Скремблювання

Перемішування даних скремблером перед передачею їх у лінію за допомогою потенційного коду є іншим способом логічного кодування.

Методи скремблювання полягають у побітному обчисленні результуючого коду на підставі біт вхідного коду й отриманих у попередніх тактах біт результуючого коду. Наприклад, скремблер може реалізовувати наступне співвідношення:

B_i = A_i  B_i-3  B_i-5,

де B_i – двікова цифра результуючого коду, отримана на i-му такті роботи скремблера; А – двійкова цифра вхідного коду, що надходить на i-му такті на вхід скремблера; В_і-з та В_i-5 – двійкові цифри результуючого коду, отримані на попередніх тактах роботи скремблера, відповідно на 3 і на 5 тактах раніше поточного такту;  – операція логічно додавання за модулем 2.

Наприклад, для вихідної послідовності 110110000001 скремблер отримає такий результуючий код:

B₁ = A₁ = 1 (перші три цифри результуючого коду збігатимуться з вхідним, оскільки ще немає потрібних попередніх цифр);

B₂ = А₂ = 1;

B₃ = А₃ = 0;

B₄ = A₄  B₁ = 1  1 = 0;

B₅ = A₅  B₂ = 1  1 = 0;

B₆ = A₆  B₃  B₁ = 0  0  1 = 1;

B₇ = A₇  B₄  B₂ = 0  0  1 = 1;

B₈ = A₈  B₅  B₃ = 0  0  0 = 0;

B₉ = A₉  B₆  B₄ = 0  1  0 = 1;

B₁₀ = A₁₀  B₇  B₅ = 0  1  0 = 1;

B₁₁ = A₁₁  B₈  B₆ = 0  0  1 = 1;

B₁₂ = A₁₂  B₉  B₇ = 1  1  1 = 1.

Таким чином, на виході скремблера з’явиться послідовність 110001101111, у якій немає послідовності з шести нулів, що була присутня у вхідному коді.

Після одержання результуючої послідовності приймач передає її дескремблеру, що відновлює вхідну послідовність на підставі зворотного співвідношення

С_i = В_i  B_i-3  B_i-5 = (A_i  B_i-3  B_i-5)  B_i-3  B_i-5 = A_i.

Різні алгоритми скремблювання відрізняються кількістю доданків, що дають цифру результуючого коду, і зсувом між доданками. Так, у мережах ISDN при передачі даних від мережі до абонента використовується перетворення зі зсувом у 5 і 23 позиціях, а при передачі даних від абонента в мережу — зі зсувом у 18 і 23 позиціях.

Існують і більш прості методи боротьби з послідовностями одиниць, які також відносяться до класу скремблювання.

Для поліпшення коду Bipolar AMI використовуються два методи, засновані на штучному викривленні послідовності нулів забороненими символами.

Н

Рисунок 2  Коди B8ZS і HDB3

а рис. 2 наведено використання методів B8ZS (Bipolar with 8-Zeros Substitution) та HDB3 (High-Density Bipolar 3-Zeros) для коректування коду AMI. Вихідний код складається з двох довгих послідовностей нулів: у першому випадку з восьми, а в другому – з п’яти.

Код B8ZS виправляє тільки послідовності, що складаються з 8 нулів. Для цього він після перших трьох нулів замість п’яти нулів, що залишилися, вставляє п’ять цифр: V-1*-0-V-1*. V тут позначає сигнал одиниці, забороненої для даного такту полярності, тобто сигнал, що не змінює полярність попередньої одиниці, 1* – сигнал одиниці коректної полярності, а знак зірочки визначає той факт, що у вхідному коді в цьому такті була не одиниця, а нуль. У результаті на восьми тактах приймач спостерігає 2 перекручування – дуже малоймовірно, що це відбулося внаслідок шуму на лінії або інших збоїв передачі. Тому приймач вважає такі порушення кодуванням 8 послідовних нулів і після прийому заміняє їх на вихідні 8 нулів. Код B8ZS побудований так, що його постійна складова дорівнює нулю при будь-яких послідовностях двійкових цифр.

Код HDB3 виправляє будь-які чотири нуля, що йдуть підряд у вхідній послідовності. Правила формування коду HDB3 складніші, ніж для коду B8ZS. Кожні чотири нулі заміняються чотирма сигналами, у яких є один сигнал V. Для усунення постійної складової полярність сигналу V чергується при послідовних замінах. Крім того, для заміни використовуються два зразки чотирьохтактових кодів. Якщо перед заміною вихідний код містив непарне число одиниць, то використовується послідовність 000V, а якщо число одиниць було парним – послідовність 1*00V.

Поліпшені потенційні коди мають досить вузьку смугу пропущення для будь-яких послідовностей одиниць і нулів, що зустрічаються в даних, що передаються.

Потенційний надлишкових і скрембльований коди мають вужчі спектри ніж манчестерський код та біполярну імпульсне кодування. Цім і пояснюється застосування перших у сучасних технологіях, наприклад, FDDI, Fast Ethernet, Gigabit Ethernet тощо.