Лабораторная работа №4 Кодирование с возвращением к нулю rz

Цель работы: Изучение методов цифрового кодирования сигналов на примере кода RZ. Исследование процесса передачи данных на физическом уровне.

Подготовка к лабораторной работе:

1. Повторить программирование в системе Mathcad.

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

Краткая теория:

Код с возвращением к нулю (RZ – Return to Zero) представлен на рисунке 4.1. Цифровые данные представляются следующим образом: биты 0 представляются нулевым напряжением (0В); биты 1 представляются значением +1В в первой половине и нулевым напряжением во второй, т.е. единице соответствует импульс напряжения продолжительностью в половину продолжительности передачи одного бита данных.

Рисунок 4.1 – Код RZ

Этот метод имеет два преимущества по сравнению с кодированием NRZ:

• средний уровень напряжения в линии составляет 1/4V (вместо 1/2 V);

• при передаче непрерывной последовательности единиц сигнал в линии не остается постоянным.

Однако при использовании кодирования RZ:

• полоса сигнала может достигать значений, равных скорости передачи данных (при передаче последовательности единиц);

• длинные последовательности нулей плохо синхронизируются.

Порядок выполнения:

1. Открыть рабочий лист Mathcad, созданный в предыдущих лабораторных работах.

2. Разработать Mathcad-функцию RZ-кодер для К отсчетов каждого бита.

3. Разработать Mathcad-функцию RZ-декодер, для среднего значения К отсчетов.

4. Закодировать с помощью функции из п.2 поочередно входные последовательности данных, заданные в лабораторной работе №1:

• последовательность нулей;

• последовательность единиц;

• последовательность чередующихся нулей и единиц;

• текстовая строка.

5. Передать поочередно полученные кодовые последовательности с помощью модели канала, разработанной в лабораторной работе №2.

6. Декодировать поочередно полученные приемником сигналы с помощью функции из п.3.

7. С помощью Mathcad-функций berCalc() и serCalc() из лабораторной работы №1 вычислить битовую (символьную) вероятность ошибки для каждой последовательности.

8. Свести результаты работы в таблицу (приложение 1).

9. Оформить отчет в виде Mathcad-файла.

10. 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. Опишите принцип RZ-кодирования.

2. Сравните методы кодирования NRZ и RZ.

3. Перечислите достоинства и недостатки RZ-кода.

4. Какой из описанных выше кодов дает наименьшую битовую ошибку?

5. К какому виду кодирования относится код RZ?

Лабораторная работа №5 Потенциальный код с инверсией при единице nrzi

Цель работы: Изучение методов цифрового кодирования сигналов на примере кода NRZI. Исследование процесса передачи данных на физическом уровне.

Подготовка к лабораторной работе

1. Повторить программирование в системе Mathcad.

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

Краткая теория

Описанный ниже код устраняет некоторые недостатки, присущие кодам NRZ и RZ. При передаче нуля он передаёт потенциал, который был установлен на предыдущем такте (то есть не меняет его), а при передаче единицы потенциал меняется на противоположный, таким образом достигается самосинхронизация при передаче длинных последовательностей единиц (рисунок 5.1). Этот код называется потенциальным кодом с инверсией на единице (NRZI - Non Return to Zero with ones Inverted). Этот метод, как и два предыдущих, удобен в тех случаях, когда наличие третьего (и более) уровня сигнала весьма нежелательно, например, в оптических кабелях, где устойчиво распознаются только два состояния сигнала – свет и темнота.

Рисунок 5.1 – Код NRZI

К достоинствам данного метода можно также отнести узкий спектр и отсутствие поляризации.

Недостатком является плохая синхронизация при передаче длинных последовательностей нулей.

Порядок выполнения:

1. Открыть рабочий лист Mathcad, созданный в предыдущих лабораторных работах.

2. Разработать Mathcad-функцию NRZI-кодер аналогично лабораторным работам 3, 4.

3. Разработать Mathcad-функцию NRZI -декодер.

4. Закодировать с помощью функции из п.2 поочередно входные последовательности данных, заданные в лабораторной работе №1:

• последовательность нулей;

• последовательность единиц;

• последовательность чередующихся нулей и единиц;

• текстовая строка.

5. Передать поочередно полученные кодовые последовательности с помощью модели канала, разработанной в лабораторной работе №2.

6. Декодировать поочередно полученные приемником сигналы с помощью функции из п.3.

7. С помощью Mathcad-функций berCalc() и serCalc() из лабораторной работы №1 вычислить интенсивность битовой (символьной) ошибки для каждой последовательности.

8. Свести результаты работы в таблицу (приложение 1).

9. Оформить отчет в виде Mathcad-файла.

10. 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. Опишите принцип NRZI-кодирования.

2. В чем заключается преимущество кода NRZI перед кодами NRZ и RZ, а в чем он им уступает?

3. Какие требования предъявляются к методам цифрового кодирования?

4. В чем разница между потенциальными и импульсными кодами?

5. Перечислите недостатки NRZI-кода.

6. Чем определяется ширина спектра закодированного сигнала?