- •Вводная лекция
- •В.1 Определение, задачи и проблемы
- •В.2 Телемеханические устройства, комплексы и системы
- •В.3 Краткая историческая справка развития телемеханики
- •Часть 1. Сообщения и сигналы
- •СОДЕРЖАНИЕ
- •ВВЕДЕНИЕ
- •1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О СИГНАЛАХ
- •1.1. Основные типы сигналов
- •1.2. Периодические сигналы
- •1.4. Спектр одиночного прямоугольного импульса
- •2. МОДУЛЯЦИЯ ГАРМОНИЧЕСКИХ КОЛЕБАНИЙ
- •2.1. Амплитудная модуляция
- •2.2. Частотная модуляция (ЧМ)
- •2.3. Фазовая модуляция (ФМ)
- •2.4. Одновременная модуляция по амплитуде и по частоте
- •3. ИМПУЛЬСНАЯ МОДУЛЯЦИЯ
- •3.2. Фазоимпульсная модуляция (ФИМ)
- •3.3. Широтно-импульсная модуляция (ШИМ)
- •4. МАНИПУЛИРОВАННЫЕ СИГНАЛЫ
- •4.1. Амплитудная манипуляция (АМП)
- •4.2. Фазовая манипуляция (ФМП)
- •4.3. Частотная манипуляция (ЧМП)
- •4.4. Двукратная модуляция
- •4.5. Спектры радиоимпульсов
- •5. МОДУЛЯТОРЫ И ДЕМОДУЛЯТОРЫ
- •5.1. Амплитудные модуляторы
- •5.2. Детекторы АМ-сигналов
- •5.3. Модуляторы однополосного сигнала
- •5.4. Детекторы ОАМ-сигнала
- •5.5. Частотные модуляторы
- •5.6. Детекторы ЧМ-сигналов
- •5.7. Фазовые модуляторы
- •5.8. Фазовые детекторы (ФД)
- •5.9. Амплитудно-импульсные модуляторы
- •5.11. Широтно-импульсный модулятор
- •5.12. Демодуляторы ШИМ-сигналов
- •5.13. Фазоимпульсные модуляторы
- •5.14. Детекторы ФИМ-сигналов
- •5.15. Дискретный амплитудный модулятор
- •5.17. Модуляторы ЧМП-сигналов
- •5.19. Модуляторы ФМП-сигналов
- •5.20. Детекторы ФМП-сигнала
- •ЛИТЕРАТУРА
- •Часть 2. Коды и кодирование
- •СОДЕРЖАНИЕ
- •ВВЕДЕНИЕ
- •1. КОДЫ И КОДИРОВАНИЕ
- •1.1. Основные понятия
- •1.2. Цифровые коды
- •1.3. Простые двоичные коды
- •1.4. Оптимальные коды
- •2. КОРРЕКТИРУЮЩИЕ КОДЫ
- •2.1. Основные понятия
- •2.2. Коды с обнаружением ошибок
- •2.3. Коды с обнаружением и исправлением ошибок
- •2.4. Частотные коды
- •3. ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ДЛЯ НЕПОМЕХОЗАЩИЩЕННЫХ КОДОВ
- •3.2. Дешифратор двоичного кода в десятичный код
- •3.3. Дешифратор двоично–десятичного кода в десятичный
- •3.4. Преобразователи двоичного кода в двоично–десятичный код и обратно
- •3.5. Преобразователь двоичного кода 8–4–2–1 в самодополняющийся двоично–десятичный код 2–4–2–1
- •3.6. Преобразователь самодополняющего двоично–десятичного кода 2–4–2–1 в двоичный код 8–4–2–1
- •3.7. Преобразователь кода Грея в двоичный код и обратно
- •3.8. Технические средства кодирования и декодирования эффективных кодов
- •3.9. Схемы равнозначности кодов
- •4.1. Кодер и декодер кода с защитой на четность
- •4.2. Кодер и декодер кода с постоянным весом
- •4.3. Кодер и декодер кода с двумя проверками на четность
- •4.4. Кодер и декодер кода с повторением
- •4.5. Кодер и декодер кода с числом единиц, кратным трем
- •4.6. Кодер и декодер инверсного кода
- •4.7. Кодер и декодер корреляционного кода
- •4.8. Кодер и декодер кода Бергера
- •4.10. Кодирующее и декодирующее устройство кода Хемминга
- •4.11. Технические средства умножения и деления многочлена на многочлен
- •4.12. Кодер и декодер циклического кода
- •4.13. Кодер и декодер итеративного кода
- •4.14. Кодер и декодер рекуррентного кода
- •5.1. Кодер и декодер кода на перестановки
- •5.2. Кодер и декодер кода на размещения
- •5.3. Кодер и декодер кода на сочетания
- •5.4. Дешифратор одночастотного кода
- •5.5. Кодер и декодер сменно–качественного кода
- •6. КОДЫ ДЛЯ ПЕРЕДАЧИ ЦИФРОВОЙ ИНФОРМАЦИИ ПО ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫМ КАНАЛАМ СВЯЗИ
- •6.1. Методы кодирования
- •6.2. Шифратор и дешифратор кода Манчестер–2
- •ЗАКЛЮЧЕНИЕ
- •ЛИТЕРАТУРА
- •Часть 3. Линии связи и помехоустойчивость информации
- •СОДЕРЖАНИЕ
- •ВВЕДЕНИЕ
- •1. ЛИНИИ И КАНАЛЫ СВЯЗИ
- •1.1. Понятие о линии и канале связи
- •1.2. Способы разделения каналов
- •1.3. Проводные линии связи
- •1.4. Использование высоковольтных линий электропередачи (ЛЭП) в качестве линий связи
- •1.6. Радиолинии
- •1.7. Оптические линии связи
- •1.9. Структура линий связи
- •1.10. Сети передачи дискретных сообщений
- •1.11. Расчет основных характеристик цифровых линий связи
- •1.12. Расчет волоконно–оптической линии связи
- •2. ПОМЕХИ И ИХ ХАРАКТЕРИСТИКИ
- •2.1. Общие сведения о помехах
- •2.2. Математическое описание помехи
- •2.3. Виды искажений
- •3. ПОМЕХОУСТОЙЧИВОСТЬ ПЕРЕДАЧИ ДИСКРЕТНЫХ СООБЩЕНИЙ
- •3.1. Основные понятия
- •3.2. Помехоустойчивость передачи дискретных элементарных сигналов
- •3.3. Приём с зоной стирания
- •3.4. Помехоустойчивость двоичных неизбыточных кодов
- •3.5. Помехоустойчивость кодов с обнаружением ошибок
- •3.7. Помехоустойчивость систем с дублированием сообщений
- •3.8. Помехоустойчивость систем с обратными каналами связи
- •4. ПОМЕХОУСТОЙЧИВОСТЬ ПЕРЕДАЧИ НЕПРЕРЫВНЫХ СООБЩЕНИЙ
- •4.1. Общие соображения
- •4.2. Помехоустойчивость непрерывных методов модуляции
- •4.3. Помехоустойчивость импульсных методов модуляции
- •4.4. Потенциальная помехоустойчивость сложных видов модуляции
- •5. МЕТОДЫ ПОВЫШЕНИЯ ПОМЕХОУСТОЙЧИВОСТИ
- •5.1. Методы повышения помехоустойчивости передачи дискретных сообщений
- •5.2. Методы повышения помехоустойчивости передачи непрерывных сообщений
- •ЛИТЕРАТУРА
- •ПРИЛОЖЕНИЕ
4.ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА КОДИРОВАНИЯ
ИДЕКОДИРОВАНИЯ КОРРЕКТИРУЮЩИХ КОДОВ
4.1.Кодер и декодер кода с защитой на четность
Функциональная схема такого кодера для четырехразрядного кода приведена на рис. 4.1.
Вход
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
K1 |
D0 |
RG |
1 |
= 1 |
|
|
||||
|
|
|
||||||||
2 |
|
|
|
|||||||
K2 |
D1 |
K1 |
2 |
DD2 |
|
|
||||
|
|
|||||||||
K2 |
|
|
|
|||||||
|
|
|
||||||||
K3 |
D2 |
3 |
3 |
|
|
|
||||
|
|
|
||||||||
K3 |
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
K4 |
D3 |
4 |
= 1 |
|
|
|||||
|
|
|
|
|||||||
K4 |
4 |
|
|
|
||||||
|
|
|
зап |
V |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
DD1 |
|
|
DD3 |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
От двоичного счетчика
= 1
5
DD4 r1
1
2
4
1 X1 MS
2
X2
3
X3
4
5
X4 Выход
X5 |
F(X) |
S0
S1
S3
_ DD5 E
Рис. 4.1. Кодер кода с защитой на четность
Схема работает следующим образом. При подаче импульса запуска исходная кодовая комбинация k1k2k3k4 записывается в регистр DD1 и одновре-
менно поступает на информационные входы мультиплексора DD5. На элементах DD2…DD4 собрана схема контроля четности. Если число единиц в исходной кодовой комбинации четное, то на выходе DD4 нуль, если нечетное – единица. Результат этой проверки является контрольным символом r1, который поступает на вход X5 мультиплексора DD5. При поступлении двоичного кода на адресные входы S0, S1, S3 мультиплексор последовательно передает на выход кодовую комбинацию, находящуюся на входах Х1 – Х5.
Например, пусть необходимо закодировать кодовую комбинацию 1101. После ее записи в DD1 на выходе DD4 появится контрольный символ, равный единице, а на выходе мультиплексора – последовательный код
F(x) = 11011 = k1k2k3k4r1.
Для формирования контрольного разряда r1 можно использовать счетный триггер вместо ИМС DD2…DD4, и тогда схема кодера будет иметь вид, представленный на рис. 4.2.
102
K1
K2
Вход K3
K4
зап
D0 |
RG |
X1 |
MS |
|
|
K1 |
|
|
|
D1 |
K2 |
X2 |
|
|
|
X3 |
|
||
D2 |
|
|
||
K3 |
|
|
||
D3 |
X4 |
Выход |
||
|
||||
K4 |
|
|
||
V |
X5 |
F(X) |
||
DD1 |
S0 |
|
||
|
|
r |
||
|
|
S1 |
||
|
|
S2 |
C |
|
|
|
_ |
DD2 |
|
|
|
E |
||
|
|
DD3 |
||
|
1 2 |
строб |
|
|
|
4 |
|
Рис. 4.2. Схема формирования контрольного символа с помощью счетного триггера
Для работы триггера в счетном режиме необходимо иметь паузы между символами, что достигается путем подачи стробирующих импульсов на вход E мультиплексора.
При декодировании принятая кодовая комбинация F*(x) проверяется на четность. Если число единиц четное, то искажений нет, в противном случае кодовая комбинация бракуется. Схема декодера на 5 разрядов приведена на рис. 4.3.
В качестве схемы контроля четности используется сумматор по модулю 2. Если в комбинации F*(x) четное количество единиц, то на инверсном выходе DD2 будет единица, которая поступит на один из входов схемы И DD3. На второй вход на пятом такте поступит импульс опроса. При наличии двух единиц на входе, на выходе DD3 появляется единица, которая откроет схемы И DD4.1…DD4.4 и информационные символы поступят в приемник. Если в комбинации F*(x) будет нечетное число единиц, то сигнал с выхода формирователя DD5 сбросит регистр в исходное положение.
Сумматор по модулю 2 на любое число входов может быть построен на двухвходовых схемах “исключающее ИЛИ”, или можно использовать схемы контроля четности ИП2, ИП5
103
Вход |
RG |
K1 |
|
& |
K1 |
|
D |
|
DD4.1 |
|
|||
F*(X) |
|
|
|
|
|
|
|
K2 |
M2 |
& |
K2 |
Выход |
|
|
|
|||||
|
|
DD4.2 |
||||
|
|
|
& |
|
|
|
|
|
K3 |
|
& |
K3 |
|
|
|
|
DD4.3 |
|
||
|
|
|
DD3 |
|
|
|
|
|
|
& |
K4 |
|
|
R |
|
K4 |
DD2 |
|
||
|
DD4.4 |
|
||||
такт |
|
|
|
|
|
|
DD1 |
r1 |
|
|
|
|
|
C |
5 такт |
F |
|
|
||
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
DD5 |
|
|
Рис. 4.3. Схема декодера кода с защитой на четность
На рис. 4.4 показано условное обозначение и цоколевка микросхемы К155ИП2, а в табл. 4.1 – состояния ИМС.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 4.1 |
||
|
8 |
|
D0 |
M2 |
E |
"чет" |
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|||||||||
|
9 |
|
D1 |
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
Состояния ИП |
|
|
||||||||
|
|
|
5 |
|
|
|
|||||||
|
10 |
|
D2 |
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
11 |
|
D3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Сумма единиц на |
Входы |
Выходы |
||||||
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
12 |
|
D4 |
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
13 |
|
D5 |
|
|
|
|
входах D0…D7 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ЕЕ |
0Е |
ΣЕ |
Σ0 |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
1 |
|
D6 |
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
Четная |
1 |
0 |
1 |
0 |
||||
|
2 |
|
D7 |
|
|
|
|
||||||
"нечет" |
|
|
|
"нечет" |
Нечетная |
1 |
0 |
0 |
1 |
||||
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|||||||||
4 |
|
0E |
|
0 |
|
|
|
|
|
||||
Четная |
0 |
1 |
0 |
1 |
|||||||||
|
|
||||||||||||
|
|
6 |
|
||||||||||
"чет" |
3 |
|
EE |
|
|
|
Нечетная |
0 |
1 |
1 |
0 |
||
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
Неопределенная |
1 |
1 |
0 |
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
Рис. 4.4. Условное обозначение ИМС ИП2 |
Неопределенная |
0 |
0 |
1 |
1 |
||||||||
|
|
|
|
|
104
4.2. Кодер и декодер кода с постоянным весом
Кодер с постоянным весом применяется в системах ТУ. Принцип построения этого кода и корректирующие возможности изложены в под-
разд. 2.2.1. Рассмотрим кодер для кода C42 . С его помощью можно передать 6
команд (2.6). Поставим в соответствие каждой команде (сообщению) свою кодовую комбинацию:
x1 = 0011 = |
y4 y3 y2 y1, |
x2 |
= 0101 |
= y4 y3 y2 y1, |
|
|
x3 = 1001 |
= |
y4 y3 y2 y1 , |
x4 |
= 0110 |
= y4 y3 y2 y1, |
(4.1) |
x5 = 1010 |
= y4 y3 x2 x1 , |
x6 |
= 1100 |
= y4 y3 y2 y1 . |
|
Откуда получим выражения для разрядов yi через сообщения xi в виде:
y1 = x1 + x2 + x3, |
y2 = x1 + x4 + x5 , |
|
y3 = x2 + x4 + x6 , |
y4 = x3 + x5 + x6. |
(4.2) |
Кодер, поcтроенный в соответствии с приведенными выражениями, приведен на рис. 4.5.
SB1 |
|
|
1 |
Y1 |
|
|
1 |
PM |
X1 |
|
|
D0 |
RG |
SB2 |
|
|
DD2 |
Y2 |
|
|
2 |
|
|
D1 |
|
||
|
X2 |
|
|
|
||
SB3 |
|
1 |
Y3 |
|
||
3 |
|
|
D2 |
|
||
SB4 |
|
X3 |
DD3 |
Y4 |
Выход |
|
|
|
|||||
4 |
|
|
D3 |
|||
SB5 |
|
X4 |
1 |
|
F(Y) |
|
5 |
|
|
|
|||
|
|
1 |
|
|||
SB6 |
|
|
DD4 |
|
|
|
6 |
|
X5 |
|
PE |
|
|
|
|
2 |
|
|||
|
|
1 |
|
|
||
|
|
|
C1 |
|
||
SB7 |
DD1 |
|
3 |
DD6 |
||
X6 |
|
|
||||
R |
DD5 |
C2 |
||||
сброс |
|
|
|
|
|
|
"1" |
|
|
Сигналы |
1 |
|
|
|
|
2 |
|
|
||
|
|
|
|
|
||
|
|
|
управления |
3 |
|
|
|
|
Рис. 4.5. |
Кодер кода С2 |
|
|
|
|
|
|
4 |
|
|
|
105