Скремблювання

Перемішування даних скремблером перед передачею їх у лінію за допомогою потенційного коду є іншим способом логічного кодування [1].

Методи скремблювання полягають у побітному обчисленні результуючого коду на підставі біт вхідного коду й отриманих у попередніх тактах біт результуючого коду. Наприклад, скремблер може реалізовувати наступне співвідношення:

B_i = A_i Å B_i-3 Å B_i-5,

де B_i – двікова цифра результуючого коду, отримана на i-му такті роботи скремблера; А – двійкова цифра вхідного коду, що надходить на i-му такті на вхід скремблера; В_і-з та В_i-5 – двійкові цифри результуючого коду, отримані на попередніх тактах роботи скремблера, відповідно на 3 і на 5 тактах раніше поточного такту; Å – операція логічно додавання за модулем 2.

Наприклад, для вихідної послідовності 110110000001 скремблер отримає такий результуючий код:

B₁ = A₁ = 1 (перші три цифри результуючого коду збігатимуться з вхідним, оскільки ще немає потрібних попередніх цифр);

B₂ = А₂ = 1;

B₃ = А₃ = 0;

B₄ = A₄ Å B₁ = 1 Å 1 = 0;

B₅ = A₅ Å B₂ = 1 Å 1 = 0;

B₆ = A₆ Å B₃ Å B₁ = 0 Å 0 Å 1 = 1;

B₇ = A₇ Å B₄ Å B₂ = 0 Å 0 Å 1 = 1;

B₈ = A₈ Å B₅ Å B₃ = 0 Å 0 Å 0 = 0;

B₉ = A₉ Å B₆ Å B₄ = 0 Å 1 Å 0 = 1;

B₁₀ = A₁₀ Å B₇ Å B₅ = 0 Å 1 Å 0 = 1;

B₁₁ = A₁₁ Å B₈ Å B₆ = 0 Å 0 Å 1 = 1;

B₁₂ = A₁₂ Å B₉ Å B₇ = 1 Å 1 Å 1 = 1.

Таким чином, на виході скремблера з’явиться послідовність 110001101111, у якій немає послідовності з шести нулів, що була присутня у вхідному коді.

Після одержання результуючої послідовності приймач передає її дескремблеру, що відновлює вхідну послідовність на підставі зворотного співвідношення

С_i = В_i Å B_i-3 Å B_i-5 = (A_i Å B_i-3 Å B_i-5) Å B_i-3 Å B_i-5 = A_i.

Різні алгоритми скремблювання відрізняються кількістю доданків, що дають цифру результуючого коду, і зсувом між доданками. Так, у мережах ISDN при передачі даних від мережі до абонента використовується перетворення зі зсувом у 5 і 23 позиціях, а при передачі даних від абонента в мережу — зі зсувом у 18 і 23 позиціях.

Існують і більш прості методи боротьби з послідовностями одиниць, які також відносяться до класу скремблювання.

Для поліпшення коду Bipolar AMI використовуються два методи, засновані на штучному викривленні послідовності нулів забороненими символами.

На рис. 4.5 наведено використання методів B8ZS (Bipolar with 8-Zeros Substitution) та HDB3 (High-Density Bipolar 3-Zeros) для коректування коду AMI. Вихідний код складається з двох довгих послідовностей нулів: у першому випадку з восьми, а в другому – з п’яти.

Код B8ZS виправляє тільки послідовності, що складаються з 8 нулів. Для цього він після перших трьох нулів замість п’яти нулів, що залишилися, вставляє п’ять цифр: V-1*-0-V-1*. V тут позначає сигнал одиниці, забороненої для даного такту полярності, тобто сигнал, що не змінює полярність попередньої одиниці, 1* – сигнал одиниці коректної полярності, а знак зірочки визначає той факт, що у вхідному коді в цьому такті була не одиниця, а нуль. У результаті на восьми тактах приймач спостерігає 2 перекручування – дуже малоймовірно, що це відбулося внаслідок шуму на лінії або інших збоїв передачі. Тому приймач вважає такі порушення кодуванням 8 послідовних нулів і після прийому заміняє їх на вихідні 8 нулів. Код B8ZS побудований так, що його постійна складова дорівнює нулю при будь-яких послідовностях двійкових цифр.

Код HDB3 виправляє будь-які чотири нуля, що йдуть підряд у вхідній послідовності. Правила формування коду HDB3 складніші, ніж для коду B8ZS. Кожні чотири нулі заміняються чотирма сигналами, у яких є один сигнал V. Для усунення постійної складової полярність сигналу V чергується при послідовних замінах. Крім того, для заміни використовуються два зразки чотирьохтактових кодів. Якщо перед заміною вихідний код містив непарне число одиниць, то використовується послідовність 000V, а якщо число одиниць було парним – послідовність 1*00V.

Поліпшені потенційні коди мають досить вузьку смугу пропущення для будь-яких послідовностей одиниць і нулів, що зустрічаються в даних, що передаються.

Потенційний надлишкових і скрембльований коди мають вужчі спектри ніж манчестерський код та біполярну імпульсне кодування. Цім і пояснюється застосування перших у сучасних технологіях, наприклад, FDDI, Fast Ethernet, Gigabit Ethernet тощо [1, 4, 11, 17].