Биполярное кодирование - Bipolar encoding

Пример биполярного кодирования, известного как AMI (инверсия альтернативной метки).

В телекоммуникациях биполярное кодирование это тип возврат к нулю (RZ) линейный код, где используются два ненулевых значения, так что тремя значениями являются +, - и ноль. Такой сигнал называется двубинарный сигнал. Стандартные биполярные кодировки предназначены для Балансный по постоянному току, проводя равное количество времени в состояниях + и -.

Причина, по которой биполярное кодирование классифицируется как вернуться к нулю (RZ) состоит в том, что, когда канал с биполярным кодированием не используется, линия поддерживается на постоянном «нулевом» уровне, а когда она передает биты, линия находится либо в состоянии + V, либо в состоянии -V, соответствующем передаваемому двоичному биту. Таким образом, линия всегда возвращается к «нулевому» уровню для обозначения необязательного разделения битов или для обозначения бездействия линии.

Альтернативная инверсия отметок

Одним из видов биполярного кодирования является парный код диспаратности, из которых простейшим примером является инверсия альтернативных знаков. В этом коде двоичный 0 кодируется как ноль вольт, как в униполярное кодирование, тогда как двоичная 1 поочередно кодируется как положительное напряжение или отрицательное напряжение. Название возникло потому, что в контексте Т-авианосец двоичная «1» называется «меткой», а двоичная «0» называется «пробелом».[1]

Повышение напряжения

Использование биполярного кода предотвращает значительное накопление ОКРУГ КОЛУМБИЯ, так как положительные и отрицательные импульсы в среднем равны нулю вольт. Небольшая составляющая постоянного тока или ее отсутствие считается преимуществом, потому что в этом случае кабель можно использовать на больших расстояниях и для передачи энергии для промежуточного оборудования, такого как линия. повторители.[2] Компонент постоянного тока может быть легко и дешево удален до того, как сигнал достигнет схемы декодирования.

Синхронизация и нули

Биполярное кодирование предпочтительнее невозврат к нулю всякий раз, когда требуются переходы сигналов для поддержания синхронизации между передатчиком и приемником. Другие системы должны синхронизироваться с использованием какой-либо формы внеполосной связи или добавить кадровая синхронизация последовательности, которые не передают данные в сигнал. Эти альтернативные подходы требуют либо дополнительной среды передачи для тактового сигнала, либо потери производительности из-за накладных расходов соответственно. Биполярное кодирование часто является хорошим компромиссом: запуски одного кода не вызовут недостатка переходов.

Однако длинные последовательности нулей остаются проблемой. Длинные последовательности нулевых битов не приводят к переходам и потере синхронизации. Там, где частые переходы необходимы, кодирование с самосинхронизацией, например возврат к нулю или что-то еще более сложное линейный код могут быть более подходящими, хотя они приводят к значительным накладным расходам.

Кодирование широко использовалось в первом поколении PCM сетей, и все еще часто встречается в старых мультиплексирование оборудования сегодня, но успешная передача зависит от отсутствия длинных серий нулей.[3]Для обеспечения синхронизации не следует отправлять более 15 нулей подряд.

Есть два популярных способа гарантировать, что когда-либо будет отправлено не более 15 последовательных нулей: сигнализация с украденным битом и немного набивки.

T-carrier использует сигнализацию с отобранными битами: младший бит байта просто принудительно устанавливается в "1", когда это необходимо.

Модификация бита 7 вызывает изменение голоса, которое не может быть обнаружено человеческим ухом, но это недопустимое повреждение потока данных. Каналы данных требуются для использования какой-либо другой формы вставки импульсов,[2] например, всегда устанавливать бит 8 в «1», чтобы поддерживать достаточную плотность единиц. Конечно, это снижает эффективную пропускную способность до 56 кбит / с на канал.[4]

Если характеристики входных данных не соответствуют шаблону, согласно которому каждый восьмой бит равен «1», кодер, использующий альтернативную инверсию меток, добавляет «1» после семи последовательных нулей для поддержания синхронизации. На стороне декодера эта дополнительная «1», добавленная кодером, удаляется, восстанавливая правильные данные. При использовании этого метода данные, передаваемые между кодером и декодером, в среднем длиннее исходных данных менее чем на 1%.

Обнаружение ошибок

Еще одно преимущество биполярного кодирования по сравнению с униполярным: обнаружение ошибок. В примере с Т-несущей биполярные сигналы регенерируются через равные промежутки времени, так что сигналы, уменьшающиеся с расстоянием, не просто усиливаются, но обнаруживаются и воссоздаются заново. Ослабленные сигналы, искаженные шумом, могут вызвать ошибки, метка интерпретируется как ноль, а ноль - как положительная или отрицательная метка. Каждая однобитовая ошибка приводит к нарушению правила биполярности. Каждый такой биполярное нарушение (BPV) указывает на ошибку передачи. (Местоположение BPV не обязательно является местоположением исходной ошибки).

Другие схемы кодирования T1

Основная статья: Измененный код AMI

Для каналов данных, чтобы избежать необходимости всегда устанавливать бит 8 в 1, как описано выше, другие схемы кодирования T1 (Измененные коды AMI ) обеспечивают регулярные переходы независимо от передаваемых данных. Таким образом достигается скорость передачи данных 64 кбит / с на канал. B8ZS это новый формат для Северной Америки, где HDB3 - это исходный тип кодирования строк, используемый в Европе и Японии.

Также используется очень похожая схема кодирования с перевернутыми логическими позициями, которую часто называют псевдотерминальное кодирование. В остальном эта кодировка идентична.

Историческое использование

B-MAC, и практически все члены семьи Мультиплексированные аналоговые компоненты Семейство телевизионных передач используется Дуобинарный для кодирования цифрового звука, телетекста, скрытых субтитров и выборочного доступа для распространения. Из-за того, как Duobinary был соединен с NICAM Как и в случае с цифровыми аудиоподсистемами семейства MAC, сокращение объема данных до 50% стало возможным как в стереофоническом, так и в монофоническом режимах передачи. По крайней мере, с некоторыми системами передачи данных дуобинарный может выполнять сокращение данных без потерь, хотя на практике это редко используется.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ "сигнал инверсии альтернативной метки (AMI)", Глоссарий ATIS Telecom 2000, последнее обновление 28 февраля 2001 г., дата обращения 25 января 2007 г. В архиве 9 июня 2007 г. Wayback Machine
  2. ^ «Все, что вы хотели знать о T1, но боялись спросить», Боб Вахтель, получено 25 января 2007 г.
  3. ^ Telecom Dictionary, получено 25 января 2007 г.