Mетоди за кодиране на информацията. Контрол и корекция на информацията

Mетоди за кодиране на информацията.Контрол и корекция на
информацията.
I Основни методи за кодиране на информацията
Кодовата дума е поредица от нули и единици. За да се запишат и
прочетат тези “1” и “0” трябва да се кодират като сигнали.
Кодирането на информация е основна функция на адаптерите при
предаване на информация на разстояние по канал за връзка и на
контролеритена ВЗУ.
Методите за кодиране се делят основно на:
•импулсни, при които сигналът се следи по ниво;
•потенциални, при които сигналът се следи по фронт.
При импулсните методи намагнитеността на всеки участък
отговаря на записаната двоична цифра. Основен недостатък на тези
методи е ниската плътност на записа, поради,което намират много
ограничено приложение.
Потенциалните методи са по-разнообразни и се използват
широко. Те осигуряват висока плътност на запис.
•Както е показано на фиг. 1. магнитните носители има 3 устойчиви
състояния( размагнитено 0, състояние с магнитна индукция +Br и
състояние с магнитна индукция -Br).
•Под въздействието на външно магнитно поле H магнитните
материали се пренамагнитват, като достигат до намгнитенос със
съответно +Brmaxи -Brmax
Примери за импулсни методи:
a)с използване на трите нива +Вr, 0, -Вr. Предимство: обособените
участъци с противоположна намагнитеност. Недостатък:
необходимост от изтриване на информацията преди запис.

b)с използване на две нива. Предимство:не е необходимо
изтриване на стария запис. Недостатък:трудности с
определяне на мястото на “0”.
Примери за 4 основни потенциални метода:
А)потенциален метод по 2 нива без връщане към нулата, NRZ/Non
Return Zero/ (метод с реакция на “1”). При него промяната на
състоянието на носителя става само при “1”.
“1”-изменение на състоянието в противоположно;
“0”-състоянието не се изменя.
Предимство: реализира се с прости схеми.
Недостатък: погрешното инвертиране на един разред води до
инвертиране на цялата поредица след него.
Примери за 4 основни потенциални метода:
Б)модифициран NRZ метод, NRZI, при който състоянието на
носителя се променя само при промяна на
последователността от двоични цифри.

Предимство: прости схеми за реализиране.
Недостатъци: неопределеност на първоначалното състояние;
погрешното инвертиране на един разред води до инвертиране на
цялата поредица.
NRZI метода не се използва в чист вид, а е основа за методите с
фазова и честотна модулация, които дават възможност да се
намалят фазовите и честотни изкривявания, дължащи се на
крайната дължина на отпечатъците.
Примери за 4 основни потенциални метода:
В) потенциален метод с фазова модулация , при който се
използва следното съответствие:
“1” –изменение на състоянието на носителя в едната
посока /от “+Вr” в “-Вr”/;
“0” -изменение на състоянието на носителя в обратна
посока /от “-Вr” в “+Вr”/.
При този метод при запис на последователности от еднакви цифри
се извършва допълнително изменение на магнитното състояние.
Методът позволява четене при препокриване на магнитните
отпечатъци т.е. по-висока плътност на записа. Използва се широко,
въпреки по-сложните схеми за реализирането му.
Примери за 4 основни потенциални метода:
Г) потенциален метод с честотна модулация , известен още
като F2Fметод. При него състоянието на носителя се
променя с една честота /F/ при кодиране на “0” и с двойно
по-голяма честота /2F/ при кодиране на “1” .
Характеристиките му са идентични с тези на метода с фазова
модулация, но е по-прост за реализиране.
Сега при ВЗУ на магнитни и оптични дискове най-често се
използват модифицирани потенциални методи с честотна
модулация. Причина за това освен осигуряването на висока

плътност е и възможността за самосинхронизация. Това означава,
че при предаване на информацията се използват допълнителни,
синхронизиращи импулси за разграничаване на отделните битове.
Те осигуряват достоверност и сигурност при предаването и четенето
на информацията.
F2F метод
•При метода F2Fсе предава една основна поредица от импулси,
синхроимпулси /С/ за всеки бит информация.
•Между два съседни синхроимпулси се предава един бит от
информацията, като за “1” има допълнителен импулс, т.н. импулс
данни, “Д” между два синхроимпулса, а за “0” няма такъв импулс.
•Така при кодиране на “0” периодът е “Т”, а честотата съответно “F”,
а при кодиране на “1” –“Т/2”, и съответно -“2F”.
Kод на Милер /MFM/
При модифицираната честотна модулация или код на
Милер /MFM/ за синхронизация се използват и импулсите за
данни. Общото правило при кодиране по метода MFM е:
•предаване на импулса за данни “Д” за всяка единица от кодовата
дума;
•предаване на синхроимпулса за всяка втора и всяка
следваща “0” от група последователни “0” в кодовата дума.
При това се получават 3 честоти:
•период “Т”, честота “F” при информация “101”;
•период “3Т/4”, честота “4 F/3” при информация “100”;
•период “Т/2”, честота “2F” при информация, която се
състои само от “0” или само от “1”.
MFM метода дава възможност за реализиране на запис с два пъти
по-голяма плътност от F2F.

II. Контрол и корекция на информацията.
1.Основни принципи
При четенето, записа и предаването на информация има
въздействия /шумове/, които изкривяват и дори унищожават
информацията. Шумовете са различни по произход и начин на
въздействие: токови удари, електромагнитни въздействия, дефекти
в носителя и др. Шумоветемогат да се класифицират в две групи:
•детерминирани / определени /. Отстраняват се чрез методи,
които се залагат в апаратурите за запис и четене т.е. хардуерно;
•случайни. Появяването им има вероятностен характер. По
принцип са неотстраними хардуерно. За отстраняването им се
използва специално кодиране на информацията.
Проблемът за защита от случайни грешки е най-голям при ВЗУ,
поради големите плътност на информацията и скорост на запис и
четене и при предаване на информацията на разстояние. Поради
това при периферните устройства въпросът за кодиране на
информацията е тясно свързан с този за контрола и корекцията й.
•Шумовете са разпространени по целия тракт от устройството от
източника на информацията, до приемника, но върху схемата за
удобство те са съсредоточени само в носителя и самите процеси на
запис и четене.
Информацията , която се предава по канала за връзка, е двоична и
може да бъде описана с т.н. вектор W , който се характеризира
с определена дължина L . В най-прости случаи се използват
едномерни двоични вектори.
•Нека информационният векторW има значение
W=01011011001
•В случая дължината L е равна на броя на разредите –L=11.
•От друга страна шумът, водещ до грешки, може да се представи
чрез друг, шумоввектор Е, който се характеризира със същата
дължина, както информационния (приема се, че действа върху
цялата кодова дума). Въздействието му върху кодовия вектор може
да се даде чрез операцията сумиране по модул 2.

•Вследствие въздействието му, ще се получи един изкривен
векторW*,както е показано в примера:
W= 01011011001

Е= 01001100000
b=5
W*= 00010111001
•Кратността на грешката tсе определя от броя единици в
шумовия вектор Е, които предизвикват съответния брой
инвертирания в получения вектор W*(в случая t=3).
•Пакетът от грешки, bе ограничен от двата крайни ненулеви
компонента на шумовия вектор (b=5). Повечето от грешките се
получават във вид на пакети при работа с външни памети на
магнитни и оптични носители.
•Откриването на грешки се гради върху идеята, от всички
кодови комбинации в даден код, No, да се използват само
една част, NNo. Използваните кодови комбинации се
наричат разрешени, а неизползваните –забранени.
Грешката се открива ако в резултат на шумовото
въздействие от разрешена кодова комбинация се получи
забранена.
•Важна характеристика на всеки код е т.н. кодово разстояние,
D,което се изразява като различие между две кодови думи.
•Най-разпространената мярка за разстояние между кодови думи е
кодово разстояние по Хеминг , което се дефинира като
разлика в съдържанието на разредите на две кодови думи –
D(u, v).
•Нека u=11010, а v=10001–вижда се, че разлика има в три разреда т.
е. D(u, v)=3.
•Най-малката разлика в разредите на две кодови думи (два
кодови вектора) за цялото кодово пространство се
дефинира катоминимално кодово разстояние по Хеминг
–Dmin.Този параметър показва ефикасността на кода за откриване
и коригиране на грешки.
Kонтрол и корекция на информацията
•Кодове за откриване на грешка, изискващи предаването на
информацията по канала за връзка да бъде повторено, се наричат

контролиращикодове . Процесът по откриване на грешката и
повторно предаване на информацията по канала за връзка в случай
на грешка се нарича контрол на информацията .
•Кодове, чрез които се коригира грешка се наричат коригиращи
кодове. Това в общия случай се извършва без да е необходимо
повторно предаване на информацията по канала за връзка.
Процесът по откриване и корекция на грешката се нарича
корекция на информацията . Тези кодове изискват по-голям
излишък и се използват там, където средата е силно зашумена
(малка е вероятността да бъде прочетена правилно информацията)
и където се търси по-голямо бързодействие (няма време за повторно
предаване).
•Коригиращи кодове се използват в твърдите магнитни дискове,
оптичните дискове и др. Контролиращи кодове се използват при
гъвкавите магнитни дискове, в повечето случаи на предаване на
разстояние на информация (например чрез модеми) и др.
Дължината на кодовата дума
•Контролиращите и коригиращите кодове са като правило
равномерни и една от основните им характеристики е дължината на
кодовата дума l.
•Под (q-l)контролиращ код се разбира код, който при дължина на
кодовата дума lдава възможност да се откриват всички грешки с
кратност от 1 до q във всяка от разрешените кодови думи.
•Под (р-l)коригиращ код се разбира код, който позволява в процеса
на декодиране да се отстраняват възможните грешки с кратност до
рвъв всяка от разрешените кодови думи при дължина на кодовата
дума l.
•Възможно е един код да бъде (q-l) контролиращ и/или (р-l)
коригиращ: (р/\q-l), (q\/р-l).
Коригиращи и контролиращи кодове
Всички известни коригиращи и контролиращи кодове се делят на
две групи:
1)разделими, кодовата дума на които се дели на две полета (части)
–информационно иконтролно, които могат да се отделят.
Информационното поле се използва за непосредствено кодиране на
записваните знаци и ако липсват шумове, е напълно достатъчно за
възстановяване в процеса на декодиране на записания знак.
Дължината на информационното поле nнепосредствено определя

максималния брой знаци