395_Kokoreva-Metody_logicheskogo_kodirovaniya_11_01_2012

Таким образом, достигается узкий спектр сигнала при использовании методов B8ZS и HDB3. Большая часть энергии сосредоточена в диапазоне спектра вокруг частоты, равной половине скорости передачи данных (рисунок 14.2).

Рисунок 14.2 – Спектральные характеристики кодов AMI, B8ZS и HDB3

Следовательно, данные методы хорошо подходят для передачи данных на высоких скоростях.

Порядок выполнения:

1.Открыть рабочий лист Mathcad, содержащий результаты выполнения лабораторных работ №№ 1, 2.

2.Разработать Mathcad-функцию HDB3 кодер на основе приведенного в методических указаниях примера.

3.Разработать Mathcad-функцию HDB3 декодер.

4.Закодировать поочередно заданные в лабораторной работе №1 последовательности бит, используя HDB3 кодер из п.2.

5.Передать поочередно полученные в п.4 кодовые последовательности по каналу, используя модель из лабораторной работы №2.

6.Декодировать кодовую последовательность на приёмной стороне, применяя декодер из п.3.

7.Вычислить BER для каждой последовательности (функция berCalc() из лабораторной работы №1).

8.Вычислить SER для текстовой строки (функция serCalc() из лабораторной работы №1).

9.Занести результаты в таблицу приложения 1.

10.Сдать и защитить работу.

11

Содержание отчёта по лабораторной работе:

1.Номер, название и цель лабораторной работы.

2.Задание к лабораторной работе.

3.Разработанные в лабораторной работе функции.

4.Результаты выполнения с пояснениями.

5.Выводы по лабораторной работе.

Контрольные вопросы:

1.Сравните характеристики кодов AMI и HDB3.

2.Сравните HDB3 и B8ZS.

3.Закодируйте предложенную преподавателем информационную последовательность.

4.Что можно сказать о спектральных характеристиках данного вида кодирования?

5.Что такое сигнал запрещенной полярности?

6.В каком случае и для чего в кодовую последовательность помещается 1*?

12

Лабораторная работа №15

Логический код 4B/5B

Цель работы: Изучение методов логического кодирования сигналов на примере 4B/5B. Исследование процесса передачи кодовых последовательностей в цифровом канале. Оценка корректирующей способности кода.

Подготовка к лабораторной работе:

1.Повторить программирование в системе Mathcad.

2.Изучить лекционный материал дисциплины "Основы построения телекоммуникационных систем и сетей" по теме "Методы логического кодирования".

3.Изучить соответствующие разделы в литературе [1-3].

Краткая теория:

Избыточные коды основаны на разбиении исходной последовательности бит на порции, называемые символами. Затем каждый исходный символ заменяется новым, содержащим большее количество бит (кодовой группой).

В технологиях FDDI и Fast Ethernet используется избыточный логический код 4B/5B (B - Binary), в котором исходные 4 бита заменяются 5-ю. Т.к. результирующие символы длиннее исходных, то в них содержится больше битовых комбинаций. Из них можно выбрать наиболее удобные для использования (не содержащие большое количество нулей), а остальные отнести к разряду запрещенных кодовых групп. В таблице 15.1 приведены группы кодов, соответствующие исходным четырёхбитным информационным комбинациям:

Таблица 15.1 – Соответствие исходного и закодированного сигнала

После разбиения получившийся код 4B/5B передается по линии путем преобразования каким-либо из потенциальных методов кодирования (обычно это NRZI), чувствительного только к длинным последовательностям нулей.

Метод гарантирует, что на линии не встретятся более 3-х нулей подряд.

Кроме описанных выше и ошибочных существует несколько кодовых групп, которым присвоено особое значение (таблица 15.2):

13

Таблица 15.2 – Группы управляющих символов

Достоинства метода:

-просто реализуется с помощью таблицы перекодировки;

-устраняет постоянную составляющую;

-обладает свойством самосинхронизации;

-позволяет приемнику распознавать искажения сигнала при приеме запрещенного кода.

Недостатки метода:

-для обеспечения заданной пропускной способности канала передатчик должен работать с повышенной тактовой частотой (например, для обеспечения скорости 100 Мбит/с передатчик должен работать с частотой 125 МГц);

-спектр сигнала расширяется по сравнению с передачей не избыточного

кода.

Последний недостаток, однако, компенсируется тем, что спектр избыточного потенциального кода уже манчестерского. Это оправдывает затраты на дополнительное логическое кодирование и повышенную тактовую частоту.

Порядок выполнения:

1.Открыть рабочий лист Mathcad, содержащий результаты выполнения лабораторных работ №№ 1, 2.

2.Разработать Mathcad-функцию 4B/5B кодер.

3.Разработать Mathcad-функцию 4B/5B декодер.

4.Закодировать поочередно заданные в лабораторной работе №1 последовательности бит, используя скремблер из п.1.

5.Закодировать полученные коды методом NRZI (лабораторные работа №5).

14

6.Передать поочередно полученные в п.5 кодовые последовательности по каналу, используя модель из лабораторной работы №2.

7.Декодировать физический код, применяя декодер NRZI из лабораторной работы №5.

8.Декодировать логический код, используя декодер из п.3.

9.Вычислить BER для каждой последовательности (функция berCalc()

из лабораторной работы №1).

10.Вычислить SER для текстовой строки (функция serCalc() из лабораторной работы №1).

11.Занести результаты в таблицу приложения 1.

12.Сдать и защитить работу.

Содержание отчёта по лабораторной работе:

1.Номер, название и цель лабораторной работы.

2.Задание к лабораторной работе.

3.Разработанные в лабораторной работе функции.

4.Результаты выполнения с пояснениями.

5.Выводы по лабораторной работе.

Контрольные вопросы:

1.В чем заключаются преимущества и недостатки методов избыточного кодирования?

2.Что такое запрещённые кодовые группы?

3.Где применяется метод 4B/5B?

4.Поясните название метода 4B/5B.

5.Приведите примеры других методов избыточного кодирования цифровых сигналов.

6.Охарактеризуйте кодовые группы, используемые для передачи управляющих символов.

15

Литература

1.Олифер В.Г., Олифер Н.А. Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы: Учебник для вузов. 3-е изд. – СПб.: Питер, 2006. – 958 с.

2.Столлингс В. Компьютерные системы передачи данных, 6-е издание.: Пер. с англ. – М.: Издательский дом «Вильямс», 2002. – 928 с.

3.Блэк Ю. Сети ЭВМ: Протоколы, стандарты, интерфейсы: Пер. с англ. – М.:

Мир, 1990. – 506 с.

16

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

Таблица П.1 – Вероятность ошибки на бит и на символ для различных методов кодирования

17

Елена Викторовна Кокорева

ОСНОВЫ ПОСТРОЕНИЯ ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННЫХ СИСТЕМ И СЕТЕЙ

МЕТОДЫ ЛОГИЧЕСКОГО КОДИРОВАНИЯ

Методические указания к лабораторным работам

Редактор: Л.Ф. Лебеденко Корректор: В.В.Сиделина

Подписано в печать 06.06.2012г.

формат бумаги 60х84/16 , отпечатано на ризографе, шрифт № 10, изд.л.1,1, заказ № 36, тираж 100, СибГУТИ

630102, Новосибирск, ул. Кирова, 86

18