<-На зміст->

 

2.2 Лінійне кодування типу 2B1Q

 

Алгоритм лінійного кодування 2B1Q (2 Binary 1 Quandary) був спочатку запропонований для використання як протокол фізичного рівня в точці сполучення U для BRI інтерфейсу мережі ISDN. Алгоритм 2B1Q є одним з варіантів реалізації алгоритму амплітудно-імпульсної модуляції з чотирма рівнями вихідної напруги без повернення до нульового рівня (NRZ).
Для формування лінійного коду вхідний інформаційний потік ділиться на кодові групи по два біта в кожній. Залежно від комбінації значень бітів кодової групи їй ставиться у відповідність один з чотирьох кодових символів, кожному з яких у свою чергу ставиться у відповідність один з рівнів кодової напруги (табл. 2.1).
Таким чином, закодований відповідно до правил алгоритму 2B1Q, сигнал є послідовністю стрибкоподібних змін напруги (рис. 2.2).

Таблиця 2.1 – Таблиця відповідності коду 2B1Q

Рисунок 2.2 – Кодова послідовність типу 2B1Q та відповідна їй
часова діаграма рівнів напруги

Оскільки в даному випадку двом бітам немодульованого сигналу ставиться у відповідність один кодовий символ, інформаційна швидкість (data rate, швидкість передавання даних) в два рази перевищує символьну (symbol rate), це означає, що модуляційна схема 2B1Q забезпечує постійну величину спектральної ефективності модульованого сигналу θ = 2 біт/Гц.
На відміну від деяких інших алгоритмів лінійного кодування (наприклад, AMI) алгоритм, що розглядається, не забезпечує підтримку балансу позитивних і негативних імпульсів вихідної напруги і, відповідно, вхідний код 2B1Q повинен бути заздалегідь оброблений спеціальними процедурами, які повинні забезпечити придушення постійної складової (скремблювання).
Системи передавання даних, які використовують цей алгоритм лінійного кодування, здатні забезпечити швидкість передавання даних від 64 кбіт/с до 2320 кбіт/с. Нормативними документами не визначена величина кроку зміни інформаційної швидкості, тому в різних реалізаціях ця величина може набувати різних значеннь (від 8 до 64 кбіт/с).
Обвідна лінія спектра сигналу, який модульований відповідно до алгоритму 2B1Q, може бути апроксимована функцією вигляду:

.                                     (2.1)
У формулі (2.1)  відповідає конкретному значенню символьної швидкості, яка в даному випадку в два рази менше швидкості передавання даних. На рис. 2.3 наведено графіки спектральних густин потужності (Power Spectrum Density PSD) 2B1Q-модульованих сигналів, які забезпечують передавання даних з швидкостями 1168 і 2320 кбіт/с. Істотним є те, що частотний спектр 2B1Q-модульованих сигналів не є обмеженим, що взагалі характерне для спектрів імпульсно-модульованих коливань.
Значення потужності 2B1Q-модульованого сигналу, виміряне в діапазоні від 0 Гц до  при імпедансі лінії 135 Ом, повинно задовольняти співвідношення: дБп.
Значення величини загасання відбитого сигналу (Return Loss, RL), виміряного відносно 135 Ом в діапазоні від 0 Гц до , повинно бути не меншим 12 дБ. (Цей параметр визначає значення допустимої дії переданого в лінію сигналу на сигнал, що приймається.)

Рисунок 2.3 – Залежність спектральної густини потужності від частоти для сигналів з 2B1Q-модуляцією

На рис. 2.4 подано залежність відношення SNR (Signal-Noise Ratio) від дальності поширення 2B1Q-модульованих сигналів, які забезпечують передачу даних з швидкостями 1168 і 2320 кбіт/с.

Рисунок 2.4 – Залежність відношення сигнал/шум від дальності
для сигналів з 2B1Q-модуляцією

Наведені значення відношення сигнал/шум були обчислені для лінії з проводом 26-AWG (0,4 мм) відносно порогового значення SNR (21,3 дБ) і враховують тільки завади, які викликані дією переданого сигналу на сигнал, що приймається (near end cross talk noise – NEXT). Відмічене на діаграмі пунктиром значення SNR*, що дорівнює 6 дБ, відповідає мінімальному перевищенню відношенням SNR рівня 21,3 дБ, який гарантує частоту появи помилок (Bit Error Rate – BER) не більше 10–7.
Крім свого основного застосування в ISDN алгоритм лінійного кодування 2В1Q знайшов достатньо широке застосування в пристроях xDSL з симетричними швидкостями передавання даних HDSL і SDSL.
Оскільки через особливості спектра 2В1Q-модульованого сигналу переданий і прийнятий сигнал не можуть бути рознесені в різні частотні області, реалізації SDSL в даному випадку повинні використовувати механізм придушення луносигналу в приймачі (echo-cancellation).
Безперечною перевагою даного алгоритму є простота і дешевизна його реалізації. Важливим чинником є також наявність великого числа регламентуючих документів (у тому числі специфікація ANSI T1.601-1999, ISDN Basic Access Interface for Use on Metallic Loops for Application at the Network Side of NT, Layer 1 Specification).
До недоліків цього методу лінійного кодування слід віднести невисоку спектральну ефективність і, отже, обмежені можливості для передавання інформаційного сигналу по зашумлених лініях з великим загасанням. Можливості використання амплітудної модуляції взагалі не дуже високі, оскільки в даному випадку число рівнів квантування збільшується із швидкістю 2N, де N – число переданих за період модульованого сигналу розрядів, що призводить до різкого зменшення теоретично досяжного співвідношення сигнал/шум. Крім того, спектр амплітудно-імпульсного модульованого сигналу, як було показано вище, є нескінченним і його максимум знаходиться у діапазоні звукових частот.
Не дивлячись на те, що перераховані вище чинники, поза сумнівом, обмежуватимуть застосування цього типу лінійного кодування в перспективних xDSL-системах з інтеграцією послуг, безперечні переваги алгоритму 2B1Q дозволять достатньо ефективно його застосовувати для побудови ефективних систем симетричного доступу.

 

 

<-На зміст->