В своей аппаратуре ВСП мы передаем данные от скважинного прибора с темпом 512 Кбод. Используем самодельный 5-ти уровневый код.
Заявили кодер 2В1Т (1Х1Т?): Способ преобразования 2В1Т, в котором ноль во входных данных побитно передают в линию как ноль, обнаружив комбинацию 1Х, в линию передают импульс, полярность которого определяют значением бита Х.
При желании основание кодирования можно повысить. Тогда комбинации 1ХУ можно передать 5-ти уровневым сигналом в канале, а комбинации 1ХУZ соотв. 9-ти уровневым сигналом и т. д.
Вопрос: Будет ли такой способ кодирования полезен кому либо, кроме нас?

Тут возникает вопрос, а в чем принципиальное отличие кодирования 2B1T от распространенного 2В1Q?

в 2B1Q четырехуровневый сигнал. А здесь трехуровневый, его формировать проще. Но для трехуровневого давным давно существует кодирование 4B3T, так что зачем топикстартер придумывает велосипед не совсем понятно.

Кодер 2B1Q посылает в линию 4-х уровневый сигал, а кодер 2B1T - трехуровневый. Меншее число уровней сигнала предполагает его более высокую помехоустойчивость.

В сравнении с кодером 4B3T кодер 2B1T позволяет повысить скорость передачи в 1,5 раза. Ведь теперь 4 бита во входных данных передаются двумя сигнальными посылками, а не тремя как в коде 4B3T.

Ага, если повезет. А если нет (часто будут идти нули) то 1бит=1символ. А в среднем то на то и выйдет. Но:
- скорость передачи данных непостоянна и зависит от передаваемых данных.
- не исключается передача длинных последовательностей нулей, что может привести к проблемам при восстановлении тактовой из потока.

Скорость передачи в кодере 2B1T постоянна, но интервал следования импульсов в канале (Ти) кратен битовому интервалу. Однако, Ти не может быть короче двух битовых интервалов.
Длинные нули во входных данных надо разрушать скремблированием.
Сами мы пока применяем 5-ти уровневый код с близким алгоритмом кодирования. При длинном нуле он позволяет делать "вставки" однополярных импульсов, как в коде AMI. Есть вариант 5-ти уровневого кодера с полной балансировкой DC.

Это не гарантирует отсутствие длинных нулей.

Что-то совсем непонятно стало.
Во-первых, в одном Т физически невозможно поместить 2В.
Во-вторых,


Как-то не способствует постоянной битовой скорости. Да и постоянная символьная не очевидна.

Поясните, пожалуйста, графически.

Ниче не понял, звучит как набор слов. Как скорость передачи может быть постоянна, если 0b00000000 кодируется 8 символами, а 0b11111111 - четырмя? Или у вас символьная скорость непостоянна?

Что касается длинных последовательностей нулей (да и вообще одинаковых символов), то скремблирование это полумера. С тем же успехом такая последовательность может появится и на выходе скремблера, если на входе данные подходящие.

Долго рассказывать, посмотрите сами.

На графике вижу троичные символы той же длительности, что и двоичные, это наверно 1B1T?Входная двоичная последовательность 10011011100 при этом на выходе 0+00-00-0+0. Получилось по символу на бит, и с изначальным алгоритмом как-то не вяжется. 

А, понял, у вас длительность троичного 0 вдвое меньше длительности + или - ... Этож гониво...

Информационный импульс можно расширить еще на один битовый интервал: 0++0--0--++ , но это неверное решение. Для проводных линий связи, а у нас это каротажный кабель в канале полезно использовать импульс с половинной длительностью как это сознательно сделано в приведенной схеме. Это увеличивает долю высокочастотных составляющих в спектре сигнала и улучшает условия приема. Наш канал фантомный и основной источник помех для нас это МСИ.

Да, я понял, что у вас импульс половинной длительности (а-ля G.703), еще когда приписку к пред. посту писал. Смущает то, что у вас символ 0 имеет длительность вдвое меньшую чем символы + и -. Я не готов так сразу оценить какие минусы у такого подхода, но интуитивно оно мне не нравится. 

Интуиция вас не подводит. На стороне приема канальные импульсы необходимо стробировать с частотой 1/Тб (битовый интервал). Т. е. в два раза чаще чем 2B1Q.
Для декодирования сигнала следует положительному импульсу поставить в соответствие дибит 10, а отрицательному дибит 11.

С тремя уровнями более или менее понятно, а как реализуется в вашем варианте 5-ти уровневое кодирование?

Кодер 1X_5 (и 1 знак) для нас базовый. Дибиты 10 и 11 в нем кодируются значением амплитуды импульса линии, соотносящихся как 1 к 2. Полярность импульсов меняется поочередно, как в AMI. В результате получаем 5-ть уровней сигнала: +2, +1, 0, -1, -2. Длинные нули разрушаются подстановками как в коде HDB3.
Кодер 1X_5 (и 2 знака) подобен предыдущему. Полярность импульсов меняется поочередно, но отдельно для импульсов со значением 1 и отдельно для импульсов со значением 2. От этого сигнал балансируется.
Кодер 1XY_5 подобен кодеру 2B1T. 3-х битовые комбинации 1XY (100, 101, 110, 111) – кодируются значениями амплитуды и полярности канального импульса. Остальные нули, как и везде выше, передаются побитно как ноль. Итого в канале вновь имеем 5-ти уровневый сигнал +2, +1, 0, -1, -2.

Что-то смотрю я на всё это изобилие, товарищи, и думаю, неужели так трудно сделать QAM? Сейчас это стоит три копейки и работает в нужной полосе частот безо всяких проблем с длинными нулями...

Наш прибор содержит в своей верхней части передатчик, ниже него с шагом 10 метров расположены шесть 4-х канальных модулей на 3-х жильном кабеле между ними. Все должно работать синхронно при температуре 150-180 град С.
У нас была, лет 10 назад, попытка использовать стандартный 2B1Q. Мы устали синхронизировать приемные модули задом наперед.
Впрочем, порекомендуйте подходящую микросхему.
P.S. Спектр кодера 1XYZ_9 не шире спектра QAM16, но зато сигнал содержит 9 уровней.
P.P.S Наш кодер никто кроме нас не снимет с производства.

Немного поясните, пожалуйста, почему и как усталость связана с линейным кодированием?

На 180 градусов не смогу. И что-то мне подсказывает, что вы тоже далеко за паспортными значениями работаете.
Но была недавно тема: http://electronix.ru/forum/index.php?showtopic=85889

Как-то не верится, что не шире.
И непонятно, почему "зато"? Минимальное расстояние между символами QAM16 - 0,236 размаха, а у неведомого мне 1XYZ_9 - 0,125.

Он у вас в собственной микросхеме реализован? Вот это да.

В нашем методе регистрируются колебания среды на оси времени. Качество регистрации временных меток важнее, чем качество регистрации самих данных. А серийный кодер 2B1Q предлагает «почти синхронный» канал со своей структурой кадра. И не позволяет «порулить» фазой его задающего генератора. Оказалось проще сделать свой кодер на ПЛИС, чем городить огород вокруг серийного изделия.
Достоинство серийного кодера – отличный коэффициент ошибок (КО), например 10-8, 10-9. А для нас отличный КО имеет значение 10-4. Таких нюансов много. Вероятно, поэтому зарубежные конкуренты часто используют самодельные кодеры.

Спектры рассчитаны в среде MICROCAP. Битовая скорость 500КБод. Окно анализа 1мС. Входные данные - ПСП (11 разрядный регистр).

Вот я и говорю, что у вас спектры шире. Причём, в разы. Поскольку вы ловите фронты для точной синхронизации, значит вам нужны достаточно высокие гармоники - это чудовищно расширяет спектр.

Полагаю, что мы с вами говорим о разном. Я показываю спектр сигнала на выходе передатчика. А вы, наверное, говорите о полезной полосе частот приемника.
Нам нет нужды ограничивать сверху спектр сигнала на входе канала. В реальной жизни мы дополнительно поднимаем верхние гармоники сигнала в полосе до удвоенной частоты Найквиста предварительным корректором. А полосу приемника мы устремляем к полосе Найквиста насколько это нам позволяют МСИ.

Дело не в нужде, а в возможности. Я и говорю, вам необходимо расширять спектр для целей синхронизации сверх минимально достаточного, вы не можете его сузить, потому что синхронизация у вас явно по фронтам. В таком раскладе вам нужна, как минимум, 7-я гармоника с хорошим уровнем.
Для для нормального канала с QAM такой необходимости нет.

Вспомните как в AMI выделяют Fт в полосе приема Fт/2.

VSP

Раз уж на FPGA делаете почему бы не использовать более современные модуляции и обработку сигналов? ИМХО архаизм какой-то.

Вы сменили тему обсуждения. Отметим это. "Несовременные" американцы не стесняются использовать 2B1Q, который был изобретен Эдисоном (квадруплекс) где-то в 80-х годах 19-го века.

А PAM, CAP, QAM, OFDM, FMT, эквалайзеры, помехоустойчивое кодирование и т. п. стесняются использовать, исключительно на наследстве дедушки Эдисона выезжают. Такое море информации от американцев в области цифровой связи исходит, а тут какие-то примитивные схемки вековой давности на нескольких триггерах и мультиплексорах, если честно не понимаю смысла.

Не могу сказать что способ модуляции, предложенный топикстартером мне нравиться. Он однозначно не идеальный. Однако у него есть одно преимущество: он реализован, и (видимо) удовлетворяет требованиям автора. Более того, необходимо учитывать особенности канала, для которого это кодирование придумывалось:



Т.е. к помехоустойчивости кода вообще никаких требований нет (я так понимаю, что мощность передатчика практически не ограничивается сверху, и экономит на этом никто не собирается). В данных условиях (боимся только МСИ) представленный трехуровневый код вполне имеет право на существование (если с последовательными нулями решить вопрос). В многоуровневую версию я не вникал.


Если он не нравится, стоит по крайней мере предложить альтернативу. Вот pokos предложил QAM.Отличный выбор, увеличится помехоустойчивость, возможно немного сузится полоса. Но вместо пары компараторов придется городить гетеродин, смесители и т. д. А для МСИ еще и эквалайзер. Но зачем? ведь и пара компараторов работает. Особенно учитывая в какой гемор выливается добавление каждой новой микрухи в BOM при таких требованиях к температуре. Да можно поставить АЦП и все сделать в имеющейся FPGA, но и АЦП на +150 грдусов найти (а уж купить...) - та еще задача.

Кодирование прдумывалось, видимо, без внятной постановки задачи, реализовывалось человеком слабо сведущимтеории передачи данных, обзор существующих решений не проводился (или был слишком беглым). Но результат получился далеко не таким плохим. По крайней мере оно работает! А ожидать идеальности несколко наивно, не так ли?

Вспомним 10 мегабитный эзернет. Тупо сунуть манчестер в кабель, и потерять половину ширины канала - это был оптимальный выбор? Алтернатив можно было бы предложить массу, причем не намного более сложно реализуемых даже для того времени. Но ведь проработало не один десяток лет! и никто особо не переживал.

Легко обидеть геофизика особливо в послекризисный период.
Эквалайзер отведем пока в сторону. К кодеру он имеет не совсем прямое отношение.
Решетчатое кодирование по мнению Банкета Дорофеева 1988г. имеет смысл применять при КО лучше чем 10-6. Нам хватает 10-4.
По поводу примитивности – известны и другие мнения. Так например в интернет статье по ссылке: http://www.commeng.ru/publ/file/comm000012.doc уважаемые люди с государственным подходом несут в пух и прах всяких Watson-ов XY-Ятсонов, с их современными технологиями, и рекомендуют освоить серийное производство кодеров 6В4Т и 9В6Т для возрождения сельской связи. Вот это современно и квалифицировано?

В статье ужасная бестолковщина, а этих профессоров и кандидатов гнать надо поганой метлой.

"Анализ табл. 3 показывает, что современные ЦСП с большим основанием линейного кода требуют для нормальной работы более высокого отношения сигнал/помеха. "
Видать, "уважаемые люди с государственным подходом " Шеннонаи не читали, раз им анализ таблицы понадобился. А я вам так скажу, для медных линий я круче Натекса вообще никого не знаю.
Да и медные линии ныне нах не нужны, даже на селе - дорого очень.
Что касается QAM, который я предлагал, то я предлагал его наверх от каротажной головы. А внутри гирлянды - хоть NRZ.
Насколько я понимаю эту тему вообще, в начальном варианте была голова и подвешенные к ней датчики, синхра шла от головы вниз. Потом переделали схему и синхра пошла от нижнего датчика вверх. Так?

Синхра всегда шла снизу в вверх. По мере роста требований к канальности аппаратуры с темпом 3-5 лет мы применяли: Манчестер, HDB3. 1X_1T (+знак). QAM требует хорошей линейности в выходном каскаде передатчика. При высокой температуре он запаривается.

А что тогда значит:

?

Да, но не до такой степени, чтобы сильно гадить в простой QAM. К тому же, это можно скомпенсировать в передатчике же.
Я не к тому, что надо бросать ваше кодирование, а к тому, что для фантомного питания QAM - самое то. Можно положить несущую, куда надо в спектре, причём, без проблем.

Стандартный кодер QAM (чую) вновь не пустит меня рулить фазой его генератора. Значит синхру надо гнать вниз, навстречу потоку данных и вести от нее нижний прибор. Для этого нет жил. От их числа зависит число малонадежных элементов – электровводов. Впрочем, сколько бы жил не было, на высоких частотах они все сольются в одну жилу (возникает проблема разделения). Самодельный QAM эту проблему решит, но приведет к неподъемному геморрою на стороне приема, ведь приемник теперь то же будет самодельный. 1XYZ_9 вовсе не подарок, но его спектр ( Fт/2 = 62,5К), на мой выпуклый морской глаз, поужее будет спектра QAM16. Синхру приемника можно решить подобно 2B1Q там для этой цели раз в 1мС вставляют 7 дибитов. Остальное вроде лиментарно.

Зачем рулить, когда внешний клок? И вообще, зачем канал данных жёстко синхрить с датчиками? Внизу часов нету что ли?

Для таких сахерных условий как у вас, это лаба для студента 4-го курса. Вот с эфирными приёмниками люди парятся - это да, не позавидуешь.

Не может быть никогда при одинаковой битовой скорости. У тебя 3 с копейками бита на символ, а у QAM16 ровно 4. Да я бы 16 и не делал. Просто QAM - уже хорошо.

Спасибо, подумаю.

Есть, прибор находится в скважине примерно 3-е суток. Внешние условия: устье -40, забой примерно +150. Я пишу эталон для наземной сейсмы. Скважинные и наземные каналы должны иметь одно время с погрешностью 1мкС иначе я вам много месторождений нарисую. При моем подходе "поверхность" получает время бесплатно. Если его передавать, то поток данных снизу может удвоиться.

Жалко, что вас не было при работах в интервале 11600 метров, попарились бы вместе. Вопрос не о том у кого шея или еще что-то длиннее, а о кодере, например о спектре.

Поправьте, если заблуждаюсь.
Спектр основного лепестка модулированного QAM16 сигнала по ширине составляет 2*Fsymbol при несущей частоте Fsymbol.
При использовании косинусных фильтров в передатчике можно (теоретически) уложить основной лепесток до Fsymbol при несущей частоте 0.5*Fsymbol. На практике, несущую берут 0.6*Fsymbol при верхней частоте 1.2*Fsymbol. Таким обрзом при битовой частоте 500кГц, мы имеем ширину основного лепестка QAM16 порядка 150кГц.
Если посмотреть на спектр, так называемого, кодера 1XYZ_9, то основной лепесток там укладывается в 125кГц.
Значит, все таки, спектр QAM16 шире?

Надеюсь. Посмотрим, что скажут крутолобые связисты.

Сначала они спросют, сколько "на практике" приходится давать полосы для 1XYZ_9.
А ответ уже был:

А потом напомнят практику протокола v.34, где ни про какие 1.2*Fsymbol речи не идёт. Зато есть полный дуплекс.


Это вряд ли. Метки времени много трафика не займут. В конце концов, это регулируется полосой ФАПЧ.

Надо сравнивать корректно. QAM64 уже чем QAM16 и какие выводы? 1XYZ_9 что за модуляция вообще? Уже спектр -> ближе точки созвездия -> меньше помехоустойчивость, какими такими простыми волшебными свойствами модуляции вы хотите это обойти?

В нашем предварительном корректоре (ПК) никого коварства нет. Только ловкость рук. Или рукоблудие? Вам известнее. Прокис видит в нем пользу, мы тоже. Кому повредят полезные высокочастотные составляющие во входном сигнале приемника? Лишнее 2-3дБ на дороге не валяются. Заодно и нижние малозначимые компоненты в спектре сигнала поубавятся. Кабели у нас разные. Что заказчик даст, тем и работаем. Запас по величине коррекции не помешает. Что бы не парить выход кодера ПК сделали импульсным (на рисунке импульс заштрихован). Здесь показан сигнал AMI с ПК.




Выше детально показаны кодеры 1X_3, 1XY_5. Принцип кодирования 1XYZ_9 остается прежним, и имеет 9 уровней в выходном сигнале.

С учетом мнений оппонентов, у нас напрашивается такой ряд:
ФМ4 → AMI
ФМ8 → 1X_3
QAM16 → 1XY_5
Левые эффективны там, где верхняя граница полосы канала задана жестко.
Правые просты, но «мечтают» ухватить лишнее с желанием контролировать величину затухания сигнала до удвоенной полосы Найквиста.
Для AMI такой хапок полосы удался.
Выходной сигнал кодера 1XY_5 и его спектр показаны на рисунках.

VSP

Не на том вы зациклились, посмотрите в качестве примера о чём думают разработчики из группы IEEE 802.3, в инете в свободном доступе есть их презентации и т. п.

Довольно занятно, такого я ещё не видел.
Конечно, ВЧ-составляющие ещё ни кому не вредили. Но я ж не зря упомянул перенос несущей в нужное место, потому что при фантомном питании некоторые участки спектра могут быть загажены силовыми элементами схемы. Но это только вы можете увидеть на своём реальном оборудовании и реальной линии. С QAM вы можете перенести несущую в более-менее чистый участок спектра стандартными средствами, и это может оказаться большим плюсом по сравнению с более простыми методами модуляции.
Что же касается кабелей, то, поверьте, ваш случай просто замечательный по сравнению, например, с городской выделенной линией, которая тащится пару-тройку километров по 100-парным кабелям стандартного сечения и гнилым кроссам, хрен знамо где, да ещё с ADSL по соседним парам...
Если учесть ещё и вашу гирлянду датчиков, то да, это и есть вопрос системного уровня проектирования...

pokos

Все так. Неумеренное и не качественное питание может нарушить работу, например Жел. Киш. тракта даже у годовалого бычка. И тем более негативно скажется на качестве измерений и условиях приема сигнала из канала. Спасибо за живое общение.

petrov

Похоже Ваш совет не в тудей. Мы ведем речь о первокирпичиках, а Вы о больсом. Геофизические системы и датчики на опто мы отслеживаем. Спасибо.

О том и речь про разработку нормального кирпичика протокола физического уровня для кабельного модема.

Здесь можно увидеть о чём нужно думать чтобы это сделать
http://grouper.ieee.org/groups/802/3/

Например
http://grouper.ieee.org/groups/802/3/tutor...mick_170398.pdf

petrov
Еще раз спасибо. Вернее, большое спасибо.

petrov
Авторы рекомендованной Вами ссылки грамотно решают проблему борьбы с помехами. Можно сказать, что проводится некая манипуляция с данными на входе кодера и на выходе декодера. А мы здесь ведем речь только о предложенных кодерах, но не о процедурах, совершаемых с данными перед ними. На наш взгляд, кодер есть «железяка», он всего лишь тупо, но плотно преобразовывает двоичные данные в канальные импульсы. При желании его входные данные могут быть преобразованы аналогичным образом. Иными словами Ваша ссылка имеет опосредствованную связь с обсуждаемым вопросом. Спасибо.