Проектирование цифровых каналов и трактов (стр. 4 из 5)
Рассмотрим второе поле:
| 1 | 0 | 1 | 1 |
| 0 | 1 | 0 | 1 |
| 0 | 1 | 0 | 0 |
В данном случае используется только положительное согласование скоростей компонентных потоков. Команда согласования имеет вид "111", отсутствие команды – "000". Команда считается опознанной, даже если один из ее символов искажен.
Команды согласования по компонентным потокам следующие:
1,2,3,4 потоки – нет согласования (одиночная ошибка)
Таблица 4
Вывод: в системах с двусторонним согласованием скоростей нужно передавать информацию о трех возможных состояниях: согласование скоростей не производилось, произошло отрицательное или положительное согласование скоростей. В таких системах защиту от искажений 1 символа команды согласования скоростей обеспечивают 5-разрядные кодовые группы, соответственно, от искажений 2-х – 7-разрядные кодовые группы. В системах с односторонним согласованием нужно передавать информацию лишь о двух состояниях: согласование производилось или нет. Поэтому при одностороннем согласовании скоростей количество символов, требуемое для передачи указанной информации, гораздо меньше, чем в системах с двусторонним согласованием. Защита от n ошибок осуществляется передачей подряд 0 или 1 в количестве 2n+1 символов. Таким образом, надежность системы синхронизации обеспечивается методом накопления, а команды согласования скоростей передаются однократно, поэтому здесь используется избыточность команд.
Задание №6. Скремблирование цифрового сигнала и контроль достоверности с помощью кодов BIP-2 и CRC-4
6.1 Изобразите функциональную схему скремблера с предварительной установкой на основе семиразрядного регистра сдвига. Определите первые двадцать символов псевдослучайной последовательности (ПСП), а также структуру двоичных последовательностей на выходе скремблера и дескремблера, если информационная последовательность имеет вид 11111111110000000000.
6.2 Определите структуру кодовых слов BIP-2 и СRС-4, соответствующих блоку из двадцати символов ПСП.
Исходные данные:
Начальная последовательность: 119
Скремблированием называют сложение по модулю два информационной последовательности символов с псевдослучайной последовательностью (ПСП). На приёмной стороне дескремблер повторяет эту операцию, восстанавливая исходную информационную последовательность.
Основным элементом как скремблера, так и дескремблера является генератор ПСП. На рисунке показана функциональная схема генератора, построенная на основе семиразрядного регистра сдвига с логической обратной связью, реализующей операцию сложения по модулю два. Период повторения такой ПСП составляет 127 бит.
Рис.7 Структурная схема скремблера/дескремблера:
Начальная последовательность в соответствии с начальным состоянием регистра: 119(10)=1110111(2)
Таблица 5 Формирование последовательности на выходе генератора ПСП:
| Т1 | Т2 | Т3 | Т4 | Т5 | Т6 | Т7(ПСП) | ИС | T7  ИС |
| 1 | 1 | 1 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 |
| 0 | 1 | 1 | 1 | 0 | 1 | 1 | 1 | 0 |
| 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | 0 | 1 | 1 | 0 |
| 1 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | 0 | 1 | 1 |
| 1 | 1 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 |
| 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | 0 |
| 0 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 |
| 1 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 1 | 1 |
| 0 | 1 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 | 1 | 1 |
| 1 | 0 | 1 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | 0 |
| 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 | 1 |
| 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 |
| 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 |
| 1 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 |
| 1 | 1 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 |
| 1 | 1 | 1 | 1 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 |
| 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 |
| 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 |
| 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 | 1 |
Последовательность на выходе скремблера получается в результате сложения по модулю два полученной ПСП и информационной последовательности.
Последовательность на выходе дескремблера получается в результате сложения по модулю два скремблированной последовательности и ПСП.
Таблица 6
| Последовательность на выходегенератора ПСП | 1 | 1 | 1 | 0 | 1 | 1 | 1 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 |
| Информационнаяпоследовательность | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| Последовательность на выходе скремблера(сигнал в линию) | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 |
Для обнаружения ошибок используется код BIP-2, который получается путём разбивания выходного потока на группы по 2 бита. Первые биты этих групп суммируются по модулю два, а результат помещается в первый разряд кодового слова BIP-2. Аналогично формируется второй разряд кодового слова путём суммирования по модулю два вторых битов групп.
Суммируем кодовое слово BIP-2:
Получено кодовое слово 00, которое размещается на позиции заголовка.
Для контроля за появлением ошибок в плезиохронном потоке Е1 (2048кбит/с) применяется код CRC-4. Проверочное слово является остатком от деления кодового слова на образующий полином А0(х)=х4+х+1.
Запишем скремблированную последовательность в виде полинома:
А(х)=х2+х3+ х4+ х5+ х9+ х10+ х12+х15+ х18+х19
Разделим его на образующий полином.
Остаток соответствует проверочной комбинации 0011, которая передаётся на приёмный конец, где происходит аналогичное деление, и остатки сравниваются. Если остатки не совпадают, это означает, что произошла ошибка.
Вывод: операция скремблирования заключается в сложении по модулю 2 информационной последовательности и ПСП, что используется для решения проблемы выделения синхросигнала при больших пакетах нулей в кодовой последовательности. Для определения параметров качества цифровых каналов и трактов используют методы контроля ошибок с помощью кодов BIP и CRC
Задание №7. Изучение линейных и стыковых кодов
7.1 Изобразите заданную последовательность нулей и единиц в кодах AMI, NRZ, HDB-3, 2B1Q, CMI в виде прямоугольных импульсов соответствующей полярности и длительности. Определите текущую цифровую сумму в конце каждого октета, а также предельное значение текущей суммы. Сделайте краткое заключение по результатам определения текущей суммы для каждого кода.
7.2 Введите в последовательность кода HDB-3 ошибки на указанных позициях. Произведите декодирование полученной последовательности и сравните её с исходной. По результатам сравнения сделайте выводы.
Исходные данные:
Задана последовательность 10101110000111101111010000000010
Рассмотрим формирование различных кодов:
AMI: "0"-отсутствие импульса, "1"-импульсы длительностью половины тактового интервала чередующейся полярности
NRZ: "0"-отрицательный импульс, "1"-положительный импульс
HDB-3: соответствует формированию кода AMI, но пакеты из четырех нулей заменяются комбинацией вида 000V и B00V,в которых импульс B не нарушает полярностей, а импульс V-нарушает, то есть его полярность совпадает с полярностью предыдущего импульса.
2B1Q: двоичные комбинации вида 00, 01, 10, 11 заменяются импульсами с амплитудами
-2, -1, +1,+2 соответственно. Длительность импульсов равна удвоенному тактовому интервалу исходной последовательности
CMI: "1" передаются импульсами чередующейся полярности длительностью в тактовый интервал, "0" передаются биимпульсами
Таблица 7Определение текущей суммы:
| Код | Z8 | Z16 | Z24 | Z32 | ∑ Zi |
| AMI | 1 | 0 | -1 | 0 | 0 |
| NRZ | 2 | 0 | 2 | -6 | -2 |
| HDB-3 | 0 | -1 | 0 | 0 | -1 |
| 2B1Q | 10 | 0 | 2 | -10 | 2 |
| CMI | 2 | 0 | -2 | 2 | 2 |
| HDB-3 с ошибками | 1 | -1 | 2 | -1 | 1 |
Рис. 8 Вид заданной последовательности нулей и единиц в кодах AMI, NRZ, HDB-3, 2B1Q, CMI в виде прямоугольных импульсов соответствующей полярности и длительности
Коэффициент размножения ошибок рассчитывается по формуле:
Кразмн.ош = кол-во ставших ошибок/ кол-во бывших
Вывод:
При декодировании последовательности кода HDB-3 с 2 ошибками в указанных позициях получили на приемном конце размножение ошибок, характерное для кодов этого вида.