सिग्नल कोडिंग. केबलिंग मानके उघडा. मूलभूत संकल्पना: कोडिंग पद्धती, ट्रान्समिशन स्कीम, सिग्नल स्पेक्ट्रम, सिंगल-साइडबँड आणि डबल-साइडबँड सिग्नल

येथे डिजिटल कोडिंगसंभाव्य आणि पल्स कोड वेगळ्या माहितीसाठी वापरले जातात.

संभाव्य कोडमध्ये, तार्किक आणि शून्य दर्शवण्यासाठी सिग्नलचे केवळ संभाव्य मूल्य वापरले जाते आणि त्याचे थेंब, जे संपूर्ण डाळी बनवतात, विचारात घेतले जात नाहीत. पल्स कोड तुम्हाला बायनरी डेटा एका विशिष्ट ध्रुवीयतेच्या पल्स म्हणून किंवा नाडीचा भाग म्हणून दर्शवू देतात - विशिष्ट दिशेने संभाव्य फरक.

डिजिटल कोडिंग पद्धतींसाठी आवश्यकता

वेगळी माहिती प्रसारित करण्यासाठी आयताकृती डाळी वापरताना, एकाच वेळी अनेक उद्दिष्टे साध्य करणारी कोडिंग पद्धत निवडणे आवश्यक आहे:

त्याच बिट दराने, परिणामी सिग्नलची सर्वात लहान स्पेक्ट्रम रुंदी होती;

ट्रान्समीटर आणि रिसीव्हर दरम्यान सिंक्रोनाइझेशन प्रदान केले;

चुका ओळखण्याची क्षमता आहे;

त्याच्या अंमलबजावणीचा खर्च कमी होता.

सिग्नलचा एक संकुचित स्पेक्ट्रम एकाच ओळीवर (समान बँडविड्थसह) उच्च डेटा हस्तांतरण दर प्राप्त करण्यास अनुमती देतो. याव्यतिरिक्त, सिग्नल स्पेक्ट्रममध्ये डीसी घटक नसणे आवश्यक असते, म्हणजेच ट्रान्समीटर आणि रिसीव्हर दरम्यान डीसी करंटची उपस्थिती. विशेषतः, विविध ट्रान्सफॉर्मर गॅल्व्हॅनिक आयसोलेशन सर्किट्सचा वापर थेट विद्युत् प्रवाहास प्रतिबंधित करते.

ट्रान्समीटर आणि रिसीव्हरचे सिंक्रोनाइझेशन आवश्यक आहे जेणेकरुन रिसीव्हरला नक्की कळेल की त्याला कोणत्या वेळी वाचण्याची आवश्यकता आहे नवीन माहितीकम्युनिकेशन लाइनवरून. ही समस्या नेटवर्कमध्ये सोडवणे अधिक कठीण आहे त्यापेक्षा जवळ असलेल्या उपकरणांमधील डेटाची देवाणघेवाण करताना, उदाहरणार्थ, संगणकाच्या अंतर्गत युनिट्समध्ये किंवा संगणक आणि प्रिंटर दरम्यान. वर क्र लांब अंतरवेगळ्या क्लॉक कम्युनिकेशन लाइन (आकृती) वर आधारित योजना चांगली कार्य करते, जेणेकरून घड्याळाची नाडी येण्याच्या क्षणी डेटा लाइनमधून माहिती काढून टाकली जाते. नेटवर्क्समध्ये, केबल्समधील कंडक्टरच्या वैशिष्ट्यांच्या विषमतेमुळे या योजनेच्या वापरामुळे अडचणी येतात. लांब अंतरावर, असमान सिग्नल प्रसार गतीमुळे घड्याळाची नाडी इतकी उशीरा किंवा संबंधित डेटा सिग्नलच्या आधी पोहोचू शकते की डेटा बिट वगळला जातो किंवा पुन्हा वाचला जातो. नेटवर्क्स क्लॉक पल्स वापरण्यास नकार देण्याचे आणखी एक कारण म्हणजे महागड्या केबल्समध्ये कंडक्टर वाचवणे.

म्हणून, नेटवर्क तथाकथित सेल्फ-सिंक्रोनाइझिंग कोड वापरतात, ज्याचे सिग्नल ट्रान्समीटरसाठी कोणत्या वेळी पुढील बिट ओळखणे आवश्यक आहे (किंवा अनेक बिट्स, जर कोड दोनपेक्षा जास्त सिग्नल स्थितींवर केंद्रित असेल तर) सूचना देतात. ). सिग्नलमधील कोणताही तीव्र बदल - तथाकथित किनार - ट्रान्समीटरसह रिसीव्हर सिंक्रोनाइझ करण्यासाठी एक चांगला संकेत म्हणून काम करू शकतो.

वाहक सिग्नल म्हणून साइनसॉइड्स वापरताना, परिणामी कोडमध्ये स्वयं-सिंक्रोनाइझेशनची मालमत्ता असते, कारण वाहक वारंवारतेचे मोठेपणा बदलल्याने प्राप्तकर्त्याला इनपुट कोड दिसण्याचा क्षण निर्धारित करण्यास अनुमती मिळते.

भौतिक स्तराचा वापर करून विकृत डेटा ओळखणे आणि दुरुस्त करणे कठीण आहे, म्हणून बहुतेकदा हे कार्य वरच्या प्रोटोकॉलद्वारे केले जाते: चॅनेल, नेटवर्क, वाहतूक किंवा अनुप्रयोग. दुसरीकडे, भौतिक स्तरावरील त्रुटी ओळखणे वेळेची बचत करते, कारण प्राप्तकर्ता फ्रेम पूर्णपणे बफरमध्ये ठेवण्याची वाट पाहत नाही, परंतु जेव्हा तो फ्रेममधील चुकीचे बिट्स ओळखतो तेव्हा ते लगेच काढून टाकतो.

एन्कोडिंग पद्धतींच्या आवश्यकता परस्परविरोधी आहेत, म्हणून खाली चर्चा केलेल्या प्रत्येक लोकप्रिय डिजिटल एन्कोडिंग पद्धतीचे इतरांच्या तुलनेत स्वतःचे फायदे आणि तोटे आहेत.

शून्यावर परत न येता संभाव्य कोड

अंजीर मध्ये. 2.16 पूर्वी नमूद केलेली संभाव्य कोडिंग पद्धत दर्शवते, ज्याला शून्यावर परत न येता कोडिंग देखील म्हणतात (NonReturntoZero, NRZ). आडनाव हे वस्तुस्थिती प्रतिबिंबित करते की एक क्रम प्रसारित करताना, घड्याळाच्या चक्रादरम्यान सिग्नल शून्यावर परत येत नाही (जसे आपण खाली पाहू, इतर एन्कोडिंग पद्धतींमध्ये या प्रकरणात शून्यावर परत येते). NRZ पद्धत अंमलात आणण्यासाठी सोपी आहे, त्यात चांगली त्रुटी ओळख आहे (दोन तीव्र भिन्न संभाव्यतेमुळे), परंतु स्व-समक्रमणाची मालमत्ता नाही. एक किंवा शून्याचा दीर्घ क्रम प्रसारित करताना, लाइनवरील सिग्नल बदलत नाही, म्हणून डेटा पुन्हा वाचणे आवश्यक असताना प्राप्तकर्ता इनपुट सिग्नलवरून वेळेत निश्चित करू शकत नाही. उच्च-सुस्पष्टता घड्याळ जनरेटरसह, प्राप्तकर्ता डेटा संकलनाच्या क्षणी चूक करू शकतो, कारण दोन जनरेटरची वारंवारता कधीही पूर्णपणे एकसारखी नसते. म्हणून, उच्च डेटा दरांवर आणि एक किंवा शून्याच्या लांब अनुक्रमांवर, लहान घड्याळ जुळण्यामुळे संपूर्ण घड्याळ चक्रात त्रुटी येऊ शकते आणि त्यानुसार, चुकीचे बिट मूल्य वाचले जाऊ शकते.

एनआरझेड पद्धतीचा आणखी एक गंभीर तोटा म्हणजे कमी-फ्रिक्वेंसी घटकाची उपस्थिती आहे जी एक किंवा शून्याचे दीर्घ अनुक्रम प्रसारित करताना शून्यापर्यंत पोहोचते. यामुळे, प्राप्तकर्ता आणि स्त्रोत यांच्यात थेट गॅल्व्हनिक कनेक्शन प्रदान न करणारे अनेक संप्रेषण चॅनेल या प्रकारच्या कोडिंगला समर्थन देत नाहीत. परिणामी, मध्ये शुद्ध स्वरूप NRZ कोड नेटवर्कमध्ये वापरला जात नाही. तरीसुद्धा, त्याचे विविध बदल वापरले जातात, जे NRZ कोडचे खराब स्व-सिंक्रोनाइझेशन आणि स्थिर घटकाची उपस्थिती दोन्ही दूर करतात. NRZ कोडची आकर्षकता, ज्यामुळे तो सुधारणे फायदेशीर ठरते, ही बऱ्यापैकी कमी मूलभूत वारंवारता fo आहे, जी N/2 Hz च्या बरोबरीची आहे, मागील विभागात दर्शविल्याप्रमाणे. इतर एन्कोडिंग पद्धतींमध्ये, जसे की मँचेस्टर, मूलभूत हार्मोनिकची वारंवारता जास्त असते.

पर्यायी उलथापालथ सह द्विध्रुवीय कोडिंग पद्धत

NRZ पद्धतीतील बदलांपैकी एक म्हणजे पर्यायी उलथापालथ असलेली द्विध्रुवीय कोडींग पद्धत (बायपोलर अल्टरनेट मार्क इनव्हर्शन, AMI). ही पद्धत (Fig. 2.16, b) तीन संभाव्य पातळी वापरते - नकारात्मक, शून्य आणि सकारात्मक. तार्किक शून्य एन्कोड करण्यासाठी, शून्य संभाव्यता वापरली जाते आणि तार्किक एकतर सकारात्मक संभाव्यतेने किंवा नकारात्मक एकाद्वारे एन्कोड केले जाते, प्रत्येक नवीन युनिटची संभाव्यता मागील एकाच्या संभाव्यतेच्या विरुद्ध असते.

AMI कोड अंशतः डीसी काढून टाकतो आणि NRZ कोडमध्ये अंतर्निहित स्व-सिंक्रोनाइझेशन समस्यांचा अभाव. एकाच्या लांब क्रम प्रसारित करताना हे उद्भवते. या प्रकरणांमध्ये, रेषेवरील सिग्नल हा एनआरझेड कोड सारख्याच स्पेक्ट्रमसह बहु-ध्रुवीय डाळींचा क्रम असतो, पर्यायी शून्य आणि एक प्रसारित करतो, म्हणजेच स्थिर घटकाशिवाय आणि मूलभूत हार्मोनिक N/2 Hz ( जेथे N हा डेटा ट्रान्सफरचा बिट दर आहे). एएमआय कोड तसेच एनआरझेड कोडसाठी शून्यांचे दीर्घ अनुक्रम धोकादायक आहेत - सिग्नल शून्य मोठेपणाच्या स्थिर संभाव्यतेमध्ये बदलतो. म्हणून, एएमआय कोडमध्ये आणखी सुधारणा आवश्यक आहे, जरी कार्य सरलीकृत केले गेले आहे - जे काही शिल्लक आहे ते शून्यांच्या अनुक्रमांना सामोरे जाणे आहे.

सर्वसाधारणपणे, एका ओळीवर वेगवेगळ्या बिट कॉम्बिनेशनसाठी, AMI कोड वापरल्याने NRZ कोडच्या तुलनेत सिग्नल स्पेक्ट्रम कमी होतो आणि त्यामुळे उच्च रेषेची क्षमता असते. उदाहरणार्थ, पर्यायी आणि शून्य प्रसारित करताना, मूलभूत हार्मोनिक fo ची वारंवारता N/4 Hz असते. AMI कोड चुकीचे सिग्नल ओळखण्यासाठी काही क्षमता देखील प्रदान करतो. अशाप्रकारे, सिग्नल ध्रुवीयतेच्या कठोर बदलाचे उल्लंघन चुकीची नाडी किंवा रेषेतून योग्य नाडी गायब झाल्याचे सूचित करते. चुकीच्या ध्रुवीयतेसह सिग्नलला सिग्नललव्हॉयलेशन म्हणतात.

AMI कोड ओळीवर दोन नव्हे तर तीन सिग्नल पातळी वापरतो. अतिरिक्त लेयरला ओळीवर समान बिट फिडेलिटी प्रदान करण्यासाठी अंदाजे 3 dB ची ट्रान्समीटर पॉवर वाढवणे आवश्यक आहे, जे फक्त दोन राज्यांमध्ये फरक करणाऱ्या कोडच्या तुलनेत एकाधिक सिग्नल स्थिती असलेल्या कोडचा एक सामान्य गैरसोय आहे.

एकावर उलथापालथ असलेला संभाव्य कोड

एएमआय सारखा कोड आहे, परंतु फक्त दोन सिग्नल पातळीसह. शून्य प्रसारित करताना, ते मागील चक्रामध्ये सेट केलेली संभाव्यता प्रसारित करते (म्हणजे ते बदलत नाही), आणि एक प्रसारित करताना, संभाव्यता विरुद्धच्या चक्रामध्ये उलट केली जाते. या कोडला एकावर उलटा असलेला संभाव्य कोड म्हणतात

(NonReturntoZerowithonesInverted,NRZI). हा कोड अशा प्रकरणांमध्ये सोयीस्कर आहे जेथे तिसऱ्या सिग्नल पातळीचा वापर अत्यंत अवांछित आहे, उदाहरणार्थ ऑप्टिकल केबल्समध्ये, जेथे दोन सिग्नल स्थिती सातत्याने ओळखल्या जातात - प्रकाश आणि अंधार. AMI आणि NRZI सारखे संभाव्य कोड सुधारण्यासाठी दोन पद्धती वापरल्या जातात. पहिली पद्धत स्त्रोत कोडमध्ये तार्किक असलेले अनावश्यक बिट जोडण्यावर आधारित आहे. साहजिकच, या प्रकरणात, शून्याच्या दीर्घ क्रमांमध्ये व्यत्यय येतो आणि कोड कोणत्याही प्रसारित डेटासाठी स्वयं-समक्रमित होतो. स्थिर घटक देखील अदृश्य होतो, याचा अर्थ सिग्नल स्पेक्ट्रम आणखी संकुचित होतो. परंतु ही पद्धत रेषेची उपयुक्त क्षमता कमी करते, कारण वापरकर्ता माहितीची अनावश्यक युनिट्स वाहून नेली जात नाहीत. दुसरी पद्धत प्रारंभिक माहितीच्या प्राथमिक "मिश्रण" वर आधारित आहे जेणेकरुन रेषेवरील एक आणि शून्य दिसण्याची संभाव्यता जवळ येईल. अशी ऑपरेशन करणारी उपकरणे किंवा ब्लॉक्सना स्क्रॅम्बलर्स (स्क्रॅम्बल-डंप, अव्यवस्थित असेंबली) म्हणतात. स्क्रॅम्बलिंग करताना, एक सुप्रसिद्ध अल्गोरिदम वापरला जातो, म्हणून प्राप्तकर्ता, बायनरी डेटा प्राप्त करून, तो डिसकॅम्बलरकडे प्रसारित करतो, जो मूळ बिट क्रम पुनर्संचयित करतो. या प्रकरणात, जादा बिट ओळीवर प्रसारित केले जात नाहीत. दोन्ही पद्धती भौतिक कोडिंग ऐवजी तार्किक संदर्भित करतात, कारण ते रेषेवरील सिग्नलचा आकार निर्धारित करत नाहीत. पुढील भागात त्यांचा अधिक तपशीलवार अभ्यास केला जाईल.

द्विध्रुवीय नाडी कोड

संभाव्य कोड्स व्यतिरिक्त, नेटवर्कमध्ये पल्स कोड देखील वापरला जातो, जेव्हा डेटा संपूर्ण नाडीद्वारे किंवा त्याच्या भागाद्वारे दर्शविला जातो - एक किनार. या दृष्टिकोनाचा सर्वात सोपा केस द्विध्रुवीय नाडी कोड आहे, ज्यामध्ये एक ध्रुवीयतेच्या नाडीद्वारे दर्शविला जातो आणि शून्य दुसर्याद्वारे दर्शविला जातो (चित्र 2.16, c). प्रत्येक नाडी अर्धा बीट टिकते. अशा कोडमध्ये उत्कृष्ट स्व-सिंक्रोनाइझिंग गुणधर्म आहेत, परंतु एक स्थिर घटक उपस्थित असू शकतो, उदाहरणार्थ, एक किंवा शून्याचा दीर्घ क्रम प्रसारित करताना. याव्यतिरिक्त, त्याचा स्पेक्ट्रम संभाव्य कोडपेक्षा विस्तृत आहे. अशा प्रकारे, सर्व शून्य किंवा एक प्रसारित करताना, कोडच्या मूलभूत हार्मोनिकची वारंवारता N Hz सारखी असेल, जी NRZ कोडच्या मूलभूत हार्मोनिकपेक्षा दोन पट जास्त आणि AMI कोडच्या मूलभूत हार्मोनिकपेक्षा चार पट जास्त आहे. alternating ones आणि zeros प्रसारित करताना. त्याच्या खूप विस्तृत स्पेक्ट्रममुळे, द्विध्रुवीय नाडी कोड क्वचितच वापरला जातो.

मँचेस्टर कोड

IN स्थानिक नेटवर्कअलीकडे पर्यंत, सर्वात सामान्य कोडिंग पद्धत तथाकथित मँचेस्टर कोड होती (चित्र 2.16, d). हे इथरनेट आणि टोकनरिंग तंत्रज्ञानामध्ये वापरले जाते.

मँचेस्टर कोड संभाव्य फरक वापरतो, म्हणजे, नाडीची किनार, एक आणि शून्य एन्कोड करण्यासाठी. मँचेस्टर एन्कोडिंगसह, प्रत्येक माप दोन भागांमध्ये विभागलेला आहे. प्रत्येक घड्याळ चक्राच्या मध्यभागी उद्भवणाऱ्या संभाव्य थेंबांद्वारे माहिती एन्कोड केली जाते. कमी सिग्नल पातळीपासून उच्च पातळीपर्यंत एका काठाने एकक एन्कोड केले जाते आणि शून्याला उलट काठाने एन्कोड केले जाते. प्रत्येक घड्याळाच्या चक्राच्या सुरूवातीस, तुम्हाला एका ओळीत अनेक किंवा शून्य दर्शविण्याची आवश्यकता असल्यास ओव्हरहेड सिग्नल ड्रॉप होऊ शकतो. एका डेटा बिटच्या ट्रान्समिशन सायकलमध्ये किमान एकदा सिग्नल बदलत असल्याने, उदा. मँचेस्टर कोडमध्ये चांगले सेल्फ-सिंक्रोनाइझिंग गुणधर्म आहेत. मँचेस्टर कोडची बँडविड्थ द्विध्रुवीय नाडीपेक्षा कमी आहे. यात स्थिर घटक देखील नसतो आणि सर्वात वाईट परिस्थितीत मूलभूत हार्मोनिकची वारंवारता N Hz असते आणि सर्वोत्तम बाबतीत (पर्यायी आणि शून्य प्रसारित करताना) ते समान असते. N / 2 Hz पर्यंत, AMI किंवा NRZ कोडसह. सरासरी, मँचेस्टर कोडची बँडविड्थ द्विध्रुवीय पल्स कोडच्या तुलनेत दीडपट कमी असते आणि मूलभूत हार्मोनिक 3N/4 च्या मूल्याभोवती चढ-उतार होते. द्विध्रुवीय पल्स कोडपेक्षा मँचेस्टर कोडचा आणखी एक फायदा आहे. नंतरचे डेटा ट्रान्समिशनसाठी तीन सिग्नल पातळी वापरते, तर मँचेस्टर एक दोन वापरते.

संभाव्य कोड 2B1 प्र

अंजीर मध्ये. आकृती 2.16d डेटा एन्कोडिंगसाठी चार सिग्नल स्तरांसह संभाव्य कोड दाखवते. हा 2B1Q कोड आहे, ज्याचे नाव त्याचे सार प्रतिबिंबित करते - प्रत्येक दोन बिट (2B) एका घड्याळाच्या चक्रात चार अवस्था (1Q) असलेल्या सिग्नलद्वारे प्रसारित केले जातात. बिट जोडी 00 -2.5 V च्या संभाव्यतेशी संबंधित आहे, बिट जोडी 01 -0.833 V च्या संभाव्यतेशी संबंधित आहे, जोडी 11 +0.833 V च्या संभाव्यतेशी संबंधित आहे आणि जोडी 10 +2.5 V च्या संभाव्यतेशी संबंधित आहे. या कोडिंगसह पद्धत, एकसारख्या बिट जोड्यांच्या लांब अनुक्रमांचा सामना करण्यासाठी अतिरिक्त उपाय आवश्यक आहेत, कारण या प्रकरणात सिग्नल स्थिर घटकात बदलतो. बिट्सच्या यादृच्छिक बदलासह, सिग्नल स्पेक्ट्रम NRZ कोडपेक्षा दुप्पट अरुंद आहे, कारण त्याच बिट दराने घड्याळाचा कालावधी दुप्पट केला जातो. अशा प्रकारे, 2B1Q कोड वापरून, तुम्ही एकाच ओळीवर AMI किंवा NRZI कोड वापरण्यापेक्षा दुप्पट वेगाने डेटा ट्रान्सफर करू शकता. तथापि, ते अंमलात आणण्यासाठी, ट्रान्समीटर पॉवर जास्त असणे आवश्यक आहे जेणेकरून हस्तक्षेपाच्या पार्श्वभूमीवर प्राप्तकर्त्याद्वारे चार स्तर स्पष्टपणे वेगळे केले जातील.

सामान्य माहिती

माहिती प्रसारित करण्यासाठी, ते संदेशाच्या स्वरूपात सादर केले जाते, जसे की मजकूर. या प्रकरणात, संदेश विशिष्ट चिन्हे (अक्षरे) पासून तयार केला जातो. अक्षरांचा संच ज्यावरून संदेश तयार होतो त्याला म्हणतात प्राथमिक वर्णमाला. प्राथमिक वर्णमाला सहसा समाविष्टीत आहे मोठी संख्यावर्ण, उदाहरणार्थ, रशियन भाषेत प्राथमिक वर्णमाला 33 वर्ण (अक्षरे) आहे. जेव्हा एखादा संदेश प्रसारित केला जातो तेव्हा तो हस्तक्षेपामुळे प्रभावित होतो, ज्यामुळे संदेश चिन्हांमध्ये बदल होतो आणि चिन्हांची संख्या तुलनेने मोठी असल्याने आणि त्यांच्या स्वरूपाची संभाव्यता समान असल्याने, मूळ संदेश पुनर्संचयित करणे खूप कठीण आहे. . म्हणून, सह प्राथमिक वर्णमाला पासून एक संक्रमण केले आहे मोठी रक्कमवर्णांच्या लहान संख्येसह दुय्यम वर्णमालाचे वर्ण. दुय्यम वर्णमालेतील वर्णांची संख्या कमी असल्याने मूळ संदेशाची पुनर्रचना करणे सोपे होते. त्यामुळे असे म्हणता येईल की, दुय्यम वर्णमालाहा वर्णांचा एक संच आहे ज्यामध्ये प्राथमिक वर्णमालाचे वर्ण प्रदर्शित केले जातात. प्राथमिक वर्णमाला ते दुय्यम डिस्प्लेमध्ये संक्रमणाची प्रक्रिया म्हणतात कोडिंग. घटकांचा संच आणि नियम ज्याच्या अनुषंगाने प्राथमिक अक्षरापासून दुय्यम प्रदर्शनात संक्रमण केले जाते त्याला म्हणतात. कोड. एन्कोडिंग प्रक्रियेदरम्यान, प्राथमिक वर्णमाला प्रत्येक वर्ण दुय्यम वर्णमाला चिन्हांच्या विशिष्ट संचाशी संबंधित आहे. प्राथमिक वर्णमालेतील एका वर्णाशी संबंधित दुय्यम वर्णमालेतील वर्णांचा क्रम म्हणतात. कोड संयोजन. एन्कोड केलेला मूळ संदेश योग्यरितीने पुनर्संचयित करण्यासाठी, प्राथमिक वर्णमालाच्या विविध वर्णांच्या कोड संयोजनांची पुनरावृत्ती होणार नाही हे आवश्यक आहे.

मुख्य कोडिंग कार्येआवाज प्रतिकारशक्ती वाढवत आहेत प्रसारित संदेश, एनक्रिप्टेड संदेशांमधून रिडंडंसी काढून टाकणे आणि अनधिकृत प्रवेशापासून माहितीचे संरक्षण करणे (बाहेरील इव्हस्ड्रॉपिंग).

नावाच्या उपकरणामध्ये स्वयंचलित एन्कोडिंग चालते कोडर, आणि रिव्हर्स डीकोडिंग प्रक्रिया मध्ये येते डिकोडर. एन्कोडर आणि डीकोडर एकत्र करणारे उपकरण म्हणतात कोडेक.

कोडिंग संदेश ट्रान्समिशन सिस्टम आकृती 1 मध्ये दर्शविली आहे.

चित्र १ - स्ट्रक्चरल योजनासिग्नल कोडिंग ट्रान्समिशन सिस्टम

संदेश स्त्रोत (MS) संदेश व्युत्पन्न करतो, जो संदेश-टू-सिग्नल कनवर्टर (MSC1) मध्ये सिग्नलमध्ये रूपांतरित होतो. PSS1 कडून ॲनालॉग सिग्नल प्रवेश करतो ॲनालॉग-टू-डिजिटल कनवर्टर(ADC) कुठे ॲनालॉग सिग्नलडिजिटल मध्ये रूपांतरित केले. डिजिटल सिग्नल स्त्रोत एन्कोडरमध्ये प्रवेश करतो. स्त्रोत एन्कोडरमध्ये, एन्कोड केलेल्या संदेशातून रिडंडंसी काढली जाते, जी चॅनेलमध्ये माहिती प्रसारित करण्याची गती वाढविण्यास अनुमती देते. एन्कोडरच्या आउटपुटवर प्राप्त केलेला कोड अनुक्रम Ai चॅनेल एन्कोडरमध्ये प्रवेश करतो. सिग्नलची आवाज प्रतिकारशक्ती वाढवण्यासाठी चॅनेल एन्कोडर कोडिंग करतो. या कोडिंगसाठी, सुधारणा (आवाज-प्रतिरोधक) कोड वापरले जातात. चॅनेल एन्कोडरमध्ये प्राप्त केलेला बिप अनुक्रम संप्रेषण चॅनेलमध्ये प्रवेश करतो. चॅनेलमधील हस्तक्षेप N(t) च्या प्रभावाखाली, प्राप्त सिग्नलची विकृती शक्य आहे, कोड अनुक्रमातील घटकांमधील बदलांमध्ये प्रकट होते. चॅनेलकडून प्राप्त झालेला बिप क्रम एन्कोडर चॅनेलमध्ये प्रवेश करतो. हे डीकोड करते आणि चुका सुधारते (सुधारते). आउटपुटवर प्राप्त केलेला क्रम Ai स्त्रोत डीकोडरमध्ये प्रवेश करतो, ज्यामध्ये एन्कोड केलेल्या संदेशाची अनावश्यकता पुनर्संचयित केली जाते. सिग्नल नंतर डिजिटल-टू-एनालॉग कनवर्टर (डीएसी) वर जातो, जिथे डिजिटल सिग्नल ॲनालॉगमध्ये रूपांतरित होतो. सिग्नल नंतर सिग्नल-टू-मेसेज कन्व्हर्टर (SMS2) मध्ये प्रवेश करतो, जिथे ते प्राप्तकर्त्यासाठी सोयीस्कर स्वरूपात रूपांतरित केले जाते. प्राप्त झालेला संदेश प्राप्तकर्त्याद्वारे (RS) समजला जातो.

कोड पॅरामीटर्स

कोड बेस (मी) - दुय्यम वर्णमाला बनविणाऱ्या घटकांच्या संख्येशी संबंधित आहे, संख्या प्रणालीशी संबंधित आहे. उदाहरणार्थ, बायनरी कोडमध्ये, वर्ण दोन मूल्ये “0” आणि “1” किंवा “.” घेऊ शकतात. आणि "-".

कोड संयोजनाची बिट खोली (n) — कोड संयोजन तयार करणाऱ्या घटकांच्या संख्येशी संबंधित आहे. उदाहरणार्थ, कोड संयोजन 100110 साठी, बिट खोली 6 आहे.

कोड क्षमता (एन 0 ) — दिलेल्या बेस आणि बिट खोलीसाठी संभाव्य कोड संयोजनांच्या संख्येशी संबंधित आहे:

एन 0 = मी n.

हे सूचक एकसमान कोडवर लागू केले जाते.

एन्कोड करायच्या संदेशांची संख्याएनए— प्राथमिक वर्णमाला वर्णांच्या संख्येशी संबंधित आहे. उदाहरणार्थ, रशियन वर्णमाला N a = 33 साठी.

सुधारणा कोडसाठी, खालील पॅरामीटर्स प्रविष्ट केले आहेत.

कोड संयोजन वजन (प) — कोड संयोजनातील शून्य नसलेल्या घटकांच्या संख्येशी संबंधित आहे. उदाहरणार्थ, कोड संयोजन 11011 साठी वजन W = 4 आहे.

हॅमिंग अंतर (d ij) — एक कोड संयोजन दुसऱ्यापेक्षा किती अंक वेगळे आहे हे दर्शविते. हे पॅरामीटरविचाराधीन दोन संयोगांपैकी दोन मॉड्युलो जोडण्याच्या परिणामी प्राप्त झालेल्या कोड संयोजनाचे वजन म्हणून परिभाषित केले जाते

कोड अंतर (d 0) हे दिलेल्या कोडसाठी सर्वात लहान हॅमिंग अंतर आहे. d 0 निश्चित करण्यासाठी, कोड संयोजनांच्या सर्व संभाव्य जोड्यांसाठी हॅमिंग अंतर निर्धारित केले जाते, त्यानंतर सर्वात लहान निवडले जाते. उदाहरणार्थ, 100101, 011010, 100011 या तीन कोड कॉम्बिनेशन असलेल्या कोडसाठी, कोड अंतर समान असेल

सापेक्ष कोड गती (आरते)— अनुमत कोड संयोजनांची सापेक्ष संख्या दाखवते.

आरk =लॉग 2 ना/ लॉग 2 एन 0 .

कोड रिडंडंसी (cला) — प्रतिबंधित कोड संयोजनांची सापेक्ष संख्या दर्शविते.

cला = 1 – आरला.

कोडची सुधारात्मक क्षमता— शोधलेल्या (q o osh) आणि दुरुस्त करण्यायोग्य (q आणि osh) त्रुटींच्या गुणाकाराने निर्धारित केले जाते, ज्याद्वारे आम्हाला कोडद्वारे कोड संयोजनांमध्ये आढळलेल्या आणि दुरुस्त केलेल्या त्रुटींची हमी दिलेली संख्या समजते. उदाहरणार्थ, जर q o osh = 1 असेल, तर कोड स्वीकारलेल्या संयोगाच्या कोणत्याही बिटमध्ये त्रुटी शोधण्यात सक्षम आहे, बशर्ते की तेथे फक्त एक असेल आणि जर q आणि osh = 1 असेल, तर कोड एक त्रुटी सुधारण्यास सक्षम आहे. स्वीकारलेल्या संयोगाच्या कोणत्याही भागामध्ये, ती एक असली तरी.

कोडचे वर्गीकरण

कोडचे सामान्य वर्गीकरण आकृतीमध्ये सादर केले आहे (आकृती 2).

बायनरी- हे असे कोड आहेत ज्यांचा आधार दोन (m=2) इतका आहे, अशा कोडची उदाहरणे मोर्स कोड, रेखीय असू शकतात. बायनरी कोड.

बहु-स्थितीअसे कोड आहेत ज्यांचा बेस दोन (m>2) पेक्षा मोठा आहे.

एकसमान- हे कोड्स आहेत, ज्यातील सर्व कोड कॉम्बिनेशन्समध्ये समान बिट डेप्थ (n=const), अशा कोडची उदाहरणे चक्रीय कोड असू शकतात, MTK-3.

असमान- हे असे कोड आहेत ज्यांच्या कोड कॉम्बिनेशनमध्ये भिन्न बिट डेप्थ (n? const), अशा कोडची उदाहरणे शॅनन-फॅनो कोड, हफमन कोड, मोर्स कोड असू शकतात.

सोपे- हे असे कोड आहेत ज्यात संदेश प्रसारित करण्यासाठी सर्व संभाव्य कोड संयोजन वापरले जातात (N 0 =N a). अशा कोडमध्ये कोड कॉम्बिनेशनमधील चुका शोधण्याची आणि सुधारण्याची क्षमता नसते.

आकृती 2 - कोडचे वर्गीकरण

निरर्थक- हे कोड आहेत ज्यात कोड संयोगाचा भाग संदेश प्रसारित करण्यासाठी वापरला जातो ( अनुमत संयोजन), आणि उर्वरित संयोजन संदेश प्रसारित करण्यासाठी वापरले जात नाहीत ( प्रतिबंधित संयोजन), म्हणजे अशा कोडसाठी N 0 >N a . असे कोड कोड कॉम्बिनेशनमधील त्रुटी शोधण्यात आणि दुरुस्त करण्यात सक्षम आहेत.

सलग- हे असे कोड आहेत ज्यांचे कोड कॉम्बिनेशनचे बिट्स एकामागून एक क्रमाने प्रसारित केले जातात. संप्रेषण चॅनेल (मोर्स कोड, MTK-3, HDB-3) संदेश प्रसारित करण्यासाठी असे कोड वापरले जातात.

समांतर- हे असे कोड आहेत ज्यांचे कोड कॉम्बिनेशनचे बिट एकाच वेळी प्रसारित केले जातात. मध्ये असे कोड वापरले जातात मायक्रोप्रोसेसर तंत्रज्ञान, आणि समन्वित टेलिफोन एक्स्चेंजमध्ये वापरल्या जाणाऱ्या मल्टी-फ्रिक्वेंसी कोड देखील समाविष्ट करतात.

IN व्यापक अर्थानेअंतर्गत सिग्नल कोडिंगसंदेशाचे सिग्नलमध्ये रूपांतर करण्याची प्रक्रिया समजून घ्या. नियमानुसार, माहितीच्या स्त्रोताकडून एक संदेश जारी केला जातो ॲनालॉग फॉर्म, म्हणजे सतत संदेश म्हणून. तथापि, माहिती प्राप्त करताना आणि प्रसारित करताना आणि त्यावर प्रक्रिया करताना आणि संचयित करताना, सिग्नलचे एक वेगळे स्वरूप एक महत्त्वपूर्ण फायदा प्रदान करते. म्हणून, ज्या प्रकरणांमध्ये मूळ सिग्नल आहेत माहिती प्रणालीसतत आहेत, प्रथम त्यांना वेगळ्यामध्ये रूपांतरित करणे आवश्यक आहे. या संदर्भात, "कोडिंग" हा शब्द सहसा संदर्भित करतो स्वतंत्र सिग्नलआणि संकीर्ण अर्थाने कोडींग म्हणजे प्रतिनिधित्व स्वतंत्र संदेशचिन्हांच्या विशिष्ट संयोजनांच्या स्वरूपात सिग्नल. या ऑपरेशन्सच्या अनुषंगाने नियमांचा संच म्हणतात कोड .

एन्कोडिंग प्रक्रियेमध्ये लहान संख्येने प्राथमिक सिग्नल (उदाहरणार्थ, बाउडॉट कोडमध्ये पाठवा आणि विराम द्या, मोर्स कोडमध्ये “डॉट” आणि “डॅश”) सशर्त संयोजनाद्वारे संदेशांचे प्रतिनिधित्व केले जाते.

कोडिंगच्या उद्देशांवर अवलंबून, खालील प्रकार वेगळे केले जातात:

• पॅटर्न कोडिंग - जेव्हा जेव्हा माहिती संगणकात त्याच्या अंतर्गत प्रतिनिधित्वासाठी प्रविष्ट केली जाते तेव्हा वापरली जाते;
• क्रिप्टोग्राफिक कोडिंग (एनक्रिप्शन) - जेव्हा माहिती अनधिकृत प्रवेशापासून संरक्षित करणे आवश्यक असते तेव्हा वापरले जाते;
• कार्यक्षम (इष्टतम) कोडिंग - माहितीची अनावश्यकता दूर करण्यासाठी वापरली जाते, उदा. त्याचे प्रमाण कमी करण्यासाठी (उदाहरणार्थ, आर्काइव्हर्समध्ये);
• ध्वनी-संरक्षणात्मक (आवाज-प्रतिरोधक) कोडिंग - जेव्हा सिग्नलवर हस्तक्षेप केला जातो तेव्हा दिलेली विश्वासार्हता सुनिश्चित करण्यासाठी वापरली जाते (उदाहरणार्थ, संप्रेषण चॅनेलवर माहिती प्रसारित करताना).

माहिती एन्कोड करण्याची प्रक्रिया अनेक उद्दिष्टे साध्य करते. प्रथम, संदेश एका चिन्ह प्रणालीमध्ये प्रस्तुत केले जातात जे हार्डवेअर अंमलबजावणी सुलभ करण्यासाठी परवानगी देतात. माहिती उपकरणे. या केससाठी संदेश एन्कोडिंग समस्या परिवर्तन म्हणून दर्शविली जाते मूळ संदेशवापरलेल्या संख्या प्रणालीमध्ये (सामान्यतः बायनरी). या प्रकरणात वापरल्या जाणाऱ्या विविध प्राथमिक सिग्नलची संख्या म्हणतात कोड बेस,आणि कोड संयोजन तयार करणाऱ्या घटकांची संख्या आहे कोडचा अर्थ.जर कोडच्या सर्व संयोजनांचा समान अर्थ असेल तर अशा कोडला म्हणतात एकसमान,व्ही अन्यथा - असमानडिजिटल सिग्नलसाठी एन्कोडिंग ऑपरेशन वापरले जाते. च्या साठी सतत सिग्नलआवश्यक पूर्व-रूपांतरणडिजिटल करण्यासाठी ॲनालॉग सिग्नल.

दुसरे म्हणजे, संप्रेषण चॅनेलच्या गुणधर्मांसह संदेश स्त्रोताच्या गुणधर्मांशी सर्वोत्तम जुळण्यासाठी एन्कोडिंगचा वापर केला जातो - इष्टतम सांख्यिकी कोडिंग.हे कोड्सचा संदर्भ देते जे सरासरी संख्या कमी करणे सुनिश्चित करतात कोड वर्णप्रति संदेश घटक.

तिसरे म्हणजे, कोडिंग ट्रान्समिशन आणि रिसेप्शन प्रक्रियेवरील हस्तक्षेपाचा प्रभाव कमी करेल (आवाज-प्रतिरोधक कोडिंग).

चौथे, कोडिंग अनधिकृत प्रवेशापासून माहितीचे संरक्षण करते.

गुप्त लेखनाचे साधन म्हणून कोड प्राचीन काळात दिसू लागले. उदाहरणार्थ, 5 व्या शतकातील प्राचीन ग्रीक इतिहासकार हेरोडोटस. इ.स.पू. पत्रांची उदाहरणे दिली जी फक्त पत्त्याला समजतात. गुप्त वर्णमाला ज्युलियस सीझरने देखील वापरली होती. एफ. बेकन, डी. कार्डानो आणि इतरांसारख्या मध्ययुगातील प्रसिद्ध शास्त्रज्ञांनी सिफरच्या निर्मितीवर काम केले.

मध्ये एन्कोडिंग करताना बायनरी प्रणालीहिशेब दोन प्राथमिक सिग्नल वापरतात जे व्युत्पन्न करणे तांत्रिकदृष्ट्या सोपे आहे. उदाहरणार्थ, एक प्राथमिक सिग्नल व्होल्टेज किंवा करंट सिग्नल असू शकतो जो आवाजाच्या दुप्पट आहे आणि दुसरा सिग्नलचा अभाव असू शकतो. आकृती 2.1 मूळ ॲनालॉग सिग्नलचे रूपांतरण दर्शविते: प्रथम डिजिटलमध्ये आणि नंतर बायनरी वर्णांच्या संख्येसह बायनरी कोडमध्ये n = 2 (बायनरी एन्कोडिंग).

तांदूळ. २.१. बायनरी कोडिंग: अ -मूळ ॲनालॉग सिग्नल; b- वेळेत वेगळे आणि पातळीमध्ये परिमाणित डिजिटल सिग्नल; मध्ये - बायनरी चिन्हांच्या संख्येसह नमुन्यांचा बायनरी कोड n = 2