Скрэмблирование

Перемешивание данных скрэмблером перед передачей их в линию с помощью по­тенциального кода является другим способом логического кодирования.

Методы скрэмблирования заключаются в побитном вычислении результирующего кода на основании бит исходного кода и полученных в предыдущих тактах бит резуль­тирующего кода. Например, скрэмблер может реализовывать следующее соотношение:

B_i = A_i + B_i-3 + B_i-5,

где Bi — двоичная цифра результирующего кода, полученная на i-м такте работы скрэмблера, Аi - двоичная цифра исходного кода, поступающая на i-м такте на вход скрэмблера, Вi-з и Вi-5 — двоичные цифры результирующего кода, полученные на предыдущих тактах работы скрэмблера, соответственно на 3 и на 5 тактов ране» текущего такта, + операция исключающего ИЛИ (сложение по модулю 2).

Например, для исходной последовательности 110110000001 скрэмблер даст с дующий результирующий код:

B1 = A2 = 1 (первые три цифры результирующего кода будут совпадать с исход­ным, так как еще нет нужных предыдущих цифр)

B2 = А2 = 1

B3 = А3 = 0

В4= A4 + B1 = 1 + 1 = 0

B5 = А5 + В2 = 1 + 1 = 0

B6 = А6 + В3 + B1 = 0 + 0 + 1 = 1

B7 = А7 + В4 + В2 = 0 + 0 + 1 = 1

B8 = A8 + B5 + B3 = 0 + 0 + 0 = 0

В9 = А9 + В6 + В4 = 0 + 1 + 0 = 1

В10 = А10 + В7 + B5 = 0 + 1 + 0 = 1

В11 = А11 + В8 + В6 = 0 + 0 + 1 = 1

Bl2 = А12 + B9 + В7 = 1 + 1 + 1 = 1

Таким образом, на выходе скрэмблера появится последовательность 110001101111, в которой нет последовательности из шести нулей, присутствовавшей в исходном коде.

После получения результирующей последовательности приемник передает ее дескрэмблеру, который восстанавливает исходную последовательность на основа­нии обратного соотношения:

Ci = Вi + Bi-3 + Вi-5 = (Аi + Вi-3 + Вi-5) + Bi-3 + Вi-5 = A

Различные алгоритмы скрэмблирования отличаются количеством слагаемых, дающих цифру результирующего кода, и сдвигом между слагаемыми. Так, в сетях ISDN при передаче данных от сети к абоненту используется преобразование со сдвигами в 5 и 23 позиции, а при передаче данных от абонента в сеть — со сдвигами 18 и 23 позиции.

Существуют и более простые методы борьбы с последовательностями единиц, также относимые к классу скрэмблирования.

Для улучшения кода Bipolar AMI используются два метода, основанные на ис­кусственном искажении последовательности нулей запрещенными символами.

B8ZS (Bipolar with 8 Zeros Sub­stitution) и метод HDB3 (High-Density Bipolar 3-Zeros) для корректировки кода AMI.

Исходный код состоит из двух длинных последовательностей нулей: в пер­вом случае — из 8, а во втором — из 5.

Код B8ZS исправляет только последовательности, состоящие из 8 нулей. Для этого он после первых трех нулей вместо оставшихся пяти нулей вставляет пять цифр: V - l* - 0 –V - l*. V здесь обозначает сигнал единицы, запрещенной для данного такта полярности, то есть сигнал, не изменяющий полярность предыдущей едини­цы, 1* — сигнал единицы корректной полярности, а знак звездочки отмечает тот факт, что в исходном коде в этом такте была не единица, а ноль. В результате на 8 тактах приемник наблюдает 2 искажения — очень маловероятно, что это случи­лось из-за шума на линии или других сбоев передачи. Поэтому приемник считает такие нарушения кодировкой 8 последовательных нулей и после приема заменяет их на исходные 8 нулей.

Код B8ZS построен так, что его постоянная составляющая равна нулю при любых последовательностях двоичных цифр.

Код HDB3 исправляет любые четыре подряд идущих нуля в исходной последо­вательности.

Правила формирования кода HDB3 более сложные, чем кода B8ZS. Каждые четыре нуля заменяются четырьмя сигналами, в которых имеется один сигнал V. Для подавления постоянной составляющей полярность сигнала V чере­дуется при последовательных заменах. Кроме того, для замены используются два образца четырехтактовых кодов. Если перед заменой исходный код содержал не­четное число единиц, то используется последовательность 000V, а если число еди­ниц было четным — последовательность l*00V.

Улучшенные потенциальные коды обладают достаточно узкой полосой пропус­кания для любых последовательностей единиц и нулей, которые встречаются в передаваемых данных. Коды, полученные из потенциального путем логического кодирования, обладают более узким спект­ром, чем манчестерский, даже при повышенной тактовой частоте. Этим объясняется применение потенциальных из­быточных и скрэмблированных кодов в современных технологиях, подобных FDDI, Fast Ethernet, Gigabit Ethernet, ISDN и т. п. вместо манчестерского и биполярного импульсного кодирования.