Цифровое кодирование и синхронизация

Цифровая передача сигналов основана на использовании дискретных состояний канала для передачи по нему информации.

Для того чтобы приемник точно знал в какой момент времени необходимо считывать бит информации с линии связи служит поимпульсная синхронизация. Любой резкий перепад переднего или заднего фронта бита используется для поимпульсной синхронизации. Лучшей синхронизационной комбинацией является чередование единиц и нулей.

Рис. 3.9. Примеры схем кодирования

Проблема в синхронизации возникает тогда, когда необходимо передать длинную последовательность из нулей или единиц. Как видно из рис. 3.9, это относится к схеме полярного кодирования.

В стандарте одной из цифровых систем определено, что по каналу не должно передаваться более 15 последовательно идущих единиц или нулей, иначе вероятно, что синхронизация будет потеряна.

Для решения этой задачи синхронизации при цифровом кодировании используются два метода. Первый основан на добавлении в исходный код избыточного бита, содержащего логические единицы. Однако при этом снижается пропускная способность канала. Другой метод основан на предварительном перемешивании исходной информации таким образом, чтобы предотвратить появление длинной последовательности нулей или единиц. Такая операция называется скремблированием. При скремблировании используется известный алгоритм, поэтому преемник восстанавливает с помощью дескремблера исходную последовательность. Избыточные биты при этом в канал не передаются.

Разработано множество схем представления цифровых сигналов, или, иначе, цифрового кодирования, две из которых приведены на рис. 3.9. В верхней части рисунка показана биполярная схема кодирования сигналов, в которой цифровая 1 представлена напряжением -12В, а цифровая 0 – напряжением +12В. В нижней части рисунка показана биполярная схема с возвратом к нулю, в которой цифровые нули представлены отсутствием напряжения, а цифровые единицы – знакочередующимися трёхвольтовыми импульсами.