Требования к методам цифрового кодирования
При использовании прямоугольных импульсов для передачи дискретной информации необходимо выбрать такой способ
кодирования, который одновременно достигал бы нескольких целей:
имел при одной и той же битовой скорости наименьшую ширину спектра результирующего сигнала;
обеспечивал синхронизацию между передатчиком и приемником;
обладал способностью распознавать ошибки;
обладал низкой стоимостью реализации.
Более узкий спектр сигналов позволяет на одной и той же линии (с одной и той же полосой пропускания)
добиваться более высокой скорости передачи данных. Кроме того, часто к спектру сигнала предъявляется требование отсутствия
постоянной составляющей, то есть наличия постоянного тока между передатчиком и приемником. В частности, применение различных
трансформаторных схем гальванической развязки препятствует прохождению постоянного тока.
Синхронизация передатчика и приемника нужна для того, чтобы приемник точно знал, в какой момент времени
необходимо считывать новую информацию с линии связи. Эта проблема в сетях решается сложнее, чем при обмене данными между близко
расположенными устройствами, например между блоками внутри компьютера или же между компьютером и принтером. На небольших
расстояниях хорошо работает схема, основанная на отдельной тактирующей линии связи (рис. 2.15), так что информация снимается
с линии данных только в момент прихода тактового импульса. В сетях использование этой схемы вызывает трудности из-за
неоднородности характеристик проводников в кабелях. На больших расстояниях неравномерность скорости распространения сигнала
может привести к тому, что тактовый импульс придет настолько позже или раньше соответствующего сигнала данных, что бит данных
будет пропущен или считан повторно. Другой причиной, по которой в сетях отказываются от использования тактирующих импульсов,
является экономия проводников в дорогостоящих кабелях.
Рис. 2.15. Синхронизация приемника и передатчика на небольших расстояниях
Поэтому в сетях применяются так называемые самосинхронизирующиеся коды, сигналы которых несут для
передатчика указания о том, в какой момент времени нужно осуществлять распознавание очередного бита (или нескольких бит,
если код ориентирован более чем на два состояния сигнала). Любой резкий перепад сигнала - так называемый фронт - может служить
хорошим указанием для синхронизации приемника с передатчиком.
При использовании синусоид в качестве несущего сигнала результирующий код обладает свойством
самосинхронизации, так как изменение амплитуды несущей частоты дает возможность приемнику определить момент появления
входного кода.
Распознавание и коррекцию искаженных данных сложно осуществить средствами физического уровня, поэтому чаще
всего эту работу берут на себя протоколы, лежащие выше: канальный, сетевой, транспортный или прикладной. С другой стороны,
распознавание ошибок на физическом уровне экономит время, так как приемник не ждет полного помещения кадра в буфер,
а отбраковывает его сразу при распознавании ошибочных бит внутри кадра.
Требования, предъявляемые к методам кодирования, являются взаимно противоречивыми, поэтому каждый из
рассматриваемых ниже популярных методов цифрового кодирования обладает своими преимуществами и своими недостатками по сравнению
с другими.
|