Kod HDB3

Długie sekwencje zer w kodzie AMI

Kod AMI ogranicza składową stałą, gdy jedynki są reprezentowane naprzemiennymi impulsami dodatnimi i ujemnymi. Długa, nieprzerwana sekwencja zer ($000000...$) tworzy stały przedział o napięciu zero.

Odbiornik wykorzystuje przejścia sygnału do zestrojenia zegara z taktowaniem nadajnika. Podczas przedziału o napięciu zero brak przejść może zwiększyć błąd taktowania. HDB3 zastępuje wybrane sekwencje zer impulsami bipolarnymi i zachowuje regułę równoważenia kodu AMI.

HDB3: bipolarny kod wysokiej gęstości z limitem trzech zer

HDB3 jest zmodyfikowanym kodem AMI określonym w zaleceniu ITU-T G.703 dla interfejsu 2048 kbit/s używanego w systemach $E1$. Zwykłe jedynki reprezentuje naprzemiennymi impulsami, a sekwencje czterech zer zastępuje określonymi wzorcami. Zalecenie definiuje sygnał jako pseudotrójpoziomowy. Poza blokami zastępczymi zera pozostają zerami, a jedynki przyjmują naprzemiennie polaryzację dodatnią i ujemną.

• Bipolarny kod wysokiej gęstości: Wykorzystuje poziomy +V, 0 i -V oraz reguły zastępowania sekwencji zer.
• Limit trzech zer: Zastąpienie zapobiega wystąpieniu więcej niż trzech kolejnych symboli zero w sygnale wyjściowym.

Poza blokiem czterech zer HDB3 stosuje reguły AMI. Zastąpienie określa wstawiany impuls B oraz naruszenie AMI oznaczane jako V.

Reguły zastępowania w HDB3

Gdy koder napotyka cztery kolejne zera ($0000$), zastępuje ten blok jednym z dwóch czteroelementowych wzorców: 000V albo B00V. Czwarty symbol wzorca jest zawsze V, więc dekoder może rozpoznać zastąpienie i odtworzyć cztery zera.

Impulsy B i V

• Impuls V (Violation, naruszenie): Ten impuls niezerowy (+V lub -V) łamie regułę naprzemiennej polaryzacji AMI. Impuls V ma taką samą polaryzację jak bezpośrednio poprzedzający go impuls niezerowy. Dekoder rozpoznaje go jako element zastąpienia sekwencji zer.
• Impuls B (bipolarny): Ten impuls niezerowy (+V lub -V) zastępuje pierwsze zero w sekwencji $B00V$. Impuls B spełnia regułę naprzemiennej polaryzacji AMI i wpływa na wybór wzorca ograniczającego składową stałą.

Wybór wzorca z ograniczeniem składowej stałej

Koder wybiera 000V albo B00V, aby kolejne impulsy V miały naprzemienną polaryzację. Reguła HDB3 utrzymuje nieparzystą liczbę impulsów B między kolejnymi naruszeniami.

Reguła: Po wcześniejszym impulsie V koder kontroluje parzystość zwykłych impulsów niezerowych przed kolejnym blokiem zer. Nieparzysta liczba wybiera 000V, a parzysta B00V. Pierwszy blok zależy także od początkowego stanu zastępowania kodera. W tym przykładzie przyjęto 000V. Impuls B z bieżącego wzorca sprawia, że liczba impulsów między kolejnymi V pozostaje nieparzysta.

Przykład kodowania HDB3 krok po kroku

Zakodujmy następujący strumień binarny: $1010000110000$

1. Wejście $1$: Ostatni impuls: brak. Przyjmujemy $+$. Odwrócenie początkowej polaryzacji odwróciłoby wszystkie symbole niezerowe bez zmiany odkodowanych bitów.
   Zakodowano: +
2. Wejście $0$: Brak zastąpienia.
   Zakodowano: + 0
3. Wejście $1$: Ostatni impuls był $+$. Zmieniamy na $-$.
   Zakodowano: + 0 -
4. Wejście $0000$: Pierwsze zastąpienie.
   Dla pierwszego bloku przyjmujemy wzorzec $000V$, który kończy się symbolem $V$.
   Poprzedni impuls niezerowy to $-$.
   Naruszenie powtarza jego polaryzację.
   Zakodowano: + 0 - 0 0 0 -
5. Wejście $1$: Ostatni impuls to $V$ o polaryzacji $-$. Zmieniamy na $+$.
   Zakodowano: + 0 - 0 0 0 - +
6. Wejście $1$: Ostatni impuls był $+$. Zmieniamy na $-$.
   Zakodowano: + 0 - 0 0 0 - + -
7. Wejście $0000$: Kolejne zastąpienie.
   Od ostatniego zastąpienia ($000V$) poprzedni $V$ ma ujemną polaryzację, a następnie występują 2 zwykłe impulsy ($+$ i $-$).
   Jest to liczba PARZYSTA.
   Wzorzec: użyj $B00V$. Impuls $B$ zmienia polaryzację ostatniego impulsu $-$, dlatego $B$ ma znak $+$.
   Polaryzacja $V$ powtarza $B$, więc $V$ ma znak $+$.
   Zakodowano: + 0 - 0 0 0 - + - + 0 0 +

Końcowy zakodowany sygnał: + 0 - 0 0 0 - + - + 0 0 +