کدگذاری دیجیتال به دیجیتال

کدگذاری دیجیتال به دیجیتال

علت تنوع در روش های کد گذاری،معیارهای مختلف مورد نظر در کاربردهای گوناگون است.برخی از این معیارها عبارت اند از:

1. نرخ ارسال بیت بالاتر
2. حل مشکل همگام سازی(رشته های طولانی یک یا صفر باعث گم شدن ساعت نشود)
3. کاهش یا حذف مولفه DC (چون اغلب کانال های واقعی DC را عبور نمی دهند)
4. مقاومت بیشتر(تآثیر پذیری کمتر) در مقابل نویز

در شکل ۱،روش های مختلف کدگذاری دیجیتال را طبقه بندی کرده ایم.پلاریته سمبل های یک سیگنال به مثبت یا منفی بودن(و احتمالا صفر بودن) ولتاژهای سیگنال ربط دارد.در حالت تک قطبی فقط یک پلاریته داریم (یا پالس های مثبت و یا پالس های منفی)،اما در حالت های قطبی و دو قطبی هم از پالس های مثبت و هم از پالس های منفی استفاده می شود که تفاوت این دو را ذکر خواهیم کرد.حرفI به معنی معکوس ،حرفM به معنی منطق یک ،حرفS به معنی منطق صفر، و حرف L به معنی سطح به کار رفته است،دقت کنید حرف Z معرف سطح ولتاژ صفر است،در حالی که S بیانگر منطق صفر می باشد.

شکل ۱ انواع روشهای کدگذاری دیجیتال به دیجیتال

۱- کد گذاری تک قطبی

فقط ولتاژ صفر و ولتاژ مثبت (یا منفی) داریم.ولتاژ صفر برای نمایش سطح منطقی صفر و ولتاژ مثبت(یا منفی) برای نمایش سطح منطقی یک به کار می رود(و یا برعکس).در شکل۲ ولتاژ مثبت،برای نمایش سطح منطقی یک به کار رفته است.

شکل۲ کدگذاری تک قطبی

۲- کد گذاری قطبی

در این روش، هم ولتاژهای مثبت و هم ولتاژهای منفی وجود دارند و بنابراین مولفه DC سیگنال کاهش می یابد.

۲-۱- کد گذاری قطبی به روش NRZ

این روش کد گذاری به سه صورت NRZ-L، NRZ-I(NRZ-M)و NRZ-S پیاده سازی می شود که به ترتیب شرح داده خواهند شد.

روش NRZ-L مبتنی برسطح است و در ان سطح ولتاژ مثبت بیانگر منطق صفر و پلاریته منفی بیانگر منطق یک است (یا برعکس). به شکل ۳(الف) نگاه کنید.

روش NRZ-I مبتنی بر لبه است و حرف I نشان می دهد که اگردرابتدای بیت،پلاریته سیگنال معکوس شود آن بیت دارای منطق یک است (به همین دلیل به آن NRZ-M هم می گویند که حرف M کلمه Mark را تداعی می کند)و چنانچه در ابتدای فاصله زمانی بیت تغییر سطح نداشته باشیم،آن بیت دارای منطق صفر خواهد بود. به شکل ۳(ب) نگاه کنید.در NRZ-Sمنطق صفر و یک برعکس است و در ابتدای بیت صفر،لبه خواهیم داشت.

روش های NRZ-I و NRZ-S روش های تفاضلی محسوب می شوند و چوناحتمال شناسایی گذار در حضور نویز بالاست،روش های تفاضلی در برابر نویز تاثیرپذیری کمتر دارند.

شکل ۳ (الف( کدگذاری NRZ-L (ب) کدگذاری NRZ-M (NRZ-I)

۲-۲- کد گذاری قطبی به روش RZ

عیب روش های NRZ این است که رشته طولانی مثلا صفر(۰۰۰۰۰…۰) موجب می شود که سطح سیگنال ثابت بماند و در تشخیص با مشکل رو به رو می شویم. البته برای همگام سازی،می توان سیگنال ساعت را جداگانه ارسال کرد که هزینه بالایی دارد.راه حل بهتر،استفاده از سیگنال RZ است که ساعت را درون خود اطلاعات گنجانده است و تغییر حالت وسط هر بیت همان ساعت همگام سازی است.به شکل ۴-۱۷ نگاه کنید.

شکل ۴ کدگذاری RZ

۲-۳- کدگذاری قطبی به روش Biphase

در این روش،همانند روش RZ،یک تغییر حالت در وسط هر بیت وجود دارد و بنابراین امان استخراج ساعت همگام سازی در گیرنده وجود دارد اما بر خللاف روش RZ فقط تغییر حالت بین ولتاژ مثبت و منفی است(نه ولتاژ ۰) و در نتیجه سطح DC سیگنال صفر است. این روش کدگذاری به دو روش زیر تقسیم می شود:

• روش منچستر
• منچستر تفاضلی

شکل های ۵ و۶ این دو روش را نشان می دهند. در روش منچستر سطح سیگنال،منطق صفر یا یک را مشخص میکند و در روش منچستر تفاضلی وجود یا عدم وجود تغییر سطح در شروع بیت،به معنای صفر بودن بیت است.کدگذاری منچستر در شبکه Ethernetشرکت Xerox و کد گذاری منچستر تفاضلی در شبکه های Token Ring شرکت IBM مورد استفاده قرار گرفته اند که نشان دهنده محبئبیت این دو روش است.

شکل ۵ کدگذاری منچستر

شکل ۶ کدگذاری منچستر تفاضلی

این کد گذاری مانند RZ چند سطحی محسوب می شود.چون هم سطح ولتاژ مثبت،هم صفر و هم سطح ولتاژ منفی در آن دیده می شود اما در اینجا بر خلاف روش RZ، از سطح ولتاژ ۰ نیز برای منطق ۰ یا ۱ استفاده می شود.در ادامه،چهار روش مهم دو قطبی مورد بررسی قرار خواهد گرفت.

۳-۱- کدگذاری دو قطبی AMI

در این روش کدگذاری،مطابق شکل ۷، سطح ولتاژ صفر بیانگر منطق صفر است.منطق یک با پلاریته مثبت شروع شده و یک در میان منفی و مثبت می شود.

شکل ۷ کدگذاری AMI

۳-۲- کدگذاری دو قطبی شبه سه تایی

این روش همانند AMI است،فقط با این تفاوت که منطق صفر و یک بر عکس آن روش می باشد.به شکل ۸ نگاه کنید. ارزیابی این روش شبیه AMIاست.

شکل ۸ کدگذاری شبه سه تایی

نکته:در کدگذاری های نظیر AMI،علی رغم حل مشکل نرخ ارسال بیت،مجددا مشکل رشته طولانی صفر وجود دارد و عمل همگام سازی دچار اشکال می شود.از طرف دیگر در کد گذاری های نظیر منچستر و RZ مشکل همگام سازی وجود ندارد،اما پهنای باند هدر می رود.با توجه به اهمیت زیاد نرخ ارسال بیت،برای حل مشکل همگام سازی روش AMI،دو کد گذاری دیگر طراحی شده است که در ادامه به تشریح آن ها خواهیم پرداخت.

۳-۳- کدگذاریB8ZS

این روش که در آمریکای شمالی طراحی شده، اصولا همان AMI است،با این تفاوت که برای حل مشکل همگام سازی رشته طولانی صفرها،هرگاه هشت صفر پشت سر هم پیدا شود،کدگذاری B8ZS به جای ۸ صفر،یک الگو به شکل زیر را جایگزین می کند.به الگوی جایگزین،الگوی تناقص یا تخطی نیز گفته می شود.توجه کنید که در AMI ،یک ها یک در میان مثبت و منفی می شوند و بنابراین در الگوی جایگزین دو تناقص وجود دارد (دو مثبت و دو منفی متوالی).به شکل شماره ۹ (الف) توجه کنید.این شکل حالتی را نشان می دهد که پلاریته یک قبلی مثبت باشد و شکل شماره ۹ (ب) حالتی را نشان می دهد که پلاریته یک قیلی منفی باشد.

شکل ۹ الگوی جایگزینی در روش B8ZS

۳-۴- کدگذاری HDB3

اساس این روش که در دراروپا و ژاپن طراحی شده است نیز، بر مبنای روشAMI است،با این تفاوت که این استاندارد چهار صفر پشت سر هم(بر خلاف عدد ۳درون نامش!)را با یک الگوی تناقض به شرح زیر جایگزین می کند.به شکل شماره ۱۰ توجه کنید.شکل شماره ۱۰ (الف)حالتی را نشان می دهد که تعداد یک ها از آخرین جایگزینی قبلی زوج باشد و شکل شماره ۱۰ (ب) حالتی را نشان می دهد که تعداد یک ها از آخرین جایگزینی قبلی فرد باشد.(دایره ها پلاریته یک قبلی را نشان می دهند). ارزیابی این روش شبیه B8ZS است.

شکل ۱۰ الگوی جایگزینی در روش HDB3

برای اطلاع از فن آوری های نوین ارتباطی شبکه های وایرلس و ماکرویو و مراکز تلفنی تحت شبکه از کانال تلگرامی ما به آدرسهای Wireless_tech@و Voip_Tech@  دیدن فرمایید.