Лабораторная работа №7 Биполярный импульсный метод кодирования
Цель работы: Изучение методов цифрового кодирования сигналов на примере биполярного импульсного кода. Исследование процесса передачи данных на физическом уровне.
Подготовка к лабораторной работе:
Повторить программирование в системе Mathcad.
Изучить соответствующие разделы в литературе [1-4].
Краткая теория:
Как уже было сказано выше, кроме потенциальных кодов в телекоммуникационных сетях используются и импульсные коды, в которых данные представлены полным импульсом или же его частью фронтом. Наиболее простым случаем такого подхода является биполярный импульсный код, в котором единица представляется импульсом одной полярности, а ноль другой (рисунок 7.1). Каждый импульс длится половину такта.
Рисунок 7.1 – Биполярный импульсный код
К достоинствам данного метода кодирования можно отнести отличную самосинхронизацию.
Недостатком является более широкий спектр по сравнению с потенциальными кодами (общий недостаток импульсных кодов). Например, при передаче всех нулей или единиц частота основной гармоники кода будет равна N Гц, что в два раза выше основной гармоники кода NRZ и в четыре раза выше основной гармоники кода AMI при передаче чередующихся единиц и нулей.
Из-за слишком широкого спектра биполярный импульсный код используется редко.
Порядок выполнения:
Открыть рабочий лист Mathcad, созданный в предыдущих лабораторных работах.
Разработать Mathcad-функцию Биполярный Импульсный кодер.
Разработать Mathcad-функцию Биполярный Импульсный декодер.
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.
Передать поочередно полученные кодовые последовательности с помощью модели канала, разработанной в лабораторной работе №2.
Декодировать поочередно полученные приемником сигналы с помощью функции из п.3.
С помощью Mathcad-функций berCalc() и serCalc() из лабораторной работы №1 вычислить вероятность ошибки на бит (символ) для каждой последовательности.
Свести результаты работы в таблицу (приложение 1).
Оформить отчет в виде Mathcad-файла.
Сдать и защитить работу.
Содержание отчёта по лабораторной работе:
Номер название и цель лабораторной работы.
Задание к лабораторной работе.
Разработанные в лабораторной работе функции.
Результаты выполнения с пояснениями.
Выводы по лабораторной работе.
Контрольные вопросы:
Перечислите и кратко охарактеризуйте виды цифрового кодирования.
Какие требования предъявляются к цифровым кодам?
Опишите принцип биполярного импульсного кода.
Перечислите недостатки биполярного кода.
Каковы достоинства биполярного импульсного кода?
Сравните потенциальные и импульсные коды.
Лабораторная работа №8 Манчестерский метод кодирования
Цель работы: Изучение методов цифрового кодирования сигналов на примере манчестерского кода. Исследование процесса передачи данных на физическом уровне.
Подготовка к лабораторной работе:
Повторить программирование в системе Mathcad.
Изучить соответствующие разделы в литературе [1-3].
Краткая теория:
До недавнего времени наиболее распространенным в локальных сетях с технологией Ethernet или Token Ring был так называемый манчестерский код.
При манчестерском кодировании единиц и нулей используется перепад потенциала, то есть фронт импульса, таким образом, каждый такт делится на две части. Информация кодируется перепадами потенциала, происходящими в середине каждого такта, причем единица представляется перепадом от низкого уровня сигнала к высокому, а ноль – обратным перепадом (рисунок 8.1).
Рисунок 8.1 – Манчестерский код
В начале каждого такта может происходить служебный перепад сигнала, если нужно представить несколько единиц или нулей подряд.
Достоинства данного метода кодирования:
обладает хорошими самосинхронизирующими свойствами, так как сигнал изменяется, по крайней мере, один раз за такт передачи одного бита данных;
полоса пропускания манчестерского кода уже, чем у биполярного импульсного. В среднем ширина полосы манчестерского кода в полтора раза уже, чем у биполярного импульсного кода, а основная гармоника колеблется вблизи значения 3N/4;
нет постоянной составляющей, а основная гармоника в худшем случае (при передаче последовательностей нулей или единиц) имеет частоту N Гц, а в лучшем (при передаче чередующихся нулей и единиц) - N/2 Гц, как и у кодов AMI и NRZ.
Еще одно преимущество манчестерского кода перед биполярным импульсным кодом заключается в том, что в последнем для передачи данных используются три уровня сигнала, а в манчестерском – два.
Порядок выполнения:
Открыть рабочий лист Mathcad, созданный в предыдущих лабораторных работах.
Разработать Mathcad-функцию Манчестерский кодер.
Разработать Mathcad-функцию Манчестерский декодер.
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.
Передать поочередно полученные кодовые последовательности с помощью модели канала, разработанной в лабораторной работе №2.
Декодировать поочередно полученные приемником сигналы с помощью функции из п.3.
С помощью Mathcad-функций berCalc() и serCalc() из лабораторной работы №1 вычислить вероятность ошибки на бит (символ) для каждой последовательности.
Свести результаты работы в таблицу (приложение 1).
Оформить отчет в виде Mathcad-файла.
Сдать и защитить работу.
Содержание отчёта по лабораторной работе:
Номер название и цель лабораторной работы.
Задание к лабораторной работе.
Разработанные в лабораторной работе функции.
Результаты выполнения с пояснениями.
Выводы по лабораторной работе.
Контрольные вопросы:
К какому виду кодов относится манчестерский?
Сравните потенциальные коды с импульсными.
Опишите принцип манчестерского кода.
Каковы достоинства и недостатки манчестерского кода?
Какова ширина полосы манчестерского кода?
Каким образом достигается самосинхронизация сигнала при манчестерском кодировании?
Какой метод кодирования предпочитается в сетях Ethernet в настоящее время?