Канальное кодирование

Назначение канального кодирования состоит в том, чтобы согласовать свойства сигнала со свойствами канала записи-воспроизведения для создания наилучших условий передачи сигналов.

Канал записи-воспроизведения обычно имеет передаточную характеристику, спадающую в области верхних частот. Поэтому желательно, чтобы наиболее существенные составляющие спектра сигнала располагались в области средних частот. Для цифровой записи широко используются двухуровневые коды, которые легко связать с двумя остаточными состояниями рабочего слоя носителя. Эти коды обладают свойством самосинхронизируемости (сигнал синхронизации можно выделить непосредственно из информационного), Они хорошо сбалансированы, то есть имеют малый уровень постоянной составляющей.

Характеристики кодов:

1. Отношение минимального расстояния между переходами к битовому интервалу характеризует способность кода уменьшать взаимовлияние своих символов и требовать меньшую полосу частот.

2. Отношение битового интервала к максимальному расстоянию между переходами характеризует способность к самосинхронизации – восстановлению правильного приема после сбоя. Чем больше это отношение, тем меньше требования по полосе пропускания.

3. Окно детектирования характеризует способность кода к различению символов при воспроизведении и влияет на ПП и допустимые временные искажения.

Виды кодов:

1) Без возвращения к нулю (БВН) – исходная цифровая последовательность.

2) Бичастотный (БЧ) – единице соответствует 2 полупериода прямоугольного колебания на интервале бита, нулю – одно колебание.

3) Бифазный код (БФ) – для единицы фаза сигнала меняется на 180 градусов в начале и в середине интервала бита, для нуля – только в середине.

Коды БЧ и БФ имеют последовательности, близкие по спектру, обладают наилучшей самосинхронизированностью, но требуют вдвое большей ПП. Расширения полосы частот не требуют.

4) 3-хчастотные коды, один из 14-ти вариантов которых называется модифицированной частотной модуляцией –МЧМ (код Миллера). 3-хчастотные кодовые комбинации состоят из интервалов, длительностью 0,5; 0,75 и 1 интервал бита. Они обладают самосинхронизируемостью, но могут содержать постоянную составляющую. Правильное восстановление передаваемой информации возможно лишь после прихода кодовой комбинации с максимальной длительностью одного состояния. Алгоритм: единице соответствует изменение полярности сигнала в середине тактового интервала, нулю – в начале, кроме тех случаев, когда ноль непосредственно следует за единицей. Правильный прием возможен после передачи посылки 101.

5) Модифицированный код Миллера . Сбалансирован, что достигнуто введением дополнительного ограничения: игнорируется последняя из серии единиц.

6) 3-х позиционная модуляция - относится к групповым кодам. Исходный поток разбивают на пачки по 3 бита и каждую пачку заменяют 6-битным словом, в котором единице соответствует изменение полярности и любые единицы разделены как минимум двумя нулями. Каждое 6-тиразрядное слово кодированного сигнала размещают на интервале 3 бита исходного сигнала. Самосинхронизируемость этого кода несколько хуже, но взаимовлияние символов меньше.

7) 8/16 . Обладает лучшей самосинхронизируемостью, не требует расширения полосы частот, абсолютно сбалансирован. Исходную информацию разделяют на 8 –битные слова, каждое из которых заменяют 16-битным, образованным по условиям:

- имеется 8 нулей и 8 единиц;

- каждое слово начинается с нуля;

- ни внутри, ни на стыках слов нет изолированных нулей или единиц.

40 возможных вариантов этих слов могут использоваться для иерархической синхронизации. Этот код обладает способностью обнаруживать ошибки общим числом 2¹⁶ -2⁹ (более 99%).

8) Модуляция с высокой плотностью (НDМ). Обладает меньшей самосинхронизируемостью, но сигналы меньше влияют друг на друга.

При использовании групповых избыточных канальных кодов разделение кодирования на канальное и помехозащитное можно считать условным. Например, групповое кодирование может происходить одновременно с перемежением, а с другой стороны обнаруживающая способность канального кода используется в корректирующем кодере.