П.2. Логическое кодирование

Логическое кодирование посредством избыточных кодов и скремблирования (см. выше) улучшает ПК. Длинные комбинации символов, дающие постоянный потенциал, заменяются вставками из . Избыточные коды основаны на разбиении исходной комбинации бит на порции - символы. Каждую порцию заменяют новой - с большим числом бит, чем в исходной.

Пример П.2.1. Логический код 4B/5B для технологий FDDI и Fast Ethernet заменяет входные в кодер битовые символы выходными битовыми. Последние содержат избыточные биты. Количество битовых комбинаций на выходе больше, чем на входе. В коде 4B/5B есть ( ) выходных (входных) символов. Среди выходных можно взять символов с небольшим числом и сделать их разрешенными. Остальные символов – запрещенные. Соответствие символов входного битового кода символам выходного битового кода показано в табл. П.1.

Таблица П.1. Исходные и результирующие символы кода

Исходный код Результирующий код Исходный код Результирующий код

0000 11110 1000 10010 0001 01001 1001 10011 0010 10100 1010 10110 0011 10101 1011 10111 0100 01010 1100 11010 0101 01011 1101 11011 0110 01110 1110 11100 0111 01111 1111 11101

Построенный код, например, - , передается по линии с помощью физического кодирования (одним из методов ПК, чувствительным лишь к длинным последовательностям из ). При битовых символах кода на линии нет более трех подряд. Буква в названии кода означает, что элементарный сигнал - двоичный. Есть еще коды с ичными элементарными сигналами. В коде 8B/6T каждые бит исходной информации закодированы ю сигналами с мя возможными состояниями у каждого. Избыточность кода выше, чем кода , так как для исходных символов есть результирующих. Применение таблицы перекодировки не усложняет сетевые адаптеры и интерфейсные блоки коммутаторов и маршрутизаторов. При заданной пропускной способности линии передатчик, применяющий избыточный код, работает на повышенной тактовой частоте. При передаче символов кода со скоростью Мб/с тактовая частота передатчика - МГц . Спектр сигнала шире (уже), чем в простом (манчестерском) коде. Значит, логическое кодирование и работа передатчика на повышенной тактовой частоте оправданы.

Перемешивание данных до передачи – другой метод логического кодирования. Скремблер побитно вычисляет логический код на основе битов исходного кода и битов логического кода с предыдущих тактов.

Пример П.2.2. Пусть скремблер делает операцию . Здесь ( ) - двоичная цифра кода на входе (выходе) для го такта работы скремблера, и - двоичные цифры выходного кода для тактов с номерами и , соответственно, - операция исключающего ИЛИ (сложения по ). Для входной комбинации выходной код

Первые цифры выходного и входного кодов соответственно совпадают, так как нет нужных предыдущих цифр. Комбинация появится на выходе скремблера. В ней нет и нулей подряд, как на входе. Получив выходную комбинацию, приемник передает ее дескремблеру, который восстанавливает входную комбинацию на основании обратного соотношения: .

Алгоритмы скремблирования различаются числом слагаемых, дающих цифру результирующего кода, и сдвигом между слагаемыми. Так, в сетях при передаче данных от сети к абоненту применяют сдвиги на и позиции, а при передаче данных от абонента в сеть – сдвиги на и позиции. Есть более простые алгоритмы скремблирования для борьбы с последовательностями из . Для улучшения биполярного кода применяют метода с принудительным искажением последовательности из запрещенными символами. На рис. П.2 показано применение методов и для корректировки кода . Исходный текст содержит длинные последовательности из : ая - из нулей, ая – из нулей.

Рис. П.2. Коды и : - сигнал единицы запрещенной полярности; - сигнал единицы верной полярности, заменившей в исходном коде

Код исправляет лишь комбинации из нулей. После ых трех нулей вместо остальных он вставляет символов: . Здесь - сигнал единицы, запрещенной для данного такта полярности (сигнал, не изменяющий полярность предыдущей единицы), - сигнал единицы верной полярности. Знак * отмечает, что в исходном коде на этом такте была , а не . На и тактах приемник наблюдает искажения. Считая их кодировкой и нулей, заменяет исходными ю нулями. В коде постоянная компонента равна для любых комбинаций двоичных цифр.

Код исправляет любые подряд идущие нуля в исходной комбинации. Построение кода более сложное, чем кода . Каждые нуля заменяются мя сигналами, в которых есть один сигнал . Для подавления постоянной компоненты полярность сигнала чередуют при последовательных заменах. Для замены есть образца тактовых кодов. Если до нее исходный код содержал нечетное (четное) число , применяют последовательность ( ). Улучшенные ПК имеют узкую полосу пропускания для любых последовательностей из и .