КОДУВАННЯ І ДЕКОДУВАННЯ

Кодування використовується при перетворенні дискретних повідомлень у первинний сигнал. Декодування – операція, зворотна кодуванню. Повідомлення, що сформоване джерелом (відправником), звичайно має вигляд послідовності знаків*, які вибрано з певного набору. Наприклад, перед тим як послати телеграму (повідомлення), відправник складає її текст із відомих йому і одержувачу телеграми букв та знаків певного набору (алфавіту). Набір знаків, з якого формується повідомлення, називають первинним алфавітом або алфавітом повідомлення. Кількість знаків у цьому алфавіті Ма буває різною, але звичайно досить велика. Так, в українській мові для повідомлення у вигляді тексту використовується набір із 33 букв, 10 цифр, більш як 15 різних умовних знаків (пропуск, крапка, кома, додавання, віднімання, множення і т.ін.). У деяких мовах, особливо східних, набір знаків первинного алфавіту ще більший.

* У теорії кодування термін "знак" розуміють як сукупність ознак, за якими що-небудь дізнається чи розпізнається.

Для перетворення послідовності знаків дискретного повідомлення в первинний сигнал спочатку здійснюють їх кодування, тобто кожний знак повідомлення а, замінюється комбінацією з деякого невеликого числа стандартних символів, а далі ці символи перетворюються в електричні сигнали (рис. 1.2). Необхідність переходу в електрозв'язку до зображення знаків первинного алфавіту невеликим числом стандартних символів пов'язана з тим, що через завади в приймачі важко розрізнити велике число сигналів.

Рис. 1.2. Перетворення повідомлень при кодуванні

Кількість стандартних символів, за допомогою яких здійснюється відображення знаків повідомлення, називається вторинним алфавітом, або обсягом коду. Процес переходу від первинного алфавіту до його вторинного зображення називається кодуванням, а правило, за яким здійснюється такий перехід,- кодом. Таким чином, код – правило, або алгоритм переходу від первинного алфавіту до вторинного.

У результаті кодування кожний знак повідомлення зображується у вигляді послідовності символів вторинного алфавіту – кодових комбінацій, або кодових слів.

Характерним прикладом коду для передавання буквено-цифрових текстів є код Морзе. У цьому коді як стандартні символи використовуються крапка, риска, паузи різної тривалості; у двійковому коді – тільки два символи, які позначаються як 0 та 1.

Кодування може виконуватись або вручну, або автоматично. Пристрій, який виконує операцію кодування автоматично, називають кодером; процес відновлення знаків повідомлення з кодових комбінацій – декодуванням; пристрій, який виконує цю операцію, – декодером. Конструктивно об'єднані в одному блоці кодер і декодер дістали назву кодек.

Основними параметрами будь-якого коду є:

первинний алфавіт Ма – кількість знаків повідомлення, що необхідно кодувати;

вторинний алфавіт, або обсяг коду m – кількість стандартних символів, за допомогою яких здійснюється кодування і які відрізняються один від одного тими чи іншими ознаками;

довжина, або розрядність коду n – число символів вторинного алфавіту в кодовій комбінації.

Коди можна задавати різними способами. Найпростіший і найбільш поширений – табличний. При цьому код має вигляд таблиці з двох колонок, в одній з яких розміщено знаки первинного алфавіту, а у другій – відповідні їм кодові комбінації вторинного алфавіту. У табл. Д1 наведено коди Морзе та МТК-2 (Міжнародний телеграфний код №2), що використовуються нині для телеграфного зв'язку. Код МТК-2 – двійковий, п'ятирозрядний. Слід відзначити, що в літературі часто будь-який п'ятирозрядний код називають кодом Бодо на честь французького винахідника Ж. Бодо, який у 1877 р. створив першу практично придатну систему послідовного телеграфування на основі п'ятирозрядного коду. Але код Бодо і МТК-2 відрізняються таблицями відповідності знаків і кодових комбінацій.

Класифікація кодів. Згідно з параметрами розрізняють такі основні групи кодів.

Рівномірні коди, в яких всі кодові комбінації мають однакову довжину, тобто однакову кількість символів у кодовій комбінації (п = сопзі)- Наприклад, коди Бодо, МТК-2, МТК-3. Для рівномірного коду загальне число кодових комбінацій при обсязі т та довжині n

М = m". (1.1)

Нерівномірні коди, що мають різну кількість символів у кодовій комбінації (п –'Ф сопзг). Прикладом нерівномірного коду є код Морзе.

Прості, або ненадлишкові коди, в яких для відображення первинного алфавіту використовуються всі кодові комбінації (М= Мя).

Коректуючі, або коригуючі коди, в яких для кодування первинного алфавіту використовуються не всі кодові комбінації (Ма < М). Під час декодування цих кодів можна виявляти та виправляти помилки, набуті в каналі зв'язку через завади. Тому нині вони широко застосовуються під час передавання дискретних сигналів.

Двійкові, або бінарні коди, кодові комбінації яких зображуються сполученням двох символів 0 і 1 (обсяг цих кодів т = 2).

Багатопозиційні, або недвійкові коди, які мають обсяг т > 2.

Нині в техніці зв'язку та ЕОМ особливе місце займають двійкові коди. Це пов'язано з простотою технічної реалізації каналів зв'язку для двійкових сигналів та пристроїв, що мають два сталих стани.

Приклад 1.1. Знайти кількість кодових комбінацій коду Бодо. Чи придатний цей код для безпосереднього передавання тексту українською мовою?

Код Бодо € двійковим (т = 2), п'ятирозрядннм (п = 5); згідно з формулою (1.1) М = 2' = =32. Оскільки текст українською мовою має більше за 50 знаків первинного алфавіту (букви, цифри, розділові знаки), то код Бодо не можна використати для безпосереднього передавання тексту українською мовою, оскільки Мл > М.

Примітка. Але спочатку п'ятирозрядний код Бодо, а пізніше код МТК-2 вже більше за 100 років використовуються в телеграфних апаратах для передавання буквено-цифрового тексту. Для цього введена так звана система регістрів. Суть її полягає в тому, що одні й ті самі кодові комбінації використовуються для відображення двох чи навіть трьох знаків первинного алфавіту. Наприклад, у коді МТК-2 комбінація 11100 означає букви 11, У та цифру 7, конкретний зміст визначається тим, яка перед цією комбінацією була остання регістрова комбінація. Так, якщо комбінація 11100 слідує після комбінації 11011, то вона означає цифру 7, після комбінації 00000 – букву У, після комбінації 11111 – букву V. Але така регістрова система має низьку завадостійкість і тому кращими є однорегістрові коди, наприклад ДКОІ (двійковий код обміну інформацією).

Для простого коду правило кодування не має великого значення, оскільки для відображення знаків первинного алфавіту використовуються всі кодові комбінації. Головне – код має бути відомим як відправнику, так і одержувачу*. Один із способів кодування: всі знаки первинного алфавіту нумеруються в будь-якому порядку, а потім ці десяткові числа представляються у двійковій системі числення – одержуємо натуральний двійковий код.

Приклад 1.2. Закодувати натуральним двійковим рівномірним кодом послідовність чисел, що видає давач: 2, 17, 36, 54, 0, 9. Для кодування необхідно десяткові числа перевести у двійкові та додати нулі в старших розрядах (там, де це потрібно), щоб отримати однакову довжину кодових комбінацій (рівномірний код). У даному прикладі довжина п = 6, тому що для кодування числа 54 потрібно шість двійкових розрядів. Тоді послідовність двійкових кодових комбінацій буде мати вигляд: 000010, 010001, 100100, 110110, 000000, 001001.

У коректуючих кодах кодування є основною і вельми важкою задачею. Від правила кодування залежить кількість помилок, що код може виявити та виправити.

Важливою вимогою до коду є технічна можливість простої реалізації операцій кодування і декодування. Ручне кодування нині використовується рідко через низьку швидкість і невелику надійність. Один з прикладів – код Морзе в радіотелеграфному зв'язку з прийманням на слух. Коди повинні бути такими, щоб можна було легко побудувати автоматичні пристрої кодування і декодування (кодери і декодери). А їх простіше виконати для рівномірних двійкових кодів, які й знайшли широке застосування в техніці електрозв'язку.

Як стандартні електричні сигнали, що відповідають символам вторинного алфавіту коду, найчастіше використовують прямокутні імпульси напруги чи струму. На рис 1.2 двійковому символу 1 відповідає додатний імпульс, його називають "посилка", символу 0 – відсутність імпульсу "пауза". Інколи символу 0 відповідає від'ємний імпульс, це є дворівневий або двополярний первинний дискретний сигнал.

Всі телеграфні коди використовуються для глобального телеграфного зв'язку і тому вони стандартизовані Міжнародним консультативним комітетом з телеграфії та телефонії (МККТТ).

Тривалість Т\ посилки та паузи, як правило, вибирають однаковими. Ця тривалість залежить від необхідної швидкості передавання інформації та характеристик каналу зв'язку. Число стандартних імпульсів, що передаються за 1 с,

В=\ІТ-, (1.2)

називається швидкістю модуляції; одиниця виміру-бод: 1 Бод= 1 с" .

У сучасних системах передавання дискретних сигналів швидкість модуляції приймає значення від десятків бод (букводрукуюча телеграфія) до сотень мільйонів бод (цифрове телебачення).

Читайте також:

<== попередня сторінка	\|	наступна сторінка ==>
Приймач	\|	ЗАВАДИ ТА СПОТВОРЕННЯ

Не знайшли потрібну інформацію? Скористайтесь пошуком google:

Генерація сторінки за: 0.004 сек.