Логическое кодирование (избыточные коды и скрэмблирование)

Что такое кодирование информации?

Общие принципы код-ия инфы охватывают как передачу инфы в пространстве, так и передачу инфы во времени. Можно выделить канал(линию) связи, на выходе которого поступают и кодир-ся сообщения от некотoрого источника сообщений, а на выходе сооб-ия принимаются и декодируются некоторым приемником сооб-ий. Кодирование сооб-ий заключается в представлении их в форме, удобной для эффективной передачи по данному каналу или для эффективной обработки в данном канале. Сооб-ие формируется источником в виде последо-ти знаков. Кодом называется 1)правило, описываю-ее отображение набора сооб-ий в набор кодовых слов(кодовых комбинаций) из знаков некоторого алфавита; 2)само множество кодовых слов, получающееся при этом. При кодировании каждому сооб-ию источника ставится в соответствие определенное кодовое слово, которое подается на вход канала. В автоматизированных сит-ах сооб-ия почти всегда кодируются двоичными послед-ями, называемыми двоичными кодовыми словами. Алфавиты входных и выходных кодовых слов часто совпадают, а при безошибочной передаче совпадают и сами слова. Выбор кодов для кодирования конкретных классов сооб-ий опред-ся многими факторами: 1)удобством получения исходных данных из источника;2)быстротой передачи сообщ-ий через канал связи;3)объемом памяти, необ-мым для хранения сооб-ия;4) удобством обработки данных; 5) удобством декодирования сооб-ия приемником и т.д.

Логическое кодирование выполняется до физического кодирования и подразумевает замену бит исходной информации новой последовательностью бит, несущей ту же информацию, но обладающей, кроме этого, дополнительными свойствами. При логическом кодировании чаще всего исходная последовательность бит заменяется более длинной последовательностью, поэтому пропускная способность канала по отношению к полезной информации при этом уменьшается. При цифровом кодировании дискретной информации применяют потенциальные и импульсные коды. Избыточные коды основаны на разбиении исходной последовательности бит на порции, которые часто называют символами. Затем каждый исходный символ заменяется на новый, который имеет большее количество бит, чем исходный. Например, логический код 4В/5В, используемый в технологиях FDDI и Fast Ethernet, заменяет исходные символы длиной в 4 бита на символы длиной в 5 бит. Так как результирующие символы содержат избыточные биты, то общее количество битовых комбинаций в них больше, чем в исходных. Так, в коде 4В/5В результирующие символы могут содержать 32 битовых комбинации, в то время как исходные символы - только 16. Поэтому в результирующем коде можно отобрать 16 таких комбинаций, которые не содержат большого количества нулей, а остальные считать запрещенными кодами (code violation). Кроме устранения постоянной составляющей и придания коду свойства самосинхронизации, избыточные коды позволяют приемнику распознавать искаженные биты. Если приемник принимает запрещенный код, значит, на линии произошло искажение сигнала.

Перемешивание данных скрэмблером перед передачей их в линию с помощью потенциального кода является другим способом логического кодирования. Методы скрэмблирования заключаются в побитном вычислении результирующего кода на основании бит исходного кода и полученных в предыдущих тактах бит результирующего кода. Например, скрэмблер может реализовывать следующее соотношение: B_i = А_i Å B_i-3 Å B_i-5, где Bi - двоичная цифра результирующего кода, полученная на i-м такте работы скрэмблера, Аi - двоичная цифра исходного кода, поступающая на i-м такте на вход скрэмблера, Вi-3 и Вi-5 - двоичные цифры результирующего кода, полученные на предыдущих тактах работы скрэмблера, соответственно на 3 и на 5 тактов ранее текущего такта, Å - операция исключающего ИЛИ (сложение по модулю 2). После получения результирующей последовательности приемник передает ее дескрэмблеру, который восстанавливает исходную последовательность на основании обратного соотношения: Ci = Bi Å Bi-3 ÅBi-5