Señalización Bipolar RZ.
Análisis de los Espectros de Potencia de los códigos de línea binarios
Señalización Manchester NRZ
Análisis de los Espectros de Potencia de los códigos de línea binarios
Comparación entre los diferentes modos de codificación.
Tabla 1: Eficiencias Espectrales de varios Códigos de Líneas
(Gp:) Tipo de código
(Gp:) Primer ancho de banda nulo (Hz)
(Gp:) Eficiencia Espectral
R/B [(bits/seg)/Hz]
(Gp:) Unipolar NRZ
(Gp:) R
(Gp:) 1
(Gp:) Polar NRZ
(Gp:) R
(Gp:) 1
(Gp:) Unipolar RZ
(Gp:) 2R
(Gp:) ½
(Gp:) Bipolar NRZ
(Gp:) R
(Gp:) 1
(Gp:) Manchester NRZ
(Gp:) 2R
(Gp:) ½
(Gp:) Niveles Múltiples NRZ
(Gp:) R/L*
(Gp:) L
Codificación Diferencial
Los datos diferenciales codificados son generados por:
Los datos codificados recibidos se decodifican mediante
Compuerta Or-Ex
Generación de Codificación Diferencial.
Ejemplo de Uso de Codificación Diferencial
(Gp:) Codificación
(Gp:) Código resultante
(Gp:) Secuencia de entrada
(Gp:) dn
(Gp:)
1
(Gp:) 1
(Gp:) 1
(Gp:) 0
(Gp:) 1
(Gp:) 0
(Gp:) 0
(Gp:) 1
(Gp:) Secuencia codificada
(Gp:) en
(Gp:) 0
(Gp:) 1
(Gp:) 1
(Gp:) 0
(Gp:) 0
(Gp:) 0
(Gp:) 1
(Gp:)
(Gp:)
(Gp:)
(Gp:)
(Gp:)
(Gp:)
(Gp:)
(Gp:)
(Gp:)
(Gp:) a) Decodificación (con polaridad correcta)
(Gp:)
(Gp:)
(Gp:)
(Gp:)
(Gp:)
(Gp:)
(Gp:)
(Gp:)
(Gp:)
(Gp:) Secuencia recibida
(Gp:) 1
(Gp:) 0
(Gp:) 1
(Gp:) 1
(Gp:) 0
(Gp:) 0
(Gp:) 0
(Gp:) 1
(Gp:) Secuencia decodificada
(Gp:)
(Gp:) 1
(Gp:) 1
(Gp:) 0
(Gp:) 1
(Gp:) 0
(Gp:) 0
(Gp:) 1
(Gp:) b) Decodificación (con polaridad invertida)
(Gp:)
(Gp:)
(Gp:)
(Gp:)
(Gp:)
(Gp:)
(Gp:)
(Gp:)
(Gp:)
(Gp:) Secuencia recibida
(Gp:) 0
(Gp:) 1
(Gp:) 0
(Gp:) 0
(Gp:) 1
(Gp:) 1
(Gp:) 1
(Gp:) 0
(Gp:) Secuencia decodificada
(Gp:)
(Gp:) 1
(Gp:) 1
(Gp:) 0
(Gp:) 1
(Gp:) 0
(Gp:) 0
(Gp:) 1
Compuerta Or-Ex
Se compara el valor lógico del dato actual con el anterior
Valor Inicial Arbitrario
Patrones de Ojos: Medida práctica de los niveles de ruido del código de línea.
El efecto de la filtración y ruido en un canal se ve observando el código de línea recibido en un osciloscopio.
En la imagen siguiente se muestran formas de onda polares NRZ dañadas en los casos de:
Filtración de canal ideal
Filtración que produce interferencia intersímbolos (ISI)
Ruido más ISI
Formas de Ondas de Patrones de Ojos
El Patrón de Ojo proporciona la siguiente información:
El error de sincronización permitido en el muestreador del receptor esta dado por el ancho del ojo, conocido como apertura del ojo.
La sensibilidad al error de sincronización esta dada por la pendiente de la apertura del ojo, evaluada en o cerca del cruce por cero.
El margen de ruido del sistema esta dado por la altura de la apertura del ojo.
SEGUNDA VISIÓN DE LOS HECHOS..
A continuación analizaremos la codificación de línea vista por otro autor, en este caso W. Stallings.
Formatos de codificación digital de señales
Definición de cada uno de los CODIGOS más empleados
Formatos de codificación digital de señales
Resumen de las técnicas de codificación en línea
No Retorno a Cero (NRZ, Nonreturn to zero)
El nivel de tensión se mantiene constante durante la duración del bit, no hay retorno a nivel cero de la tensión. "0" es un alto y "1" es un bajo.
NRZ-L, Nivel No Retorno a Cero (NonReturn to Zero Level)
No Retorno a Cero con Inversión de unos (NRZI)
El nivel de tensión se mantiene constante durante la duración del bit, no hay retorno a nivel cero de la tensión. "0" no cambia el nivel, el "1" cambia alternadamente el nivel.
El caso de NRZI, es una codificación diferencial.
Procedimiento: si se tiene un cero se mantiene el nivel anterior. Si se tiene un "1" se codifica con la señal contraria a la que se utilizó en el "1" anterior.
Este esquema de polarización no es vulnerable a la inversión de cables en el proceso de transmisión, es decir la inversión de la polaridad en los cables de transmisión no afecta los datos.
No Retorno a Cero con Inversión de unos (NRZI)
Representación
Espectral
de la
Codificación
No Retorno a Cero con Inversión de unos (NRZI)
Binarios Multinivel
Estos códigos usan más de dos niveles de señal.
Los casos son:
Bipolar AMI (Alternate Mark Inversion)
Pseudoternario
BIFASE
Engloba todo un conjunto de técnicas de codificación alternativas, diseñadas para superar las dificultades encontradas en los códigos NRZ.
Dos de estas técnicas, son:
Manchester
Manchester diferencial
Manchester y Manchester Diferencial
Representación
Espectral
de la
Codificación
Técnicas de < < Scrambling> >
La idea que se sigue es:
Reemplazar las secuencias de bits que den lugar a niveles de tensión constante por otras secuencias que proporcionen suficiente número de transiciones, de forma tal que el reloj del receptor pueda mantenerse sincronizado.
En el receptor:
Se debe identificar la secuencia reemplazada y sustituirla por la secuencia original.
La secuencia reemplazada tendrá la misma longitud que la original, por lo cual no se produce cambio de velocidad
Técnicas de < < Scrambling> >
Los objetivos son
Evitar la componente en continua
Evitar las secuencias largas que correspondan a señales de tensión nula
No reducir la velocidad de transmisión de los datos
Tener cierta capacidad para detectar errores
Técnicas de < < Scrambling> >
Reglas de Codificación
B8ZS (Bipolar with 8-Zeros Substitution) utilizado en Norteamérica.
HDB3 (High Density Bipolar 3 Zeros) utilizado en Europa y Japón.
Técnicas de < < Scrambling> >
Técnicas de < Scrambling>B8ZS (Bipolar with 8-Zeros Substitution)
Esta basado en AMI bipolar, con las reglas:
Si aparece un octeto con todos ceros y el último valor de tensión anterior a dicho octeto fue positivo, codificar dicho octeto con 0 0 0 + – 0 – +
Si aparece un octeto con todos ceros y el último valor de tensión anterior a dicho octeto fue negativo, codificar dicho octeto como 0 0 0 – + 0 + –
V: violación de secuencia bipolar
B: bit bipolar valido
Estrategia:
Pulso anterior: + ? 0 0 0 + – 0 – +
Pulso anterior: – ? 0 0 0 – + 0 + –
Técnicas de < Scrambling>B8ZS (Bipolar with 8-Zeros Substitution)
Con este procedimiento se fuerzan dos violaciones de código del código AMI, combinaciones de señalización no permitidos por el código.
El receptor identificará ese patrón y lo interpretará convenientemente como un octeto todo ceros.
Técnicas de < Scrambling>B8ZS (Bipolar with 8-Zeros Substitution)
Técnicas de < Scrambling>HDB3 (High Density Bipolar 3 Zeros)
Se basa en la codificación AMI.
Se reemplaza las cadenas de cuatro ceros por cadenas que contienen uno o dos pulsos.
El cuarto cero se sustituye por una violación del código.
Tabla 5.4 Reglas de Sustitución en HDB3
La sustitución dependerá:
a) Si el número de pulsos desde la última violación es par o impar.
b) Dependiendo de la polaridad del último pulso, anterior a la aparición de los cuatro ceros.
Técnicas de < Scrambling>HDB3 (High Density Bipolar 3 Zeros)
Tabla 5.4 Reglas de Sustitución en HDB3
(Gp:) Numero Impar de 1's
Desde la última sust.
Técnicas de < Scrambling>HDB3 (High Density Bipolar 3 Zeros)
Actividades Complementarias
Analice los contenidos de este tema consultando la bibliografía.
Resuelva algunos problemas planteados en el libro de W Stallings.
Bipolar AMI
El "0" binario se representa por ausencia de señal y el "1" binario se representa como un pulso positivo o negativo.
Los pulsos correspondientes a los "1" deben tener una polaridad alternante.
(Gp:) 0
(Gp:) 1
(Gp:) 0
(Gp:) 0
(Gp:) 1
(Gp:) 1
(Gp:) 0
(Gp:) 0
(Gp:) 0
(Gp:) 1
(Gp:) 1
Bipolar AMI
Representación
Espectral
de la
Codificación
Bipolar AMI
Ventajas:
Para la cadena de "1" se tiene sincronismo.
No hay componente CD
El ancho de banda es, menor que para NRZ
Se puede usar la alternancia para los "1" como una forma de detectar errores.
Desventajas:
Una larga cadena de "0" pierde el sincronismo.
Pseudoternario
Se tiene una codificación con tres niveles.
Para este caso el bit "1" se representa por la ausencia de señal, y el "0" mediante pulsos de polaridad alternante.
(Gp:) 0
(Gp:) 1
(Gp:) 0
(Gp:) 0
(Gp:) 1
(Gp:) 1
(Gp:) 0
(Gp:) 0
(Gp:) 0
(Gp:) 1
(Gp:) 1
Pseudoternario
Representación
Espectral
de la
Codificación
Pseudoternario
Ventajas
Se puede enviar la señal de sincronismo con la información.
No se tiene componente contínua.
Se disminuye el ancho de banda
El mayor nivel de energía está ubicado a la mitad de la frecuencia normalizada
Pseudoternario
Desventajas
Una larga cadena de "1" hace perder el sincronismo.
El sistema receptor se ve obligado a distinguir entre tres niveles de: +A, -A y 0.
Requiere 1,58 bits para transportar solo un bit de información.
Codificación Manchester
Siempre hay una transición en mitad del intervalo de duración del bit. Sirve como procedimiento de sincronización.
Regla:
a) "1" lógico: transición de bajo a alto.
b) "0" lógico: transición de alto a bajo.
Nota: esta regla es contraria a la utilizada por otros autores, pero se ajusta a la estandarizada en equipos de uso comercial
Codificación Manchester
Codificación Manchester: Comparación con otras Codificaciones
Manchester Diferencial
La transición en mitad del intervalo se utiliza tan solo para proporcionar sincronización.
La codificación de "0" se representa por la presencia de una transicion al principio del intervalo del bit, y un 1 se representa mediante la ausencia de una transición al principio del intervalo.
Manchester Diferencial
Manchester Diferencial:Comparación con otras Técnicas
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