповідного сигналу даних, що біт даних буде пропущений чи зчитаний повторно. Іншою причиною, по якій у мережах відмовляються від використання тактових імпульсів, є економія провідників у дорогих кабелях.

Тому в мережах застосовуються так звані самосинхронізуючі коди, сигнали яких несуть для передавача дані про тє, у який момент часу потрібно здійснювати зчитування чергового біта або декількох біт (якщо код орієнтований більш ніж на два стани сигналу). Будь-який фронт сигналу може служити ознакою для синхронізації приймача з передавачем.

При використанні синусоїд як несучого сигналу результуючий код має властивість самосинхронізації, тому що зміна амплітуди несучої частоти дає можливість приймачу визначити момент появи вхідного коду.

Розпізнавання і корекцію спотворених даних складно здійснити засобами фізичного рівня, тому найчастіше цю роботу беруть на себе канальний, мережевий, транспортний або прикладний протоколи. З іншого боку, розпізнавання помилок на фізичному рівні заощаджує час, оскільки приймач не чекає повного переміщення кадру в буфер, а відбраковує його відразу при розпізнаванні помилкових біт усередині кадру.

Вимоги, пропоновані до методів кодування, є взаємно суперечливими, тому кожний з розглянутих нижче популярних методів цифрового кодування має свої переваги і свої недоліки.