Подякувати Студентському архіву довільною сумою
Admin
26.02.2023 12:38
Дякуємо, що користуєтесь нашим архівом!
Цифрове кодування
Інформація про навчальний заклад
ВУЗ:
Національний університет Львівська політехніка
Інститут:
ІТРЕ
Факультет:
РЕПС
Кафедра:
Телекомунікації
Інформація про роботу
Рік:
2024
Тип роботи:
Лабораторна робота
Предмет:
Сигнали та коди в телекомунікаційних системах
Частина тексту файла (без зображень, графіків і формул):
Міністерство освіти і науки України
Національний університет «Львівська політехніка»
Інститут телекомунікацій, радіоелектроніки та електронної техніки
Кафедра електронних засобів інформаційно-комп’ютерних технологій
ЗВІТ
Про виконання лабораторної роботи
на тему: «Цифрове кодування»
з курсу «Сигнали та коди в телекомунікаційних системах»
Львів – 2021
Мета роботи: засвоєння теоретичних основ методів цифрового кодування.
Хід роботи
Варіант: 5
Дано: 0111 1010 1100
Завдання: Виконати кодування двійкової послідовності методами: NRZ, differential NRZ, NRZI, RZ, AMI, Manchester encoding, differential Manchester encoding, MLT-3.
Результати виконання:
Рисунок 1. Дискретне кодування даних.
Відповіді на контрольні питання:
Приведіть вимоги до методів цифрового кодування.
При використанні прямокутних імпульсів для передачі дискретної інформації необхідно вибрати такий спосіб кодування, що одночасно досягав би декількох цілей:
мав при одній і тій же бітовій швидкості найменшу ширину спектра результуючого сигналу;
забезпечував синхронізацію між передавачем і приймачем;
мав здатність розпізнавати помилки;
мав низьку вартість реалізації.
Які коди називають самосинхронізуючими?
В окрему групу імпульсних кодів виділяють двофазні коди, при яких у кожному бітовому інтервалі обов'язково присутній перехід з одного стану в інше (такі коди дозволяють виділяти синхросигнал з послідовності станів лінії, тобто вони є самосинхронізуючими).
Для чого потрібна синхронізація між передавачем та приймачем?
Синхронізація передавача і приймача потрібна для того, щоб приймач точно знав, у який момент часу необхідно зчитувати нову інформацію з лінії зв'язку. Ця проблема в мережах вирішується складніше, ніж при обміні даними між близько розташованими пристроями, наприклад, між блоками усередині комп'ютера або ж між комп'ютером і принтером. На невеликих відстанях добре працює схема, заснована на окремій тактуючій лінії зв'язку, так що інформація знімається з лінії даних тільки в момент приходу тактового імпульсу.
Переваги і недоліки методу NRZ?
Метод NRZ простий у реалізації, характеризується хорошою здатністю до виявлення помилок (через два потенціали, які різко відрізняються), але не має властивості самосинхронізації. При передачі довгої послідовності одиниць чи нулів сигнал на лінії не змінюється, тому приймач позбавлений можливості визначати по вхідному сигналу моменти часу, коли потрібно в черговий раз зчитувати дані. Навіть при наявності високоточного тактового генератора приймач може помилитися з моментом знімання даних, тому що частоти двох генераторів ніколи не бувають цілком ідентичними. Тому при високих швидкостях обміну даними і довгими послідовностями одиниць чи нулів невелика неузгодженість тактових частот може привести до помилки в цілий такт і, відповідно, зчитуванню некоректного значення біту.
Іншим серйозним недоліком методу NRZ є наявність низькочастотної складової, яка наближається до нуля при передачі довгих послідовностей одиниць чи нулів. Через це багато каналів зв'язку, що не забезпечують прямого гальванічного з'єднання між приймачем і передавачем, цей вид кодування не підтримують. У результаті в чистому виді код NRZ у мережах не використовується. Проте використовуються його різні модифікації, у яких усувають як погану самосинхронізацію коду NR, так і наявність постійної складової. Привабливість коду NRZ, через яку є сенс зайнятися його поліпшенням, полягає в досить низькій частоті основної гармоніки fo, що дорівнює N/2 Гц , де N— бітова швидкість передачі дискретных данных [біт/с], що приводить до вузького спектру. В інших методах кодування, наприклад манчестерському, основна гармоніка має більш високу частоту.
Переваги і недоліки методу AMI?
Код AMI частково ліквідує проблеми постійної складової і відсутності самосинхронізації, властивих коду NRZ при передачі довгих послідовностей одиниць. У цих випадках сигнал на лінії являє собою послідовність різнополярних імпульсів з тим же спектром, що й у коді NRZ, який передає нулі, що чергуються, і одиниці, тобто без постійної складової і з основною гармонікою N/2 Гц (де N — бітова швидкість передачі даних). Довгі ж послідовності нулів також небезпечні для коду AMI, як і для коду NRZ — сигнал вироджується в постійний потенціал нульової амплітуди. Тому код AMI вимагає подальшого поліпшення, хоча задача спрощується — залишилося справитися тільки з послідовностями нулів.
В цілому, для різних комбінацій біт на лінії використання коду AMI приводить до більш вузького спектра сигналу, чим для коду NRZ, а виходить, і до більш високої пропускної здатності лінії. Наприклад, при передачі одиниць, що чергуються, і нулів основна гармоніка fo має частоту N/4 Гц. Код AMI надає також деякі можливості по розпізнаванню помилкових сигналів. Так, порушення строгого чергування полярності сигналів говорить про помилковий імпульс чи зникненні з лінії коректного імпульсу. Сигнал з некоректною полярністю називається забороненим сигналом (signal violation).
У коді AMI використовуються не два, а три рівні сигналу на лінії. Додатковий рівень вимагає збільшення потужності передавача приблизно на 3 дБ для забезпечення тієї ж вірогідності прийому біт на лінії, що є загальним недоліком кодів з декількома станами сигналу в порівнянні з кодами, що розрізняють тільки два стани.
Які методи використовуються для покращення потенціальних кодів? Що таке скремблювання?
Для поліпшення потенціальних кодів, подібних AMI і NRZI, використовуються два методи. Перший метод заснований на додаванні у вихідний код надлишкових біт, що містять логічні одиниці. Очевидно, що в цьому випадку довгі послідовності нулів перериваються і код стає самосинхронізованим для будь-яких переданих даних. Зникає також постійна складова, а виходить, ще більш звужується спектр сигналу. Але цей метод знижує корисну пропускну здатність лінії, тому що надлишкові одиниці корисної інформації не несуть. Інший метод заснований на попередньому "перемішуванні" вихідної інформації таким чином, щоб імовірність появи одиниць і нулів на лінії ставала близькою. Пристрої чи блоки, що виконують таку операцію, називаються скремблерами (scramble — смітник, безладна зборка). При скремблюванні використовується відомий алгоритм, тому приймач, одержавши двійкові дані, передає їх на дескремблер, що відновлює вхідну послідовність біт. Надлишкові біти при цьому по лінії не передаються. Обидва методи відносяться до логічного, а не фізичного кодування, тому що форму сигналів на лінії вони не визначають.
Переваги і недоліки манчестерського коду?
У манчестерскому коді для кодування одиниць і нулів використовується перепад потенціалу, тобто фронт імпульсу. При манчестерскому кодуванні кожен такт поділяється на дві частин. Інформація кодується перепадами потенціалу, що відбуваються в середині кожного такту. Одиниця кодується перепадом від низького рівня сигналу до високого, а нуль — зворотнім перепадом. На початку кожного такту може відбуватися службовий перепад сигналу, якщо потрібно представити кілька одиниць чи нулів підряд. Тому сигнал змінюється принаймні один раз за такт передачі одного біта даних, манчестерський код володіє гарними самосинхронізуючимися властивостями. Смуга пропускання манчестерського коду вужча, ніж у біполярного імпульсного. У нього також немає постійної складової, а основна гармоніка в гіршому випадку (при передачі послідовності одиниць чи нулів) має частоту N Гц, а в кращому (при передачі одиниць і нулів, які чергуються, ) вона дорівнює N/2 Гц, як і в кодів AMI чи NRZ. В середньому ширина смуги манчестерського коду в півтора рази вужче, ніж у біполярного імпульсного коду, а основна гармоніка коливається поблизу значення 3N/4. Манчестерський код має ще одну перевагу перед біполярним імпульсним кодом. В останньому для передачі даних використовуються три рівні сигналу, а в манчестерскому — два.
У чому суть біполярного імпульсного кодування?
RZ (Return to Zero – з поверненням до нуля) – біполярний імпульсний код, що самосинхронізується, що представляє "1” і "0” імпульсами протилежної полярності, що тривають половину такту (в другу половину такту стан встановлюється в нуль); усього використовується три стани.
У біполярному коді одиниця представлена імпульсом однієї полярності, а нуль — іншої. Кожен імпульс триває половину такту. Такий код володіє відмінними самосинхронізуючими властивостями.
Висновки:
У даній лабораторній роботі було виконано кодування двійкової послідовності різними методами цифрового кодування, а також засвоєно теоретичні основи цифрового кодування.
Було розглянуто потенційне та імпульсне кодування, переваги і недоліки основних методів кодування, їхню ширину спектру та корисну пропускну здатність лінії.
02.06.2021 13:06-
Ділись своїми роботами та отримуй миттєві бонуси!
0%
Оголошення від адміністратора