1. Общие понятия физического кодирования. Классификация сигналов импульсно-кодовой модуляции. Манчестерский код

0 10 110 0 0
+и ___________ __
.и------ -- I— --
Рис. 9.8. Пример манчестерского кодирования
Достоинства манчестерского кодирования:
1. В начале каждого такта может происходить служебный перепад сигнала, если нужно представить несколько единиц или нулей подряд. Так как сигнал изменяется по крайней мере один раз за такт передачи одного бита данных, то манчестерский код обладает хорошими самосинхроиизи-рующими свойствами.

• 
  2. Важная характеристика манчестерского кода - отсутствие у сигнала постоянной составляющей при передаче длинной последовательности единиц или нулей. Благодаря этому передатчики и приемники можно развязать гальванически с помощью импульсных трансформаторов.
  
• 
  3. Спектр сигнала содержит только две частотные составляющие. Для десятимегабитового протокола это 10 МГц при передаче последовательности одних нулей или единиц и 5 МГц при их чередовании. Поэтому все другие частоты можно удалить с помощью полосовых фильтров.
  
• 
  4. Биполярное кодирование с альтернативной инверсией. Одной из модификаций метода NRZ является метод биполярного кодирования с альтернативной инверсией (Bipolar Alternate Mark Inversion - AMI) (рис. 9.9). В биполярном коде данные представлены полным импульсом или же его частью - фронтом. Код AMI использует следующие представления битов:
  
• 
  0 - нулевым напряжением (0 В);
  
• 
  1- поочередно значениями -U или +U (В).
  

Рис. 9.9. Пример АМ1-кодирования
Код AMI отличается от классического манчестерского кода тем, что он не зависит от перемены мест двух проводов кабеля. Особенно это удобно в случае, когда для связи применяется витая пара, провода которой легко перепутать. Именно этот код используется в одной из самых известных сетей Token-Ring компании IBM.
При передаче чередующихся единиц и нулей основная гармоника ^ имеет частоту N/4 Гц. Код AMI предоставляет также некоторые возможности по распознаванию ошибочных сигналов. Так, нарушение строгого чередования полярности сигналов говорит о ложном импульсе или исчезновении в линии связи корректного импульса. Сигнал с некорректной полярностью называется запрещенным сигналом (signal violation). Однако постоянная составляющая может присутствовать, например, при передаче длинной последовательности единиц или нулей. Недостатком кода является ограничение на плотность нулей в потоке данных, поскольку длинные последовательности нулей ведут к потере синхронизации.
В коде AMI используется не два, а три уровня сигнала на линии связи. Дополнительный уровень требует увеличения мощности передатчика примерно на 3 дБ для обеспечения той же достоверности приема битов на линии, что является общим недостатком кодов с несколькими состояниями сигнала по сравнению с кодами, которые различают только два состояния.
Кроме того, спектр у него шире, чем у потенциальных кодов. Так, при передаче всех нулей или единиц частота основной гармоники кода будет равна АТц, 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.