Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Содержание
Введение
Образец, используемый в системе связи для представления цифровых данных.
Pattern used within a communications system to represent digital data
В телекоммуникациях линейный код — это последовательность сигналов напряжения, тока или фотонов, используемая для представления цифровых данных, передаваемых по каналу связи или записываемых на носитель информации. В системах хранения данных этот набор сигналов обычно называют кодом с ограничениями. Некоторые сигналы более подвержены ошибкам, чем другие, поскольку физические свойства канала связи или носителя информации ограничивают набор сигналов, которые могут быть использованы надежно. Распространенные линейные коды включают однополярный, полярный, биполярный и код Манчестера.
In telecommunication, a line code is a pattern of voltage, current, or photons used to represent digital data transmitted down a communication channel or written to a storage medium. This repertoire of signals is usually called a constrained code in data storage systems. Some signals are more prone to error than others as the physics of the communication channel or storage medium constrains the repertoire of signals that can be used reliably. Common line encodings are unipolar, polar, bipolar, and Manchester code.
Разнообразие
Большинство каналов связи на большие расстояния не могут надежно передавать составляющую постоянного тока. Составляющая постоянного тока также называется дисбалансом, смещением или коэффициентом постоянного тока. Дисбаланс битовой последовательности – это разница между количеством единичных и нулевых битов. Накопленный дисбаланс – это текущая сумма дисбаланса всех ранее переданных битов. Самый простой из возможных линейных кодов, униполярный, приводит к слишком большому количеству ошибок в таких системах, поскольку имеет неограниченную составляющую постоянного тока. Большинство линейных кодов устраняют составляющую постоянного тока; такие коды называются DC-сбалансированными, с нулевой DC-составляющей или DC-свободными. Существует три способа устранения составляющей постоянного тока:
Most long distance communication channels cannot reliably transport a DC component. The DC component is also called the disparity, the bias, or the DC coefficient. The disparity of a bit pattern is the difference in the number of one bits vs the number of zero bits. The running disparity is the running total of the disparity of all previously transmitted bits. The simplest possible line code, unipolar, gives too many errors on such systems, because it has an unbounded DC component. Most line codes eliminate the DC component such codes are called DC balanced, zero DC, or DC free. There are three ways of eliminating the DC component:
Использовать код постоянного веса. Каждое передаваемое кодовое слово в коде постоянного веса сконструировано таким образом, что каждое кодовое слово, содержащее некоторые положительные или отрицательные уровни, также содержит достаточное количество противоположных уровней, чтобы средний уровень по кодовому слову был равен нулю. Примеры кодов постоянного веса включают код Манчестера и Interleaved 2 of 5. Использовать парный код дисбаланса. Каждое кодовое слово в парном коде дисбаланса, которое в среднем имеет отрицательный уровень, сочетается с другим кодовым словом, которое в среднем имеет положительный уровень. Передатчик отслеживает накопление постоянного тока и выбирает кодовое слово, которое возвращает уровень постоянного тока к нулю. Приемник сконструирован таким образом, что любое кодовое слово из пары декодируется в одни и те же биты данных. Примеры парных кодов дисбаланса включают альтернативную инверсию маркировки, 8b/10b и 4B3T. Использовать скремблер. Например, скремблер, указанный для кодирования 64b/66b.
Use a constant weight code. Each transmitted code word in a constant weight code is designed such that every code word that contains some positive or negative levels also contains enough of the opposite levels, such that the average level over each code word is zero. Examples of constant weight codes include Manchester code and Interleaved 2 of 5. Use a paired disparity code. Each code word in a paired disparity code that averages to a negative level is paired with another code word that averages to a positive level. The transmitter keeps track of the running DC buildup, and picks the code word that pushes the DC level back towards zero. The receiver is designed so that either code word of the pair decodes to the same data bits. Examples of paired disparity codes include alternate mark inversion, 8b/10b and 4B3T. Use a scrambler. For example, the scrambler specified in for 64b/66b encoding.
Коды с ограниченной длиной исполнения
Для надежного восстановления тактовой частоты на приемнике может быть установлено ограничение на длину серии для генерируемой канальной последовательности, то есть максимальное количество последовательных единиц или нулей ограничивается разумным числом. Тактовый период восстанавливается путем наблюдения переходов в принимаемой последовательности, поэтому максимальная длина серии гарантирует достаточное количество переходов для обеспечения качества восстановления тактовой частоты. Коды RLL определяются четырьмя основными параметрами: m, n, d, k. Первые два, m/n, относятся к скорости кода, а остальные два задают минимальное d и максимальное k количество нулей между последовательными единицами. Это используется как в телекоммуникационных, так и в системах хранения данных, которые перемещают носитель информации мимо фиксированной записывающей головки. В частности, RLL ограничивает длину непрерывных последовательностей (серий) повторяющихся битов, в течение которых сигнал не изменяется. Если серии слишком длинные, восстановление тактовой частоты затруднено; если они слишком короткие, высокие частоты могут быть ослаблены каналом связи. Модулируя данные, RLL снижает неопределенность во времени при декодировании сохраненных данных, что может привести к ошибочной вставке или удалению битов при чтении данных. Этот механизм гарантирует, что границы между битами всегда могут быть точно определены (предотвращая сдвиг битов), эффективно используя носитель информации для надежного хранения максимального объема данных в заданном пространстве. Ранние дисковые накопители использовали очень простые схемы кодирования, такие как RLL (0,1) FM код, за которым последовал RLL (1,3) MFM код, которые широко использовались в жестких дисках до середины 1980-х годов и до сих пор применяются в цифровых оптических дисках, таких как CD, DVD, MD, Hi MD и Blu-ray, использующих коды EFM и EFMPLus. Более плотные коды RLL (2,7) и RLL (1,7) стали де-факто стандартами для жестких дисков к началу 1990-х годов.
For reliable clock recovery at the receiver, a run length limitation may be imposed on the generated channel sequence, i. e., the maximum number of consecutive ones or zeros is bounded to a reasonable number. A clock period is recovered by observing transitions in the received sequence, so that a maximum run length guarantees sufficient transitions to assure clock recovery quality. RLL codes are defined by four main parameters: m, n, d, k. The first two, m/n, refer to the rate of the code, while the remaining two specify the minimal d and maximal k number of zeroes between consecutive ones. This is used in both telecommunication and storage systems that move a medium past a fixed recording head. Specifically, RLL bounds the length of stretches (runs) of repeated bits during which the signal does not change. If the runs are too long, clock recovery is difficult; if they are too short, the high frequencies might be attenuated by the communications channel. By modulating the data, RLL reduces the timing uncertainty in decoding the stored data, which would lead to the possible erroneous insertion or removal of bits when reading the data back. This mechanism ensures that the boundaries between bits can always be accurately found (preventing bit slip), while efficiently using the media to reliably store the maximal amount of data in a given space. Early disk drives used very simple encoding schemes, such as RLL (0,1) FM code, followed by RLL (1,3) MFM code which were widely used in hard disk drives until the mid 1980s and are still used in digital optical discs such as CD, DVD, MD, Hi MD and Blu ray using EFM and EFMPLus codes. Higher density RLL (2,7) and RLL (1,7) codes became the de facto standards for hard disks by the early 1990s.
Синхронизация
Кодирование линий должно обеспечивать возможность синхронизации приемника с фазой принимаемого сигнала. Если восстановление тактовой частоты не идеально, сигнал для декодирования не будет дискретизирован в оптимальные моменты времени. Это повысит вероятность ошибок в принятых данных. Двухфазные коды требуют как минимум одного перехода сигнала за время бита. Это облегчает синхронизацию приемопередатчиков и обнаружение ошибок, однако бодрейт у них выше, чем у кодов NRZ.
Line coding should make it possible for the receiver to synchronize itself to the phase of the received signal. If the clock recovery is not ideal, then the signal to be decoded will not be sampled at the optimal times. This will increase the probability of error in the received data. Biphase line codes require at least one transition per bit time. This makes it easier to synchronize the transceivers and detect errors, however, the baud rate is greater than that of NRZ codes.
Другие соображения
Код линии обычно отражает технические требования к среде передачи, такие как оптическое волокно или экранированная витая пара. Эти требования уникальны для каждой среды, поскольку каждая из них обладает различными характеристиками в отношении помех, искажений, ёмкости и затухания.
A line code will typically reflect technical requirements of the transmission medium, such as optical fiber or shielded twisted pair. These requirements are unique for each medium, because each one has different behavior related to interference, distortion, capacitance and attenuation.