Задание 4. Кодирование в линейном тракте цсп и осп. Оценка характеристик кодов

Задание

4.1 Для заданной последовательности двоичных кодовых символов построить временные диаграммы следующих типов цифровых сигналов (кодов): БВН(NRZ), АБС(BIF), СМI, ЧПИ(АМI), МЧПИ(HDB-3), 3В2Т, 2B1Q.

4.2 Оценить каждый из них по следующим показателям:

• способность к самохронированию (надёжность выделения тактовых импульсов);

• помехоустойчивость;

• эффективность использования полосы частот;

• сбалансированность по постоянной составляющей (устойчивость к ограничению полосы пропускания тракта передачи снизу).

Исходные данные:

Первые десять символов кодовой последовательности	1000000001
Последние десять символов кодовой последовательности	0000100001

Решение

4.1 Для заданной последовательности двоичных кодовых символов 10000000010000100001 построим временные диаграммы следующих типов цифровых сигналов (кодов): БВН(NRZ), АБС(BIF), СМI, ЧПИ(АМI), МЧПИ(HDB-3), 3В2Т, 2B1Q.

Рис.5

Код NRZ является наиболее простым линейным кодом. Энергетический спектр такого сигнала имеет две основные составляющие: дискретные компоненты, в частности колебание с тактовой частотой, и интенсивные низкочастотные компоненты. Первое обстоятельство позволяет надёжно выделять тактовые импульсы, сохраняя тем самым способность к самохронированию. Второе обстоятельство является вредным, так как согласовывающие трансформаторы подавляют низкочастотные компоненты спектра сигнала, что приводит к заметным линейным искажениям второго рода. Кроме того, данный код имеет низкую способность к обнаружению ошибки. Все это обуславливает низкую помехоустойчивость. Преимуществами кода NRZ является высокая эффективность использования полосы частот, ввиду небольшой ширины спектра, и простота для практической реализации преобразователей кода.

Код BIFпозволяет уменьшить в спектре передаваемого сигнала низкочастотную составляющую. Спектр сигнала с кодом BIF значительно шире, чем у сигнала с кодом NRZ, поэтому эффективность использования полосы частот при таком кодировании гораздо ниже. Код BIF так же обладает невысокой помехозащищённостью, сложностью выделения тактовой частоты и обнаружения ошибки.

Код CMIимеет ряд преимуществ перед рассмотренными ранее кодами. В результате введения корреляционных связей между амплитудами передаваемых двухуровневых сигналов появляется возможность обнаружения ошибки. Помехоустойчивость такого сигнала значительно выше. Основная часть энергетического спектра расположена в достаточно узкой полосе частот ниже тактовой частоты, что говорит о высокой эффективности использования полосы частот и хорошей надёжности выделения тактовых импульсов.

Код ЧПИ (AMI) с чередующейся полярностью импульсов позволяет значительно повысить помехоустойчивость простого двоичного сигнала, поскольку строгое чередование полярности импульсов, позволяет резко уменьшить линейные искажения второго рода и частично ослабить линейные искажения первого рода. Важным достоинством кода ЧПИ является чрезвычайная простота обратного перехода к двоичному сигналу. Существенным недостатком данного кода является трудность реализации УВТЧ (устройства выделения тактовой частоты). Если в двоичном сигнале появляется подряд множество символов «0», то на выходе УВТЧ будет действовать длительная пауза, что может привести к срыву его работы. Способность к самохронированию такого кода очень низкая.

Код МЧПИ (HDB-3) отличается тем, что в паузу, длина которой превышает 3 нуля, помещают балластные сигналы. Они препятствуют ухудшению работы УВТЧ, но в то же время легко могут быть обнаружены и изъяты на приёме. Таким образом, повышается способность кода к самохронированию.

Код 3B2Tотносится к блочным кодам, основное назначение которых, уменьшение тактовой частоты, и как следствие повышение эффективности использования полосы частот. В результирующих блоках используются не все возможные комбинации символов, за счёт чего, повышается избыточность кода, что обуславливает лучшую помехоустойчивость по сравнению с линейными кодами. Так же избыточность в данном случае используется вместо передачи синхросигнала, так как принятие запрещённой комбинации символов позволяет определять границы между блоками.

Код 2В1Qтак же является блочным и обладает теми же преимуществами что и код 3B2T. Только в данном случае код имеет уже не трёхуровневую, а четырёхуровневую структуру. Повышение количества уровней сигнала приводит к сужению его спектра, а значит, повышает эффективность использования полосы частот. Однако использование многоуровневых сигналов приводит к уменьшению помехозащищённости.

4.2

Коды Качества	NRZ	BIF	CMI	AMI	HDB-3	3B2T	2B1Q
Способность к самохронированию	отл.	хор.	отл.	удовл.	хор.	неуд.	неуд.
Помехоустойчивость	неуд.	удовл.	хор.	хор.	хор.	отл.	хор.
Эффективность использования полосы частот	хор.	неуд.	хор.	хор.	хор.	хор.	отл.
Сбалансированность	удовл.	отл.	отл.	хор.	хор.	удовл.	удовл.