Блочные двоичные коды

Второй вариант перекодирования исходного сигнала в линейный подразу­мевает получение линейного кода с тактовой частотой, которая больше частоты следования отдельных импульсов исходного двоичного сигнала. Здесь также возможны два способа преобразования.

Первый — преобразование ДС (рис. 15.14, а) в биимпульсный сигнал, при котором нуль передается, как и прежде, а сигнал единицы передается биимпульсным сигналом, например вида +1—1 (рис. 15.14, б). Используется также вариант, когда и нулевой символ заменяется биимпульсной комбинацией, но уже другого вида -1+1 (рис. 15.14, в). Такой метод позволяет полностью устра­нить постоянную составляющую в ЛС и межсимвольные искажения второго рода, но передача линейного сигнала требует увеличения полосы пропускания в области верхних частот по крайней мере в 2 раза.

Кроме этого метода, возможен еще один способ преобразования, при кото­ром каждая группа из символов исходного двоичного сигнала заменяется группой из я символов двоичного линейного сигнала, что выражается форму­лой , Поскольку , то для каждой из возможных комбинаций нулей и единиц в пакете из символов ДС

можно подобрать свою комбинацию, зара­нее определенную из возможных (в пакете из двоичных символов ЛС), что позволяет избавиться от длинных серий нулей (или единиц) и сохранить воз­можности контроля за качеством работы регенераторов без прерывания связи и использования специальных испытательных сигналов.

Наиболее простыми и весьма эффективными являются линейные коды класса , в которых с каждым отдельным символом исходной последова­тельности сопоставляются два двоичных символа линейного кода.

Например, единица исходной последовательности (рис. 15.15, а) может быть передана комбинацией 10, а нуль — 01 (рис. 15.15, б).

Такое кодирование всегда обеспе­чивает одно и то же значение постоянной составляющей ЛС при любом содер­жании 1 и 0 в исходном ДС, но при этом приводит к удвоению тактовой часто­ты линейного сигнала: . Одной из модернизаций приведенного кода является код AMI, в котором каждый исходный символ ДС кодируется одной из двух возможных двухразрядных комбинаций. Например, вместо 0 передает­ся 10 или 01, а вместо 1 — соответственно 11 или 00. При этом каждый следую­щий одноименный символ принимает обязательно другое возможное значе­ние. Например, комбинация ДС вида 110010 будет кодироваться в виде 11.00.01.10.11.01. В таком коде при нормальной работе никогда не может быть более двух импульсов или более двух пауз подряд. Нарушение этой закономер­ности свидетельствует о появлении ошибки.

В условиях ограниченной полосы линии связи при необходимости можно построить более экономные блочные коды (например, код 5В6В), когда блок из т символов исходной последовательности (см. рис 15.15, я) заменяется блоком из n = т + 1 символов линейного кода (рис. 15.15, в). При этом увеличение так­товой частоты может быть незначительным: если

При построении блочных кодов очень важным является выбор алфавита кода,т.е. таблицы соответствия между каждой исходной m-битовой и разре­шенной m-битовой комбинациями. В частности, в коде 5В6В алфавит 6-бито­вых слов выбирают следующим образом. В первую очередь используют те блоки, у которых количество символов «1» равно половине общего числа бит в блоке, что обеспечивает неизменность постоянной составляющей. Таких «хороших» комбинаций будет 20 (число сочетаний из 6 по 3), и каждая из них используется для кодирования одной из 20 исходных 5-битовых комбинаций. Для остальных 5-битовых комбинаций (их число равно 12 = 2⁵ — 20) в алфавит отбирают еще 24 шестибитовых слова (по два на каждую 5-битовую комбинацию, причем в од­ном слове количество символов «1» равно 4, а в другом — 2). Слова, входящие в такую пару, передаются поочередно при появлении одной и той же исходной 5-битовой комбинации. Таким образом, и для этих 12 комбинаций обеспечива­ется сохранение постоянной составляющей в линейном сигнале. Некоторые из возможных 6-битовых комбинаций (их число равно 20=2⁶-20-24) не входят в алфавит и являются запрещенными.Обнаружение их в линейном сигнале сви­детельствует о появлении ошибки или о нарушении синхронизации при деко­дировании линейного кода.

Отметим, что блочное кодирование типа тВпВ оставляет линейный сигнал униполярным, однако в нем, как и при скремблировании, постоянная состав­ляющая меняется в очень малых пределах. Это позволяет при необходимости легко устранить ее из сигнала, а затем восстановить (рис. 15.15, г). Для декоди­рования блочного кода на приемной стороне, когда из n-разрядной кодовой группы восстанавливается исходная m-разрядная, необходимо сначала опреде­лить границы этой группы. В большинстве случаев эту задачу удается решить 6eз использования специального сигнала синхронизации за счет обнаружения в линейном сигнале запрещенных кодовых комбинаций. Эти комбинации от­сутствуют в алфавите кода и могут образовываться только на границах двух со­седних групп. Например, в коде 1В2В, показанном на рис. 15.14, в, запрещенными являются комбинации вида +1+1 или -1-1 (они отмечены звездочкой). По ним и определяются границы 2-разрядных кодовых комбинаций линейного сигнала.

В качестве примера рассмотрим построение преобразователей кода передачи и приема для блочного кода 5В6В. На стороне передачи исходный двоичный сигнал ДС (рис. 15.16, а) поступает в блок 2, который преобразует 5-разрядные кодовые комбинации из последовательного кода в параллельный.

Делитель частоты /, который делит тактовую частоту RCf_r в 5 раз, формирует импульсы блочной частоты с длительностью .

Они совпадают по времени с последним, пятым импульсом 5-разрядной кодовой комбинации. Именно в это время и происходит запись кодовой комбинации в параллельном коде в запоминающее устройство (ЗУ) 3. Затем 5-разрядная комбинация в соот­ветствии с выбранным алфавитом в цифровом преобразователе 4 преобразуется в 6-разрядную комбинацию и записывается в блок 6. В этом блоке с помощью тактовых импульсов линейной частоты , которые формируются на выходе умножителя частоты 5, осуществляется преобразование из парал­лельного кода в последовательный.

На стороне приема (рис. 15.16, б) двоичные символы линейного сигнала, следующие с линейной частотой поступают в блок 1, который осуществляет преобразование 6-битовых комбинаций из последовательно- го кода в парал­лельный. Далее эти комбинации переписываются в ЗУ 2 при поступлении раз­решающих импульсов блочной частоты которые формируются на выходе делителя частоты 10 с коэффициентом деления 6. Выходы ЗУ 2 под­ключены параллельно к входам цифрового преобразователя 3 и дешифратора ошибок (ДШО) 5. Блок 3 в соответствии с алфавитом кода 5В6В осуществляет обратное преобразование 6-битовой кодовой комбинации в 5-битовую, кото­рая затем в блоке 4 преобразуется из параллельного кода в последовательный.

Преобразование выполняется с помощью импульсов тактовой частоты , формируемых на выходе умножителя частоты 11 .

ДШО 5 обнаруживает любую из 20 возможных запрещенных кодовых ком­бинаций, которые возникают вследствие ошибок в линейном тракте или отсут­ствия блочной синхронизации, т.е. неправильного разделения линейного сиг­нала на 6-символьные блоки. При обнаружении запрещенной комбинации ДШО 5 формирует одиночные импульсы сбоя, которые поступают параллельно в накопитель ошибок 6 и на вход формирователя интервалов анализа (ФИА) 7.

Если за интервал анализа в накопитель б поступит импульсов сбоя, где -емкость накопителя, то последний из них пройдет через схему совпадения И8 и поступит на схему запрета 9. В результате будет запрещен один импульс линейной частоты, что вызовет задержку на один такт импульсов блочной частоты на выходе делителя 10. Одновременно при этом производится сброс в первоначальное состояние накопителя ошибок и ФИА. Очередной сдвиг на один такт импульсов блочной частоты будет продолжаться до тех пор, пока не найдется их правильное положение, при котором они совпадают по времени с приходом последнего, шестого импульса 6-битовой комбинации линейного сигнала. В этом случае поток ошибок резко сокращается, поэтому хотя ФИА и «запускается» от случайной ошибки, но за время анализа Т_а вряд ли пройдет d ошибок. Соответственно не изменится и режим блочной синхро­низации.

Коэффициент накопления и интервал анализа выбираются из компро­миссных соображений и с учетом ступени иерархии ЦСП. Максимальное вре­мя поиска блочной синхронизации, которое для линейного кода 5В6В равно , должно быть в 2—3 раза меньше, чем время поиска цикловой син­хронизации группового двоичного сигнала (см. параграф 13.6).