Биполярные коды

Линейные коды

Скорость, которая необходима для передачи сигналов ИКМ, требует специальных мер для передачи сигналов даже на небольшие расстояния. Величина расстояния, на котором воз­можна передача сигналов, зависит от требуемой скорости передачи. Проблемы ИКМ заклю­чаются в широком спектре частот, которые требуются для передачи и восстановления пря­моугольного импульса. Этот спектр, порождаемый резкими передними и задними фронта­ми, может привести к возникновению помех в соседних линиях и появлению в них наве­денной информации, что нарушит ее конфиденциальность. Особенно ухудшает ситуацию передача однополярных прямоугольных импульсов. Наличие постоянной составляющей и асимметричность порождают искажение самих импульсов и приводит к влиянию на со­седние цепи. Поэтому для передачи цифровых сигналов по линии применяются специаль­ные коды (линейные коды).

Для устранения постоянной составляющей применяются биполярные коды. Их симмет­ричность аналогична двуполярному аналоговому сигналу синусоидальной формы, хотя рез­кие переходы заднего и переднего фронтов все же остаются. Однако для таких кодов резко снижается затухание линии и, как следствие, возрастает дальность передачи.

В случае биполярного преобразования (рис. 25) логическая единица передается им­пульсами с чередующейся полярностью (код ЧПИ — чередующаяся полярность импуль­сов). В иностранной литературе этот код называется AMI (Alternating Mark Inversion). При этом каждая последующая единица передается полярностью, противоположной предыду­щей единице. В результате энергия, накопившаяся от положительного импульса, компенси­руется энергией отрицательного. Логическому нулю соответствует отсутствие импульса.

Рис. 25. Биполярное преобразование кода

По сути дела, в данном случае применяется троичный код, поскольку при передаче в ка­нал используются три уровня сигнала +1, 0, -1. При этом полярности единиц должны чере­доваться. Это позволяет осуществлять контроль правильности передачи. При одиночной ошибке в канале, например, исчезновении одной единицы, происходит нарушение чередо­вания полярности.

Основным недостатком такого линейного кода является то, что число единиц в сигнале зависит от их числа в исходной комбинации.

Для того, чтобы синхронизовать генераторы, находящиеся на разных станциях, необ­ходимо на приемном конце из поступающих импульсов выделять передние фронты и срав­нивать моменты их поступления с аналогичными фронтами местного генератора. При длинной последовательности нулей в исходном сигнале (допускается не более 14 нулей) отсутствие передних фронтов на приемном конце может привести к рассинхронизации генераторов, что в свою очередь приведет к появлению ошибок в информации. Поэтому для биполярного кода применяется алгоритм, позволяющий увеличить плотность единиц.

Он заключается в том, что, если передано N нулей подряд, то на передающем конце вставляется единица. Чтобы на приемном конце при декодировании не воспринималась лишняя единица, на приемный конец передается сигнал о вставке. Этот сигнал состоит в на­рушении полярности и позволяет исключить добавленную единицу.

Условия нарушения полярности требуют, чтобы при замене последовательности из ну­лей на нарушающуюся комбинацию число переданных единиц с правильным чередованием было нечетным. Если оно четное, то в подставляемую комбинацию добавляется одна еди­ница без нарушения полярности и далее 0, а потом происходит нарушение полярности. Это отображается в табл. 1.9 для кода, в котором заменяется последовательность из трех единиц (N = 3).

Таблица 1.9. Принцип нарушения полярности

В табл. 1.9 показаны полярности, которыми была передана предыдущая единица, после которой поступает контролируемая последовательность нулей. Если число единиц, пере­данных до этого момента, нечетное, то вместо трех нулей передается два и на последнем месте передается сигнал, нарушающий полярность (см. колонку 2). Если предыдущий сигнал — минус, то повторяется минус, а если плюс, то повторяется плюс.

Если число единиц, передаваемых до контролируемой последовательности, четное (см. колонку 3), то его добавляют до нечетного, следуя закону чередования, а затем переда­ют еще один нуль. Далее следует нарушение закона — передача единицы, по полярности совпадающей с последней переданной. Таким образом, соблюдаются условия:

вместо нулей вставляются единицы;

нарушается закон чередования полярностей для того, чтобы на приемном конце могли различить вставленную единицу;

между правильно переданной последовательностью и нарушением всегда находится нечетное количество импульсов (единиц), переданных в соответствии с правилом ко­дирования;

на приемном конце после обнаружения указанных выше условий восстанавливается последовательность из трех нулей на месте прихода нарушенной комбинации; допол­нительно передаваемые единицы используются для выделения передних фронтов и синхронизации генераторов.

Рассмотренный выше код обозначается HDBN (High Density Bipolar of Order N). В при­мере показан HDB3.

На рис. приводится пример, который иллюстрирует, каким образом производится замена комбинаций, содержащих три нуля подряд. В первом случае перед последователь­ностью из нулей стоит нечетное число единиц. Тогда последний ноль заменяется едини­цей с нарушением биполярности. Во втором случае вместо первого нуля передается еди­ница с соблюдением чередования полярности, а вместо второго нуля передается единица, нарушающая чередование. Наряду с рассмотренным правилом замены существуют дру­гие, но это пока является наиболее характерным и применяется в системе уплотнения ИКМ-30, а также на некоторых абонентских участках в цифровой системе интегрального обслуживания (ЦСИО, ISDN).

Рис. 26. Пример замены последовательностей из трех нулей