tema 6³digos... · 2017-03-17 · tema 6. códigos de línea 1 / 8 codificaciÓn de lÍnea la...

Profa. Gabriela Leija Hernández

ESIME Unidad Zacatenco

Materia: Comunicaciones Digitales Semestre: 6to. Carrera: ICE Febrero-Julio 2017

Tema 6 Códigos de Línea

ICE 6to.Semestre Comunicaciones Digitales Prof. Gabriela Leija Hernández

TEMA 6. Códigos de Línea 1 / 8

CODIFICACIÓN DE LÍNEA

La codificación de línea consiste en convertir niveles lógicos normalizados, a una forma más adecuada para su transmisión por línea telefónica. Para esto, se debe de tener en cuenta seis factores principales al seleccionar un formato de codificación de línea:

1. Voltajes de transmisión y componente de CD 2. Ciclo de trabajo.

3. Ancho de banda. 4. Recuperación de reloj. 5. Detección de errores.

6. Facilidad de detección y decodificación. 1. Voltajes de transmisión y componentes de CD.- Los voltajes de transmisión se pueden clasificar como unipolares (UP) o bipolares (BP). La transmisión unipolar de datos binarios implica transmitir sólo un nivel de voltaje distinto de cero

(por ejemplo, +V para 1 lógico y 0V o tierra para un 0 lógico). En la transmisión bipolar intervienen dos niveles de voltaje distintos de cero (por ejemplo, +V para 1 lógico y -V para un 0 lógico).

2. Ciclo de trabajo.- Se usa para clasificar el tipo de transmisión. Si el pulso binario se mantiene durante todo el tiempo del bit, se llama sin regreso a cero o no regreso a cero (NRZ, de nonreturn to zero). Si el tiempo activo del pulso binario ocupa menos que el 100% del tiempo del bit, se trata de un regreso o retorno a cero (RZ, de return to zero).

Los voltajes de transmisión unipolar y bipolar, y la codificación con retorno a cero o no retorno a cero se pueden combinar de varias maneras, para obtener determinado esquema de codificación de línea.

3. Ancho de banda.- Para determinar el ancho mínimo de banda necesario para propagar una señal codificada en línea se debe determinar la mayor frecuencia fundamental asociada con ella. La frecuencia fundamental máxima se determina con el

peor de los casos (transición más rápida) de secuencia de bits.

Fig. 1 Formatos de codificación de línea.



4. Recuperación de reloj.- Para recuperar y mantener la información de sincronización a partir de los datos recibidos, debe haber una cantidad suficiente de transiciones en la señal de datos. Una cadena larga de unos o ceros consecutivos genera una señal de datos sin transiciones, que por consiguiente, es inadecuada para sincronizar el reloj.

5. Detección de errores.- En algunos códigos no hay manera de determinar si los datos recibidos contienen errores (ej. UPNRZ, BPNRZ). En BPRZ-AMI, un error en cualquier bit provocará una violación bipolar (la recepción de dos o más unos

consecutivos con la misma polaridad). Se desea que el código presente cierta inmunidad al ruido, de modo que el receptor no incurra en muchos errores en la

detección de los símbolos recibidos. A la tasa de errores de bit se le conoce como BER (por sus siglas en inglés, Bit Error Rate o tasa de errores). Dos décadas atrás, era normal considerar un BER=10-3, actualmente son valores aceptables BER<10-7. Esto ha sido posible gracias a la fibra óptica, al uso extensivo de códigos correctores de error en comunicaciones

inalámbricas y a lazos de abonado más cortos en enlaces cableados. 6. Facilidad de detección y decodificación.- Como la transmisión unipolar implica transmitir voltaje con sólo una

polaridad, un voltaje promedio de cd se asocia con la señal, y es igual a +V/2. Suponiendo que haya probabilidades iguales de ocurrencia de unos y ceros, las transmisiones bipolares tienen una componente promedio de cd igual a 0V. No es deseable que haya una componente de cd, porque polariza la entrada a un detector convencional de umbral, que es un

comparador polarizado, y podría causar una mala interpretación de la condición lógica de los pulsos recibidos. Así, la transmisión bipolar se adapta mejor a la detección de datos. La figura 2, es un resumen de estos seis factores, en esta tabla se ve que la codificación BPRZ-AMI tiene las mejores

características generales, y por lo consiguiente es el método que se usa con mayor frecuencia.

Fig. 2 Formatos de codificación de línea.

La salida del cuantificador nos da como resultado un valor normalizado de amplitud, la cual va a ser codificada de manera que la amplitud pueda representarse como un valor binario, el cual, la secuencia de ese valor como tal, no tiene ningún significado, hasta que es codificado.

El codificar una señal nos permite tener un ancho de banda reducido, tener sincronismo en el receptor y bajas frecuencias en el espectro. Ver fig. 3

Fig. 3 Aplicación de un código



Existen diversos códigos ya estandarizados que podemos emplear, los cuales los podemos clasificar de la siguiente manera:

Códigos NRZ (No retorno a cero)

Se denomina NRZ porque el voltaje no vuelve a cero entre bits consecutivos de valor uno. La tensión de línea es constante en todo el intervalo significativo de cada bit.

a) Codificación Unipolar.- En la señalización unipolar lógica positiva el “1” binario se presenta con un nivel alto (+A volts) y un “0” binario con un nivel cero. Este tipo de señalización también se llama conmutador de cierre y apertura.

Otra forma de explicarlo sería: un valor lógico se representa con actividades en línea (+V o –V). El otro con inactividad (0 V). Ver fig.4.

Fig. 4 Codificación unipolar

b) Codificación Polar de dos Tensiones.- Los unos y los ceros binarios se representan por medio de niveles positivos y negativos iguales. Cada valor lógico se codifica con un nivel de tensión en línea. Ver fig. 5.

Fig. 5 Código polar de dos tensiones NRZ



c) Multinivel .- Se agrupa n bits y se asigna un nivel de tensión en línea a cada posible combinación. Ver fig. 6

Fig. 6 Multinivel NRZ

Códigos RZ (Retorno a cero)

Con codificación RZ, la forma de onda retorna a un nivel de cero volts durante una porción (por lo general la mitad) del

intervalo de bits. Las formas de onda para la codificación de línea se pueden clasificar aún de acuerdo con la regla utilizada para asignar niveles de voltaje que representen los datos binarios.

La tensión de la línea varía en el intervalo significativo, pasando de actividad a inactividad (0V) o tomando el valor opuesto (de +V a –V, por ejemplo).

a) Unipolar RZ-L.- Es una codificación polar con retorno a cero en la mitad del intervalo. Ver fig. 7.

Fig. 7 Unipolar RZ-L

b) Unipolar RZ-P.- Codificación polar con retorno a cero pasando un porcentaje del intervalo significativo, típicamente tres cuartas o dos terceras partes. Fig. 8.

Fig. 8 Unipolar RZ-P

c) Polar.- Una polaridad para cada valor lógico con retorno a cero. Fig. 9.

Fig. 9 Polar con RZ



Codificaciones especiales

a) Bipolar AMI (pseudoternaria)-. Los unos binarios se representan por medio de valores alternadamente negativos y positivos. El “0” binario se representa con un nivel cero. El término pseudoternario se refiere al uso de tres niveles de

señales codificadas para representar datos de dos niveles (binarios). Está también se llama señalización por inversión de marca alterna (AMI, por sus siglas en inglés: alternate mark inversión). Ver fig.10.

Fig. 10 Bipolar AMI

Un valor lógico toma valores positivos y negativos NRZ alternativamente. Fig. 11.

Fig. 11 Bipolar AMI

b) HDBn.- Código AMI en el que se garantiza que no abra más de n intervalos sin variación en la línea. Se basa en la inclusión de una tensión de línea no alternada después de n ceros (violación). Para garantizar la alternancia de las violaciones, el primer cero puede ser codificado como un valor bipolar. Fig. 12

Fig. 12 HDBn

c) Bifase Manchester .- Asocia dos niveles de tensión (+V, -V) a cada valor lógico, con transición a la mitad del intervalo.

El “0” se codifica como +V/-V y el “1” como –V/+V. Fig. 13.

Fig. 13 Bifase Manchester



d) Bifase Diferencial .- Los valores lógicos también se codifican mediante dos niveles de tensión con transición a la mitad del intervalo. El valor “0” mantiene en la primera parte del intervalo el nivel de tensión existente al comienzo. El “1” hace una transición al comienzo del intervalo. Fig. 14.

Fig. 14 Bifase diferencial

e) Por retardo o Miller .- El “1” se codifica como una transición a mitad del intervalo. El “0” no provoca transición, a no ser que le siga otro cero. En ese caso, se lleva a cabo la transición al final del intervalo. Fig. 15.

Fig. 15 Por retardo o Miller

f) 2B1Q .- Es una codificación multinivel de 4 niveles (agrupando parejas de bits). Utilizada en la interfaz U de la red RDSI.

Opera con tensiones de 3, 1, -1 y -3 volts. Fig 16.

Fig. 16 2B1Q

g) nB/mB .- Codificación para operar con una sola polaridad, típico con comunicaciones ópticas. Lleva a cabo una aleatorización (scrambing) para garantizar variaciones continuas. Para ello se convierte secuencias de n bits en otras de m

bits (m>n). Para la conversión se utiliza dos tablas (A o B) en función del valor del disparidad existente (número de bits “1” menos bits “0” que han sido codificados).

Fig. 17 Codificación 5B/6B



En la fig. 18, se aprecia la distribución espectral de distintos códigos de línea vistos anteriormente.

Fig. 18 Distribución espectral de distintos códigos

El tipo particular de forma de onda utilizada para señalización binaria depende de la aplicación. Por ejemplo, la mayoría de los circuitos digitales utilizan la señalización unipolar o polar, aunque estas formas de onda pueden tener un nivel de

cd distinto de cero; además, el nivel de cd depende de los datos exactos que se van a representar. Por otra parte, la señalización bipolar y la señalización Manchester siempre tendrán un nivel de cd cero sin cuidado de los datos que se van a representar.

La señal en línea codificada puede tener las siguientes utilidades en diversos campos:

Puede ser puesta directamente en una transmisión de línea, en forma de variaciones de voltaje o corriente.

Está lo bastante modulada para crear una señal de radiofrecuencia que puede ser mandada libre en el espacio

Puede ser usada para encender y apagar una luz en Redes Inalámbricas Ópticas (en inglés Free Space

Optics–FSO), más conocidas como infrarrojos.

Puede convertirse en campos magnéticos en un disco duro.

Puede ser impresa para crear códigos de barras.

APLICACIONES DE ALGUNOS CÓDIGOS DE LÍNEAS

En aplicaciones de radio, satélite, celular se utiliza códigos de línea polar NRZ para minimizar el uso de ancho de banda.

En comunicación de datos a veces se utilizan otros códigos de línea que tienen mejor comportamiento teniendo en cuenta otras características.

En comunicaciones no coherentes, donde el receptor no puede detectar el signo del pulso se utiliza unipolar NRZ, en comunicaciones sobre fibra óptica se usa este formato.

https://es.wikipedia.org/wiki/Disco_duro



Fig. 19 Resumen de algunos códigos de línea

tema 6³digos... · 2017-03-17 · tema 6. códigos de línea 1 / 8 codificaciÓn de lÍnea la...

Documents