4.3.6
Лінійні коди зі зміною тактової частоти
До числа таких кодів відносяться
так звані алфавітні і багаторівневі коди.
В алфавітних кодах вхідна
послідовність розділяється на блоки тієї або іншої довжини з наступним їхнім
перетворенням у блоки іншого коду з тією самою або іншою підставою і, як
правило, з новою кількістю тактових інтервалів, тобто з новою тактовою
частотою. Під час перекодування прагнуть виключити використання комбінацій
нового коду, які містять у своєму складі довгі серії «нулів» або «одиниць».
Алфавітні коди мають структуру 
,
де - 
− кількість
символів у групі, що кодується вихідною двійковою послідовностю;
- 
− двійкова
основа;
- 
− кількість
символів у групі „нового” алфавітного коду;
- 
− основа нового
коду.
Основа може бути двійковою ( ), трійковою (T), четвірковою (Q),п’ятірковою (QI), шестірковою
(S), сімковою (Н) і т.д. Наприклад,
тип коду 4В3Т вказує на те, що група
з 4-х двійкових символів перетвориться у відповідну групу з 3-х трійкових
символів. Тому з 
комбінацій трійкового
коду використовуються 
комбінацій.
До числа параметрів
алфавітних кодів відносяться надмірність
(
) і коефіцієнт зміни тактової
частоти (
), що визначаються співвідношеннями: 
; 
.
Нове значення тактової частоти 
пов'язано зі «старим»
значенням частоти 
співвідношенням:
.
Найбільш простим і ефективним є
код 1В2В, у якому двійковий символ вихідного двійкового коду кодується двома двійковими
символами лінійного коду. Наприклад “одиниця” кодується комбінацією 10, а
«нуль» – 01. У послідовності цього біімпульсного уніполярного коду значення постійної складової незмінне при будь-якому
змісті «1» і «0» у вихідному коді. Однак використання коду 1В2В призводить до
подвоєння тактової частоти з наслідками, що випливають з цього факта.
Різновидом коду 1В2В є код СМІ
(АМІ 3-го класу), у якому символи «1» вихідного коду передаються комбінаціями,
що чергуються, 11 і 00, а символ «0» – кодується комбінацією 01. Символи 11 є
імпульсом із тривалістю, рівної тактовому інтервалу, а символ 00 – паузу з тією
самою тривалістю. Символи 10 і 01 є імпульсом (1) і паузою (0), тривалість кожного
з яких дорівнює половині тактового інтервалу. В іншому варіанті коду СМI передані символи по
черзі інвертуються, тобто «одиниці» вихідного коду передаються у вигляді 11 або
-1-1, а «нулі» – у вигляді 0 -1. Постійна складового такого
коду завжди відсутня.
Меншою надмірністю володіє й у
меншому ступені збільшує тактову частоту (є вузькосмужним) код 5В6В,
використовуваний у ЦСП ІКМ-480С. При виборі з 
необхідних 
кодових комбінацій у
першу чергу вибирають ті, які мають однакову кількість 1 і 0. Їхня кількість 
. Для інших 12-ти формують дві групи по 12 шестирозрядних
кодових комбінацій у кожній. В одну з них відбирають комбінації, кожна з яких містить 4 «одиниці», а
в іншу – комбінації, що містять 2 «одиниці». Кожній з 12-ти
п’ятирозрядних комбінацій ставлять в однозначну відповідність дві шестирозрядні,
одна з яких містить 4 «одиниці», а інша – 2. При послідовній передачі однакових
п’ятирозрядних комбінацій відповідні їм шестирозрядні комбінації чергуються, за
рахунок чого зберігається незмінність постійної складової. За необхідності для
формування лінійного сигналу постійну складову легко усунути, перетворивши код
у двійково-симетричний, у якому «1» і «0» відображуються різнополярними імпульсами.
Збільшення тактової частоти в ЦСП ІКМ-480 до величини 
компенсується більш
високою перешкодозахищеністю лінійного сигналу дворівневого симетричного коду.
Двадцять шестирозрядних
комбінацій не використовуються для передачі, тому виявлення їх у прийнятому
сигналі вказує на наявність помилок або на порушення синхронізації.
Слід зазначити, що лінійні
сигнали, сформовані на базі кодів nBk є уніполярними. Разом з тим, у цих кодах,
як і при скремблюванні, постійна складова змінюється в невеликих межах. Це дозволяє за
необхідності легко усунути її із сигналу, а потім відновити на прийомі.
Як видно з розглянутого,
перетворення вихідного двійковою коду без зміни основи (у код nBkB) забезпечує використання
необхідної кількості кодових комбінацій з більшої їхньої кількості нового коду.
Інакше кажучи, вводиться надмірність, збільшується кількість тактових
інтервалів у незмінному проміжку часу. Це перетворення і призводить до
збільшення швидкості передачі (тактової частоти) під час використання
алфавітних кодів nBkB.
У ЦСП, що використовують
волоконно-оптичні лінії зв'язку, модуляція оптичного випромінювання
здійснюється дворівневими уніполярними сигналами, тобто використовуються
алфавітні коди nBkB у поєднанні
зі скремблюванням.
Алфавітні коди, у яких 
(багаторівневі коди) забезпечують зниження тактової частоти і
тим самим забезпечують можливість збільшення довжини ділянки регенерації.
Прикладом такого коду є код 4В3Т і
його різновид F0M0T, у яких для передачі
комбінацій двійкового
коду використовується 16 з комбінацій трійкового
коду. Тому надмірність коду складає 
, а коефіцієнт зміни тактової частоти 
. Код 4B3T (FOMOT) використовується в ЦСП ІКМ-480X2.
Розрахункове значення тактової частоти складає 
(реально використовується
). Для формування коду 4В3Т з 27-ми комбінацій трирівневого
коду використовують 6 комбінацій з нульовою цифровою сумою, 10 – з позитивної і
10 – з негативною цифровою сумою. Створюється 2 трійкових алфавіти (моди). У
позитивну моду (М+) входять 6 трійкових комбінацій з нульовою і 10 комбінацій з
негативною цифровою сумою. До складу другого алфавіту (негативна мода – М -)
входять ті самі 6 комбінацій з нульовою і 10 з негативною цифровою сумою.
Комбінації з позитивною і негативною сумою, що відповідають одній і тій самій
комбінації двійкового коду, взаємно інверсні. У табл. 4.3 наведено варіант коду 4В3Т.
Таблиця 4.3
|
Символи
двійкового |
Символи
трійкового коду |
|||||
|
М+ |
М– |
|||||
|
0000 |
0 |
–1 |
+1 |
0 |
–1 |
+1 |
|
0001 |
–1 |
+1 |
0 |
–1 |
+1 |
0 |
|
0010 |
–1 |
0 |
+1 |
–1 |
0 |
+1 |
|
0011 |
+1 |
–1 |
+1 |
–1 |
+1 |
–1 |
|
0100 |
0 |
+1 |
+1 |
0 |
–1 |
–1 |
|
0101 |
0 |
+1 |
0 |
0 |
–1 |
0 |
|
0110 |
0 |
0 |
+1 |
0 |
0 |
–1 |
|
0111 |
–1 |
+1 |
+1 |
+1 |
–1 |
–1 |
|
1000 |
0 |
+1 |
–1 |
0 |
+1 |
–1 |
|
1001 |
+1 |
–1 |
0 |
+1 |
–1 |
0 |
|
1010 |
+1 |
0 |
–1 |
+1 |
0 |
–1 |
|
1011 |
+1 |
0 |
0 |
–1 |
0 |
0 |
|
1100 |
+1 |
0 |
+1 |
–1 |
0 |
–1 |
|
1101 |
+1 |
+1 |
0 |
–1 |
–1 |
0 |
|
1110 |
+1 |
+1 |
–1 |
–1 |
–1 |
+1 |
|
1111 |
+1 |
+1 |
+1 |
–1 |
–1 |
–1 |
Формування чергової трійкової
групи визначається значенням поточної цифрової суми. Якщо вона позитивна, то
передається комбінація з негативної моди, якщо вона негативна або дорівнює нулю,
то передається комбінація з позитивної моди. Діапазон зміни поточної цифрової
суми може змінюватися від -3 до +4. Помилки в прийнятому сигналі виявляються
шляхом контролю меж зміни поточної цифрової суми.
Поява цифрової суми -3 або +4 у
моменти, обумовлені приймальною апаратурою як граничні між комбінаціями трійкового
коду, а також виявлення в прийнятому сигналі забороненої кодової комбінації
000, вказує на порушення синхронізації по кодових комбінаціях.
Більш складним різновидом коду
4В3Т є код FOMOT. Цей код використовує чотири трійкові алфавіти. Діапазон зміни
поточної цифрової суми містить у собі 4 значення: -1; 0; +1; +2, а межі її
зміни при передачі першого і другого символів трійкової комбінації від -2 до
+3. Оптимальний підбір структури трійкових комбінацій у кожному з чотирьох
алфавітів дозволив зменшити діапазон зміни поточної цифрової суми, підвищити
точність контролю правильності передачі і зменшити час виявлення порушення
синхронізації по кодових групах.
У багаторівневих кодах кожної
можливої n-розрядної кодової комбінації двійкового коду ставиться у
відповідність одне з можливих М рівнів багаторівневого сигналу. Тому кількість
розрядів m пов'язано з кількістю
рівнів М співвідношенням 
, а нове значення швидкості передачі (тактової частоти)
зменшується в 
раз 
, де 
і 
– швидкість передачі
сигналу зі «старим» і «новим» кодом відповідно. Таким чином, використання багаторівневих
кодів забезпечує передачу інформації з більшою швидкістю, ніж швидкість передачі
лінійних сигналів.
Прикладом чотирирівневого коду є
код 6B3Q – у якому шестисимвольна комбінація двійкового коду замінюється трисимвольною комбінацією
чотирирівневого коду з дозволеними відносними рівнями +0,5; -0,5; 1,5 і
-1,5. Прикладом п’ятирівневого коду з відносними рівнями 0; +1; +2; -1; -2 є
код 2B1QI, у якому двобітова комбінація замінюється одним символом п’ятіркового
коду.
Застосування багаторівневих кодів
дозволяє передавати цифрові сигнали по аналогових трактах.
Крім розглянутих, існує безліч
кодів інших типів, що не отримали широкого поширення.
