Informatika | Tanulmányok, esszék » Digitális jelek kódolási eljárásai

http://www.doksihu Digitális jelek kódolási eljárásai Kommunikációs csatornán keresztül bináris információt továbbítunk. Ahhoz, hogy a bináris számok az átviteli közegen megjelenjenek, illetve átjussanak, különböző formákat használunk. Digitális átvitel során a logikai 0 és l számjegyeket kell átvinni. Ezen logikai értékek, valamint az átvitelhez használt fizikai tulajdonságok meghatározott szempontok szerniti egymáshoz rendelését kódolásnak nevezzük. Kódolást azért használunk, hogy a kommunikáció során a jelek átvitelét optimálisabban tudjuk megoldani. Egy egyszerű kódolási eljárás a távírókban alkalmazott módszer, ahol a jel megléte a l-nek, a jel hiánya a logikai 0-nak felel meg. A számítógép-hálózatokban ennél bonyolultabb kódolási eljárásokat alkalmaznak, amelyek közül a következő módszereket fogjuk bemutatni: − RS-232-C kódolás, − vissza nem térő kódolás (NRZ), − visszatérő kódolás

(RZ), − nullára vissza nem térő, megszakításos kódolás (NRZI), − Manchester-kódolás, − B differenciális Manchester-kódolás. Az RS-232-C kódolás (nevében a C, a harmadik, javított változatra utal) a logikai 0-hoz a +5 V +12V feszültségtartományt rendeli hozzá, míg a logikai 1-hez a -5V - -12V feszültségtartományt. Az RS-232 nemzetközi változata a CCITT V.24 ajánlása, a kettő egymástól a gyakorlatban elhanyagolható mértékben tér csak el. A számítógép és a terminálok neve ebben a szabványban DTE (Data Terminál Equip-ment), vagyis adatvég berendezés; az adatátviteli berendezéseket pedig DCE-nek (Data CircuitTerminating Equipment) nevezik. Ezt a szabványt tipikusan a számítógépek és modemek közötti kommunikációra fejlesztették ki, de egyéb felhasználási módjai is vannak. Az RS-232 interfész aszimmetrikus átvitelt valósít meg, ami azt jelenti, hogy a jelvezetékeknek van egy közös pontjuk, a földvezeték. Ezzel

ellentétben szimmetrikus átvitel esetén (pl RS-422-A) a jelvezetékeknek nincs közös pontjuk, hanem önálló érpárakon történik a jelek továbbítása, amely érpárban mindkét vezeték független a földelő vezetéktől. Szimmetrikus átvitellel általában nagyobb sebesség érhető el, mint aszimmetrikussal. Az illesztési feladatot megoldó hardvert többféle paraméter szerint lehet beállítani: az adatbitek száma lehet 5, 6, 7 vagy 8 bit; az adó képes automatikus paritásbit generálására; a stopbit is programozható, általában l vagy 2 bitidőre. Az adatátviteli sebesség maximálisan 115 200 bit/s, ami szintén programozható 50 bit/s minimális sebességtől kezdve. A gyakorlatban leginkább használt értékek: 115200 bit/s, 57600 bit/s és 38400 bit/s. http://www.doksihu A 26. ábrán az RS-232-C kódolásnak egy lehetséges jelalakját ábrázoltuk feszültség-idő koordináta rendszerben, ahol 8 az adatbitek száma, l start- és l stopbitet

alkalmaztunk. Az átvitel startbittel kezdődik (lásd: Az átvitel szinkronizálása), majd az adatbitek következnek, ez a jelen példában a 01011001 bináris adat. Ezután a stopbit zárja az átvitelt Ha nincs adatátvitel, akkor a jel értéke folyamatosan a negatív polari-tású állapotban van. Az RS-232 felülettel rendelkező eszközöket kis sebességű adatátvitel esetén használjuk. Ilyen eszközök például a régebbi nyomtatók, az egerek egyes típusai. NRZ - Non Return to Zero - Nullára vissza nem térő, azaz mindig az a feszültség van a vonalon, amit az ábrázolt bit határoz meg. Ez a leginkább gyakori, "természetes" jelforma 32. ábra: NRZ kódolás Ha egy bit 1-es, akkor a feszültség teljes bit idő alatt H szintű, ha 0-ás, akkor L szintű. Két vagy több egymás utáni 1-es bit esetén a feszültség megszakítás nélkül H-ban marad a megfelelő ideig, az egyesek között nem tér vissza 0-ra. Nem túl jó megoldás, mert : magas

egyenfeszültség összetevője van (V/2), nagy sávszélességet igényel 0Hz-től (ha csak csupa 1est vagy csupa 0-át tartalmaz a sorozat) az adatátviteli sebesség feléig (ha sorozat: 10101010.) Polarizált jel Return to Zero - Nullára visszatérő. A nulla a "nyugalmi állapot", 1 bitnél a bitidő első felében a +V, a második felében a jel visszatér a 0-ra: 33. ábra: RZ kódolás http://www.doksihu Az NRZ kódoláshoz képest vannak előnyei: egyenfeszültség összetevője csak V/4, ha az adat csupa 1-est tartalmaz, akkor is vannak jelváltások (szinkronizáció). A legrosszabb a sávszélesség igénye: az maga az adatátviteli sebesség (ha az adatfolyam csupa 1-est tartalmaz). Bárkiben felmerülhet, hogy mi a helyzet a sok nullát tartalmazó sorozat esetében, hiszen ekkor sincsenek jelváltások, azaz a szinkronizáció problémás. Ilyen esetben azt a megoldást választják, hogy az adó pl. minden öt egymást követő nulla után egy 1 értékű

bitet szúr be, amit a vevő automatikusan eltávolít a bitfolyamból. Non Return to Zero Invertive: Nullára nem visszatérő, "megszakadásos". A 0 bitnek nulla szint felel meg. Az 1 értékű bithez vagy nulla vagy +V szint tartozik a következő szabály szerint: ha az előző 1-eshez nulla szint tartozott, akkor +V lesz, ha az előző 1-eshez +V tartozott, akkor 0 szint lesz a bithez rendelt feszültség. 0 bitet követő 1 értékű bit mindig +V feszültségű. 34. ábra: NRZI kódolás Ez a módszer az NRZ kisebb sávszélességét kombinálja a szinkronizálást biztosító kötelező jelváltásokkal, sok nulla esetén itt is használható a bitbeszúrás. Manchester kódolás Ennél jel-átmenet, ugrás jelképezi a biteket, de itt az ugrás irányának is jelentősége van: pl. 0-1 átmenet 1-es bitet, 1-0 átmenet 0-ás bitet jelöl 37. ábra: PE kódolás Akkor, amikor több azonos bit követi egymást, akkor a jelnek a két bit között

"félidőben" vissza kell térnie az eredeti szintre azért, hogy a következő bit idején ugyanolyan irányú átmenet következhessen. A jel detektálásakor, visszaállításakor, az alapfrekvenciás, bit http://www.doksihu értékeket hordozó átmeneteket el kell különíteni a kétszeres frekvenciájú "hamis" átmenetektől (a mai technikában ez nem okoz nehézséget). Mivel az információt ennél a formánál is jel-átmenetek hordozzák, kiválóan alkalmas mágneses adatrögzítéshez is. Mivel minden bitnél van jelváltás, ezért a szinkronizálás nem okoz problémát. Az egyenfeszültségű összetevője nulla. A sok előnyös tulajdonsága mellett az egyetlen hátránya a gyakori jelváltások miatti nagy sávszélessége