27166

КАНАЛЬНОЕ КОДИРОВАНИЕ

Лекция

Информатика, кибернетика и программирование

Считается что если после такого преобразования число канальных бит высокого уровня равно числу канальных бит низкого уровня то постоянная составляющая всей комбинации будет равна нулю DSV = 0. Оставшиеся 103 комбинации пришлось выбрать из тех которые имеют ненулевое значение DSV. Однако вместо одной 10разрядной комбинации каждому из этих 103 8разрядных символов поставлены в соответствие две отличающиеся друг от друга только знаком DSV. Одна из них имеет значение DSV = 2 другая – DSV = 2.

Русский

2013-08-19

108.5 KB

7 чел.

PAGE  5

5. КАНАЛЬНОЕ КОДИРОВАНИЕ

Так же, как и в системе «Компакт-диск», в формате R-DAT информационный поток перед записью необходимо преобразовать к виду, обеспечивающему наиболее полное его согласование со свойствами канала магнитной записи, т.е. осуществить канальную модуляцию. Требования к модулирующему коду в цифровой магнитной записи сходны с требованиями к модулирующему коду в оптической записи. Здесь также требуется обеспечить самосинхронизируемость записываемого сигнала и устранить из него постоянную составляющую.

Для этой цели в формате R-DAT используется канальный код 8-10, основанный на замене 8-разрядных информационных символов 10-разрядными канальными. После этого, так же, как и в EFM-модуляции, полученная последовательность преобразуется по способу NRZI, когда «единице» соответствует изменение уровня сигнала (перепад), а «нулю» - сохранение прежнего уровня. Считается, что если после такого преобразования число канальных бит высокого уровня равно числу канальных бит низкого уровня, то постоянная составляющая всей комбинации будет равна «нулю» (DSV = 0).

Для преобразования всех 8-разрядных символов потребовалось бы 28 = 256 10-разрядных комбинаций.

Однако для обеспечения самосинхронизируемости кода нужно ограничить длину последовательностей одного уровня, иными словами – количество подряд следующих «нулей» между двумя соседними «единицами». В коде 8-10 такое ограничение равно трем. Это максимальное количество «нулей», которые могут существовать между двумя соседними «единицами». Следовательно, после NRZI-преобразования длина последовательностей одного уровня будет ограничена четырьмя канальными интервалами. Снизу число интервалов одного уровня не ограничивается, т.е. «единицы» могут следовать подряд – в отличие от кода EFM, где минимальное число «нулей» между «единицами» равно двум. В магнитной записи, чем выше частота записываемого сигнала, тем выше его уровень при воспроизведении. Но бесконечно повышать частоту записи тоже нельзя, так как при этом уменьшается окно детектирования, т.е. допуск на смещение фронтов выделяемых импульсов (джиттер).

Кроме того, поскольку соединительные разряды в коде 8-10 не используются, то необходимо так выбирать 10-разрядные комбинации, чтобы слишком длинные последовательности «нулей» не получались бы и при их соединении.

С учетом вышесказанного, из 210 = 1024 10-разрядных комбинаций всем перечисленным требованиям удовлетворяют лишь 153. Оставшиеся 103 комбинации пришлось выбрать из тех, которые имеют ненулевое значение DSV. Однако, вместо одной 10-разрядной комбинации, каждому из этих 103 8-разрядных символов поставлены в соответствие две, отличающиеся друг от друга только знаком DSV. Одна из них имеет значение DSV = +2, другая – DSV = -2. Причем, и конфигурации их отличаются только первым разрядом. У одной он – «единица», у другой – «нуль».

В процессе кодирования значение используемой комбинации из такой пары выбирается исходя из значения DSV предыдущей ненулевой комбинации. Например, если для кодирования 8-разрядных символов используются 10-разрядные наборы, не имеющие постоянной составляющей, то и DSV всей последовательности будет равно 0. Если затем встретится байт, которому соответствует 10-разрядная комбинация с ненулевым DSV, то DSV всей последовательности приобретет то значение, какое имеет выбранная 10-разрядная комбинация. Если использована комбинация с DSV = +2, то и DSV всей последовательности станет равной +2. Если в дальнейшем вновь встретится байт, которому соответствует 10-разрядная комбинация с ненулевым DSV, то в этом случае будет выбрана комбинация с DSV = -2. Таким образом, DSV всей последовательности снова станет равной нулю. Тем самым сохраняется отсутствие постоянной составляющей в потоке данных.

Соответствие 8-разрядных и 10-разрядных символов иллюстрируется таблицей 5.3. Такое преобразование можно осуществить с помощью ПЗУ (постоянного запоминающего устройства) объемом 256×10 = 2560 бит. При этом 8-разрядный информационный символ будет служить адресом 10 ячеек с битами 10-разрядного канального символа. Однако это не лучший способ реализации. ПЗУ такого объема достаточно дорого и занимает много места на кристалле при интегральном исполнении преобразователя. Гораздо выгоднее использовать логическую матрицу, состоящую из элементов И, ИЛИ, НЕ и ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, соединенных по определенной схеме. С помощью компьютерного моделирования можно вывести формулы, отражающие зависимость каждого разряда 10-разрядного канального символа (Y1Y10) от значений разрядов 8-разрядного информационного символа (Х1 – Х8). Такие формулы называются логическими функциями. В них значения Х1 – Х8 являются входными переменными, а значения разрядов канального символа Y1Y10 – функциями от них.

Yi = F(X1, X2, …, X8)

где i = 1, 2, …, 10

Таблица 5.3.

Фрагмент таблицы соответствия информационных символов и канальных кода 8-10 с учетом DSV и параметра Q

Q` = -1

Q` = 1

Информационный символ

Кодовый символ

DSV

Q

Кодовый символ

DSV

Q

00000000

00000001

00000010

00000011

00000100

00000101

00000110

00000111

00001000

00001001

00001010

00001011

00001100

00001101

00001110

00001111

00010000

00010001

00010010

00010011

00010100

00010101

00010110

00010111

00011000

00011001

00011010

00011011

00011100

00011101

00011110

00011111

0101010101

0101010111

0101011101

0101011111

0101001001

0101001011

0101001110

0101011010

0101110101

0101110111

0101111101

0101111111

0101101001

0101101011

0101101110

0101111010

1101010010

0100010010

0101010010

0101110010

1101110001

1101110011

1101110110

1101110010

0101100101

0101100111

0101101101

0101101111

0101111001

0101111011

0101111110

0101101010

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

2

0

0

2

2

2

0

2

2

2

2

2

2

2

2

1

-1

-1

1

-1

1

1

1

-1

1

1

-1

1

-1

-1

-1

1

-1

-1

1

1

-1

-1

-1

-1

1

1

-1

1

-1

-1

-1

0101010101

0101010111

0101011101

0101011111

0101001001

0101001011

0101001110

0101011010

0101110101

0101110111

0101111101

0101111111

0101101001

0101101011

0101101110

0101111010

1101010010

1100010010

0101010010

0101110010

0101110001

0101110011

0101110110

1101110010

1101100101

1101100111

1101101101

1101101111

1101111001

1101111011

1101111110

1101101010

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

-2

0

0

-2

-2

-2

0

-2

-2

-2

-2

-2

-2

-2

-2

-1

1

1

-1

1

-1

-1

-1

1

-1

-1

1

-1

1

1

1

-1

-1

1

-1

1

-1

-1

1

-1

1

1

-1

1

-1

-1

-1

В результате моделирования получается следующий набор логических функций:

Функции Z1 и Z2 являются вспомогательными, упрощающими запись и реализацию основных функций Y1Y10. На рисунке 5.19 показан пример реализации функции Y2 = F(X1, X2, …, Х8) с помощью элементов И, ИЛИ и НЕ. Подобным же образом реализуются и другие функции Yi = F(X1, X2, …, X8).

С помощью полученных логических функций формируются только комбинации с DSV = 0 и DSV = +2. Комбинации с DSV = -2 легко получаются из наборов с DSV = +2 простым инвертированием первого разряда Y1.

Для того, чтобы принять решение о том, какой вариант набора из пары с разными DSV использовать, нужно знать значение DSV предыдущего набора. Определяется оно весьма интересным способом. Так как «единица» в NRZI-представлении изменяет значение уровня сигнала на противоположное, очевидно, что если в паре канальных бит второй бит – «единица» (независимо от значения первого бита), то такая пара будет иметь DSV = 0. Если проверить на четность пять четных разрядов 10-разрядного канального символа, и результат окажется равным «единице», то весь символ может иметь значение DSV равным или 0, или ±14, или ±8. Если результат окажется равным нулю, то DSV может принимать значения ±2, ±6 или ±10. Однако, символы, формируемые логической матрицей, могут иметь значение DSV только 0 или ±2, и никакое другое. Поэтому результат вышеописанной проверки однозначно характеризует DSV рассматриваемого символа. Схема для осуществления такой проверки показана на рис. 5.20.

Работает она следующим образом. Элементы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ D1-D4 осуществляют проверку на четность четных разрядов (Y2, Y4, Y6, Y8 и Y10) 10-разрядного канального символа, формируемого логической матрицей.

Элемент D7 служит управляемым инвертором, с помощью которого можно попеременно изменять полярность разряда Y1, когда на выходе логической матрицы появляются канальные символы с DSV = +2. При этом если на выходе элемент D6 сформировать «единицу», то элемент D7 будет инвертировать значение разряда Y1, а если сформировать «нуль», то значение разряда Y1 не изменится.

Чтобы на выходе элемента D6 сформировалась «единица», нужно, чтобы «единицы» были на обоих его входах. На верхнем (по схеме) входе «единица» будет тогда, когда сумма четных разрядов канального символа будет равна «нулю» (что и укажет на то, что его DSV = +2). Поскольку элемент D4 инвертирующий, то он при этом вырабатывает необходимую «единицу». «Единица» на втором (нижнем по схеме) входе элемента D6 будет в том случае, если таково состояние триггера D8. Если это так, то на выходе элемента D6 будет «единица», и элемент D7 проинвертирует разряд Y1, изменив DSV канального символа с +2 на -2. У следующего же канального символа с DSV = +2, для поддержания общей суммы DSV последовательности равной нулю, разряд Y1 инвертироваться не должен. Поэтому триггер D8 должен изменить свое состояние на противоположное. Поскольку его следующее состояние зависит от потенциала на входе D в момент появления на входе С переднего фронта тактового импульса частоты Fсимв, то необходимый для этого «нуль» формируется элементом ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ D5. При наличии на его входах двух «единиц», на выходе будет «нуль» и триггер изменит своё состояние.

Теперь, если вновь появится канальный символ с DSV = +2, то, хотя на выходе элемента D4 будет «единица», инвертирования разряда Y1 не произойдет. «Нуль» с выхода триггера D8 закроет элемент D6. После этого сформированная элементом D5 «единица» на входе D триггера снова заставит его изменить свое состояние, подготавливая к очередной операции инвертирования.

Когда сумма разрядов Y2, Y4, Y6, Y8 и Y10 равна «единице», DSV канального символа равно «нулю». Это означает, что никаких действий с разрядом Y1 производить не следует. В этом случае элемент D4 инвертирует полученную «единицу» и «нулем» на своем выходе закроет элемент D6. На выходе элемента D6, вне зависимости от состояния триггера D8, также будет «нуль», и элемент D7 пропустит разряд Y1 без изменения. При этом, поскольку на выходе элемента D4 логический «нуль», то состояние D-входа триггера, определяемое элементом D5, будет таким же, как и состояние его выхода, и передним фронтом импульса частоты Fсимв это состояние подтвердится.

Таким образом, при появлении канальных символов с DSV = 0, никаких изменений в их конфигурации производиться не будет. При появлении же символов с DSV = +2, будет происходить поочередное изменение знака DSV, с тем, чтобы результирующее значение оставалось равным «нулю».

В таблице преобразования 5.3 рядом со значением каждого 10-разрядного символа указано еще и значение уровня сигнала Q в его конце после осуществления NRZI-преобразования. Значение Q зависит от уровня сигнала Q` перед началом данного символа. Если Q` = +1, то уровень – высокий, если Q` = -1, то уровень – низкий. Левая колонка 10-разрядных символов соответствует низкому уровню сигнала в конце предыдущего символа (Q` = -1), правая – высокому уровню (Q` = +1).

Каждый очередной 10-разрядный канальный символ выбирается из таблицы исходя из значения 8-разрядного информационного символа и значения параметра Q` (см. рис. 5.21).


1

1

1

&

&

&

1

1

1

Y2

X5

X4

X1

X3

X2

Рис. 5.19. Пример реализации логической функции Y2 = F(X1, X2, …, X8)

=1

=1

=1

=1

=1

=1

&

D

C

T

Логическая матрица

Y1

Y3

Y5

Y4

Y6

Y2

Y8

Y9

Y10

Y7

X2

X3

X4

X1

X6

X7

X8

X5

D1

D5

D4

D3

D2

D8

D7

D6

Fсимв

Рис. 5.20. Схема контроля DSV канального символа

Преобразователь 8-10

Информационный символ

Канальный символ

Задержка на один символ

Q

Q`

Синхрогруппа (Q` = -1)

1 символ (Q` = +1)

2 символ (Q` = +1)

0  1  0  0  0  1  0  0  0 1

0  1  1  1  1  0  1  0  1 0

1  1  1  1  1  0  1  0  1  0

- 1

+ 1

+ 1

- 1

Инфор-мация

Канальный код

Модулирован-ный сигнал

Q

8

10

Рис. 5.21. Процедура кодирования информации кодом 8-10 с учетом параметра Q


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

62364. Слова, які означають назви предметів (іменники) 354.96 KB
  До кожного з них поставте запитання хто або що вчитель читає слова а учні хором ставлять запитання хто або що Комбайн комбайнер льотчик літак футбол село селянин корівник корова мурашка мурашник. На яке питання відповідає слово відгадка Що означає це слово назву предмета...
62367. Істинні та хибні висловлення 302.56 KB
  Мета: дати поняття істинне висловлення та хибне висловлення; навчати учнів розрізняти істинні та хибні висловлення; розвивати логічне мислення память; виховувати любов до праці. Щоб дізнатися що таке істинні та хибні висловлення ми пограємо у гру.
62369. Что такое музыка и что она из себя представляет? 22.79 KB
  В историческом контексте развитие музыки неотделимо от деятельного развития чувственных способностей человека ход слухового освоения человеком музыкального материала в изменяющихся культурных условиях составляет наиболее фундаментальный уровень истории музыки.
62370. Нумерация чисел второго десятка 20.35 KB
  Цели: закреплять знания учащихся по теме «Нумерация чисел 11-20», продолжать формировать умение учеников представлять двузначные числа в виде суммы разрядных слагаемых, складывать и вычитать, опираясь на знание разрядного состава числа...
62371. Обособленные члены предложения 38.28 KB
  Ложь ненавидеть потеряешь неправда найдёшь вспомнишь обман забудешь любишь 19= 36 26=222 Задание: По какому признаку данные слова могут быть сгруппированы в предлагаемые примеры Наводящие вопросы: По какому признаку можно разделить данные слова По какому признаку можно объединить данные слова...