pe disciplina "Sistemele de transfer de informații"
Arta finalizată. c. RP 711 Miroshnichenko A.Yu.
Șef Zavyalov S.N.
Luați în considerare principiile de codare și decodare a unui semnal liniar.
În această lucrare sunt luate în considerare principiile de codare și decodificare a unui semnal liniar.
Schema de metode și de codificare a semnalului folosind codare, permițând spectrul său este netezită, reducând astfel nivelul de zgomot radiat și reduce posibilele perioade de nici o modificare de semnal pe linie, ceea ce este important pentru creșterea fiabilității sincronizării.
Sarcina pentru proiect. 2
1. Metode de codare a unui semnal pentru a reduce interferența radiată când este transmisă pe o pereche de fire fire răsucite. 5
1.1. Scanează impulsurile de polaritate. 5
1.2. Codificare în două binări. 8
2. Transmisia de date folosind un scrambler-descrambler. 12
2.1 Generatoare de secvențe de biți pseudo-aleatoare. 12
2.2. Scrambler și descrambler cu generatoare non-izolate de secvențe de biți pseudo-aleatoare. 13
2.3. Scrambler descrambler cu generatoare izolate de secvențe de biți pseudo-aleatoare. 15
2.4. Scrambler descrambler cu generatoare non-izolate este o versiune îmbunătățită. 15
Referințe. 19
Transmisia semnalului de-a lungul liniei este însoțită de emisia de energie în spațiul din jur. Cea mai mare influență asupra liniei active este liniile adiacente ale cablului multicore. Această influență se manifestă prin faptul că în ele există interferențe cauzate în principal de legături parazitare inductive și capacitive între linii.
Energia semnalului transmis de-a lungul liniei este concentrată într-o anumită bandă spectrală. Pentru a reduce efectul asupra liniilor vecine, este de dorit să distribuim energia cât mai uniform posibil în această bandă, fără vârfuri spectrale pronunțate. Dacă această condiție este îndeplinită, atunci sursa de semnal poate fi reprezentată aproximativ ca un număr infinit de mare de generatori de frecvențe diferite, fiecare generator având o putere infinitezimală. Semnalul de interferență rezultat are natura zgomotului.
Cu toate acestea, în cazul în care sursa produce un semnal aproape la un periodic, sau, mai ales, periodic, pe linia vecin în loc de zgomot în bandă largă sunt multiple semnale sau chiar un semnal de aproape sinusoidal. Deoarece energia principală a semnalului nu mai este distribuită, ci concentrată în mai multe componente sau într-o componentă spectrală de vârf, amplitudinea interferenței poate depăși cea admisibilă. Astfel, pentru a reduce amplitudinea interferenței induse pe liniile adiacente, ar trebui să fie posibilă excluderea componentelor periodice expuse din semnalul transmis.
Aceste componente pot apărea, de exemplu, în semnale AMI, Tl sau MLT-3 atunci când se transmite o secvență lungă de jurnale. 1, după cum arată zonele umbrite din Fig. 1.
În aceste zone, pre-imaginile semnalelor sinusoidale care transportă energia de bază sunt văzute cu ochiul liber. Perioadele de semnale AMI și T1 pentru transmiterea unei secvențe lungi de bușteni. 1 sunt egale cu două intervale de biți. Perioada de semnal MLT-3 este egală cu intervalele de patru biți.
Secvențe lungi ale jurnalului. 1 poate fi "distrus" prin aplicarea creepingului, adică o criptare specială a datelor, după care secvențele inițiale par a fi aleatorii (a se vedea 2.4). Pentru a restabili datele originale, receptorul trebuie să efectueze o operație inversă (decodificare). Aceasta necesită o funcționare sincronă a codificatorului și a decodorului, ceea ce complică oarecum sarcina.
Soluția propusă în brevetul US 5 422 919 prevede, de asemenea, distrugerea unui semnal periodic în transmiterea unei secvențe lungi de bușteni. 1, dar este diferit. Nu datele sunt codificate, dar polaritățile impulsurilor transmise de-a lungul liniei. În funcție de valoarea unui bit pseudorandom, se selectează polaritatea pozitivă sau negativă. Receptorul este indiferent la polaritatea impulsului și reacționează numai la prezența sa. Prin urmare, pentru a recupera datele, receptorul nu are nevoie să știe tipul de secvență pseudo-aleatoare folosită pentru criptarea polarităților! Cu alte cuvinte, există o anumită "manipulare fără decodificare ulterioară" (care la prima vedere pare lipsită de sens). Ca urmare, echipamentul destinat reducerii interferențelor radiate este simplificat.
Fig. 1. Diagrame de timp ale transmisiei de date DATA folosind diferite coduri;
RND - semnal la ieșirea generatorului de secvențe de biți pseudo-aleatoare
Pentru a ajunge la esența întrebării, să luăm în considerare schemele de timp prezentate în Fig. 1, în detaliu.
Codul NRZ (în acest caz este denumit NRZ (L)) afișează jurnalul. 0 și jurnalul. 1, respectiv, nivelele de joasă și înaltă tensiune. În codul AMI, jurnalul. 0 este indicat de o lipsă de tensiune și un jurnal. 1 - puls pozitiv sau negativ și polaritățile impulsurilor vecine alternate. Codul TI diferă de durata impulsului AMI.
În codul NRZ (I), orice frontal al semnalului transmite informații că intervalul de biți adiacent acestuia corespunde logului. 1. Dacă nu există front, atunci intervalul de biți afișează jurnalul. 0.
Codul MLT-3 poate fi obținut din codul NRZ (I) după cum urmează. În intervalele în care codul NRZ (I) este setat la zero, codul MLT-3 trebuie, de asemenea, să fie zero. Impulsurile pozitive ale codului NRZ (I) trebuie să corespundă impulsurilor alternante ale codului MLT-3. Nu contează ce polaritate are pulsul inițial.
Circuitul pentru conversia codului NRZ (L) la codurile NRZ (I) și MLT-3 este prezentat în Fig. 2, a. Fiecare dintre cele două sertare D-flip-flops este activată în modul de divizare a frecvenței. La ieșirea Q a primului flip-flop, codul NRZ (I) este generat. Intrările "+" și "-" sunt introduse la intrările transmițătorului, care sunt transformate în impulsuri pozitive și negative ale semnalului tri-nivel MLT-3, respectiv.
Fig. 2. Soluții simplificate de circuit:
a - cod generator NRZ (I), MLT-3;
b - generator de coduri RND (MLT-S) cu o alternanță pseudo-aleatoare a polarităților impulsurilor;
c - generatorul de coduri RND (T1) cu o alterare pseudo-aleatoare a polarităților impulsurilor;
g - codificatorul de cod MLT - 3 sau RND (MLT - 3)
Strict vorbind, în acest și în schemele următoare este necesar să se introducă elemente compensatorii pentru a preveni situațiile incorecte - așa-numitele "rase" sau "concursuri" de semnale. EXEMPLU Race: datorită faptului că al doilea bistabilul își schimbă starea și eșantionate sub același semnal NRZ (l), ieșirile „+“ și „-“ elemente și impulsuri parazite scurte vor avea loc în timpul trăgaciul de comutare. Dar aceste „lucruri mici“, nu vor să acorde o atenție, astfel încât să nu complice desenele și să nu piardă ideea de bază de punere în aplicare a unui impuls de polaritate de codare.
Circuitul prezentat în Fig. 2, g, permite decodarea codurilor MLT-3 sau RND (MLT-3), i. E. le convertiți la codul normal NRZ (L). La ieșirea receptorului se formează impulsuri pozitive "+" și "-", care corespund semnalelor de intrare a polarității diferite. Receptorul generează, de asemenea, semnalul ceasului CLK, de exemplu, utilizând un oscilator de buclă blocat în fază.
Elementul logic OR însumează impulsurile "+" și "-", astfel încât polaritatea inițială să nu fie luată în considerare. În acest caz, probabil, condiția principală pentru crearea soluției luate în considerare este că polaritatea impulsurilor din linie poate fi arbitrară, deoarece receptorul nu îi acordă atenție. Și dacă acest lucru este valabil, atunci puteți distribui aleator polaritatea impulsurilor transmise și, prin urmare, pot suprima componentele periodice ale semnalului. Singura limitare este că, pentru a exclude componenta constantă a semnalului în linie, numărul mediu de impulsuri pozitive și negative într-un interval de timp suficient de mare trebuie să fie același. Această condiție este îndeplinită în acest caz.
Astfel, legea prin care datele au fost codificate de către transmițător rămâne necunoscută receptorului!
Metoda propusă este aplicabilă altor coduri de trei niveluri, cum ar fi B3ZS, B6ZS, HDB3.
Soluțiile de circuit considerate permit mijloace simple de reducere a nivelului de interferență emis la perechile de cabluri adiacente răsucite.
O altă soluție pentru a reduce nivelul de interferență emisă se bazează pe utilizarea codării binare binare.
În circuitul prezentat în Fig. 3, consumatorul de date este la o anumită distanță de legătura cu fibră optică. Pentru a primi date, o pereche de cabluri răsucite într-un cablu multicore este selectată pentru consumator (se ia în considerare doar o direcție de transmisie). La ieșirea interfeței FDDI (Fiber Distributed Data Interface), datele sunt reprezentate de codul NRZ (I) și de semnalul ceasului CLK însoțitor (a se vedea figura 1).
Problema este că transmisia directă a semnalului NRZ (I) la o viteză de 125 Mbit / s pe o pereche de fire răsucite creează un nivel crescut de interferență asupra firelor adiacente ale cablului. Situația este agravată în absența unor date utile, când se transmite o întrerupere continuă a secvențelor de jurnale. 1. Această secvență corespunde frecvenței semnalului NRZ (I) egal cu jumătate din rata de transmisie sau 62,5 MHz. La această frecvență, semnalul depășește cu ușurință cuplajul capacitiv și inductiv parazitar și este indus pe firele adiacente ale cablului. Prin urmare, orice metodă suplimentară de codificare ar trebui utilizată pentru a reduce frecvența semnalului în absența datelor și pentru a-și alinia spectrul atunci când sunt disponibile date. Următorul DBM binar binar cu trei niveluri (modulare dublă) și includerea unui filtru de blocare pot reduce semnificativ nivelul de interferență radiată. Conform metodei de construcție, codul DBM este similar în multe privințe cu codurile MLT-3 și RND (MLT-S) descrise la punctul 1.1.
Fig. 3. Schema de transmisie de date de mare viteză în cod binar, utilizând fire pereche torsadată
După cum se arată în Fig. 3, codul NRZ (I) de la ieșirea interfeței FDDI este convertit de codor la codul DBM. Semnalul de la ieșirea codificatorului trece prin filtrul de blocare R-L-C, alinând spectrul de semnal, emițătorul și prin linia de comunicație (pereche de cabluri răsucite) către receptor. Receptorul extrage semnalul ceasului CLK din acesta și datele reprezentate în codul DBM. Decodorul codului DBM generează codurile NRZ (I) și NRZ (L). Rata de transfer a datelor pe întreaga cale este constantă și egală cu 125 Mbit / s.
Encoder cod dvubinarnogo (Fig. 4) cuprinde un invertor, o poartă SAU EXCLUSIV (XOR), cronometrat element de întârziere T, decodorul DC structura 2x4, o poartă SAU, comutatoare electronice SW1-SW3 și două surse de W și U2 yannogo tensiune constantă. Diagramele de sincronizare formarea codului DBM prezentat în Fig. 5.
Semnalul de intrare A este inversat și trece la prima intrare a elementului XOR. Semnalul Z de la ieșirea acestui element este întârziat de o perioadă a semnalului CLK (de exemplu, cu ajutorul unui flip-flop D) și este alimentat la a doua intrare a elementului XOR. Decodificatorul DC, în funcție de combinația semnalelor Z și E, generează un semnal pe unul dintre cele patru ieșiri. La Z = E = 0, semnalul G = 1 închide comutatorul SW3, astfel încât tensiunea negativă de la sursa U2 este aplicată la ieșirea W a codificatorului. Pentru Z ≠ E, semnalul J = 1 închide cheia SW1, tensiunea zero se aplică ieșirii codorului. La Z = E = 1, semnalul F - 1 închide cheia SW2, ieșirea codorului primește o tensiune pozitivă de la sursa W.
Fig. 4. Schema encoderului de cod DBM binar și structura filtrului de blocare
Fig. 5. Diagrame de timp pentru generarea codului DBM binar
Procesul de criptare este urmărit convenabil folosind diagrama de stare prezentată în Fig. 6.
Codificatorul poate fi în una din cele patru stări Q1-Q4. Dacă, de exemplu, codorul rămâne în starea Q1, atunci când un semnal este introdus la intrarea A, se emite un jurnal. 1 la ieșirea lui W este formată o tensiune pozitivă +1 V (valoarea este condiționată). Acest fapt este reflectat de denumirea "Log. 1 = + 1 V "în apropierea conexiunii bidirecționale între nodurile Q1 și Q4. În această situație, codificatorul intră în starea Q4.
Trimiteți-le prietenilor: