Лабораторная работа №6 Биполярное кодирование с альтернативной инверсией ami

Цель работы: Изучение методов цифрового кодирования сигналов на примере кода AMI. Исследование процесса передачи данных на физическом уровне.

Подготовка к лабораторной работе:

1. Повторить программирование в системе Mathcad.

2. Изучить соответствующие разделы в литературе [1-3].

Краткая теория:

Еще одной модификацией метода NRZ является метод биполярного кодирования с альтернативной инверсией (AMI - Alternate Mark Inversion). В нем применяются три уровня потенциала – +UВ, 0В и -UВ. Для кодирования логического нуля используется нулевой потенциал, а логическая единица кодируется либо положительным потенциалом, либо отрицательным, при этом потенциал каждой новой единицы противоположен потенциалу предыдущей (рисунок 6.1).

Рисунок 6.1 – Код AMI

Сравнительно простой в реализации код AMI частично решает проблемы наличия постоянной составляющей и отсутствия самосинхронизации, присущие коду NRZ при передаче длинных последовательностей единиц. В этом случае сигнал на линии представляет собой последовательность разнополярных импульсов с тем же спектром, что и у кода NRZ при передаче чередующихся нулей и единиц. Такой сигнал не имеет постоянной составляющей и его основная гармоника N/2 Гц (где N – битовая скорость передачи данных). Длинные же последовательности нулей так же нежелательны для кода AMI, как и для кодов NRZ, RZ и NRZI, т.к. при этом сигнал вырождается в постоянный потенциал с нулевой амплитудой.

При передаче различных последовательностей бит использование кода AMI приводит к более узкому спектру сигнала, чем для кода NRZ, а значит, и к более высокой пропускной способности линии. Например, при передаче чередующихся нулей и единиц основная гармоника f₀ имеет частоту N/4 Гц.

Кроме того код AMI предоставляет некоторые возможности по распознаванию ошибочных сигналов. Выявив нарушения очерёдности полярности сигналов, можно сделать вывод о ложном импульсе или исчезновении с линии корректного импульса.

Недостатком кода AMI является использование трех уровней сигнала, т.к. дополнительный уровень требует увеличения мощности передатчика примерно на 3 дБ для обеспечения достоверности приёма битов на линии. Данный недостаток присущ всем методам кодирования с несколькими (более двух) состояниями сигнала по сравнению с кодами, которые различают только два состояния.

Порядок выполнения:

1. Открыть рабочий лист Mathcad, созданный в предыдущих лабораторных работах.

2. Разработать Mathcad-функцию AMI-кодер.

3. Разработать Mathcad-функцию AMI-декодер.

4. Закодировать с помощью функции из п.2 поочередно входные последовательности данных, заданные в лабораторной работе №1:

• последовательность нулей;

• последовательность единиц;

• последовательность чередующихся нулей и единиц;

• текстовая строка.

5. Передать поочередно полученные кодовые последовательности с помощью модели канала, разработанной в лабораторной работе №2.

6. Декодировать поочередно полученные приемником сигналы с помощью функции из п.3.

7. С помощью Mathcad-функций berCalc() и serCalc() из лабораторной работы №1 вычислить интенсивность ошибки на бит (символ) для каждой последовательности.

8. Свести результаты работы в таблицу (приложение 1).

9. Оформить отчет в виде Mathcad-файла.

10. Сдать и защитить работу.

Содержание отчёта по лабораторной работе:

1. Номер название и цель лабораторной работы.

2. Задание к лабораторной работе.

3. Разработанные в лабораторной работе функции.

4. Результаты выполнения с пояснениями.

5. Выводы по лабораторной работе.

Контрольные вопросы:

1. Охарактеризуйте принцип AMI-кода.

2. Сравните код AMI поочередно с NRZ и NRZI.

3. В чем заключается основное преимущество кода AMI?

4. Как можно устранить недостатки, присущие описанным выше методам кодирования (NRZ, RZ, NRZI)?

5. Перечислите недостатки кода AMI.