Title: CODIFICACI
1CODIFICACIÓN EN LÍNEATema V
REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL POLITÉCNICA ANTONIO JOSÉ DE SUCRE VICE-RECTORADO PUERTO ORDAZ Departamento de Ingeniería Electrónica
2Sumario
- 1. Introducción
- 2. Propiedades de los Códigos en Línea
- 3. Formatos de Señalización Binaria
- 4. Análisis de Espectro de Potencia de los
códigos - 5. Codificación Diferencial
- 6. Patrones de Ojos
- 7. Otra visión de la codificación en línea
3Motivación del Tema
- La codificación de línea se puede entender como
- Las diferentes maneras de representar los unos y
ceros que componen una señal digital para
adaptarla eficientemente al medio de transmisión.
4Propiedades deseables de los Códigos de Línea.
Auto sincronización Debe poseer suficiente
información de temporización incorporada al
código de manera que se pueda diseñar la
sincronización para extraer la señal de
sincronización o de reloj. Baja probabilidad
de error de bits Se pueden diseñar receptores
para recuperar datos binarios con una baja
probabilidad de error de bits cuando la señal de
datos de entrada se corrompe por ruido o ISI
(Interferencia InterSimbolo).
5Propiedades deseables de los Códigos de Línea.
Un espectro adecuado para el canal Por ejemplo,
si el canal es acoplado de ca, la densidad
espectral de potencia de la señal de codificación
de líneas será insignificante a frecuencias
cercanas a cero. Ancho de banda del canal de
transmisión Debe ser tan pequeño como sea
posible. Esto facilita la transmisión de la señal
en forma individual o la multicanalización.
6Propiedades deseables de los Códigos de Línea.
Capacidad de detección de errores Debe ser
posible poner en practica esta característica con
facilidad para la adición de codificadores y
decodificadores de canal, o debe incorporarse al
código de línea. Transparencia El protocolo de
datos y el código de líneas están diseñados de
modo que toda secuencia posible de datos se
reciba fiel y transparentemente.
7Formatos de Señalización Binarias
- Señalización Unipolar Usando lógica positiva, el
1 binario se representa con un nivel alto de
voltaje (A Volts) y un 0 binario con un nivel
de cero Volts. - Señalización Polar Los unos y los ceros binarios
se representan por medio de niveles positivos y
negativos de igual voltaje.
8Formatos de Señalización Binarias
- Señalización Bipolar (Pseudoternaria) Los 1
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).
9Formatos de Señalización Binarias
- Señalización Manchester
- Cada 1 binario se representa con un pulso de
período de medio bit positivo seguido por un
pulso de período de medio bit negativo. Del mismo
modo, el 0 binario se representa con un pulso
de período de medio bit negativo seguido por un
pulso de período de medio bit positivo.
10Convenimientos Previos
- Con frecuencia se utilizan notaciones abreviadas
para estos formatos, las cuales son - Unipolar NRZ se nombrará simplemente como
unipolar. - Polar NRZ como Polar.
- Bipolar RZ como Bipolar.
11Formatos de Señalización Binaria
12Análisis de los Espectros de Potencia de los
códigos de línea binarios
- Señalización Unipolar NRZ.
13Análisis de los Espectros de Potencia de los
códigos de línea binarios
14Análisis de los Espectros de Potencia de los
códigos de línea binarios
- Señalización Unipolar RZ.
15Análisis de los Espectros de Potencia de los
códigos de línea binarios
16Análisis de los Espectros de Potencia de los
códigos de línea binarios
- Señalización Manchester NRZ
17Comparación entre los diferentes modos de
codificación.
- Tabla 1 Eficiencias Espectrales de varios
Códigos de Líneas
18Codificación Diferencial
- Los datos diferenciales codificados son generados
por
Compuerta Or-Ex
A B SAL
0 0 0
0 1 1
1 0 1
1 1 0
Los datos codificados recibidos se decodifican
mediante
19Generación de Codificación Diferencial.
20Ejemplo de Uso de Codificación Diferencial
Valor Inicial Arbitrario
Compuerta Or-Ex
A B SAL
0 0 0
0 1 1
1 0 1
1 1 0
Se compara el valor lógico del dato actual con el
anterior
21Patrones 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
22Formas de Ondas de Patrones de Ojos
23El 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.
24SEGUNDA VISIÓN DE LOS HECHOS.
A continuación analizaremos la codificación de
línea vista por otro autor, en este caso W.
Stallings.
25Formatos de codificación digital de señales
Definición de cada uno de los CODIGOS más
empleados
26Formatos de codificación digital de señales
Resumen de las técnicas de codificación en línea
27No 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)
28No 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.
29No Retorno a Cero con Inversión de unos (NRZI)
- 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.
30No Retorno a Cero con Inversión de unos (NRZI)
Representación Espectral de la Codificación
31Binarios Multinivel
- Estos códigos usan más de dos niveles de señal.
- Los casos son
- Bipolar AMI (Alternate Mark Inversion)
- Pseudoternario
32BIFASE
- 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
33Manchester y Manchester Diferencial
Representación Espectral de la Codificación
34Técnicas de lt ltScramblinggt gt
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.
35Técnicas de lt ltScramblinggt gt
- 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
36Técnicas de lt ltScramblinggt gt
- 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
37Técnicas de lt ltScramblinggt gt
- Reglas de Codificación
- B8ZS (Bipolar with 8-Zeros Substitution)
utilizado en Norteamérica. - HDB3 (High Density Bipolar 3 Zeros) utilizado en
Europa y Japón.
38Técnicas de ltScramblinggtB8ZS (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
-
39Técnicas de ltScramblinggtB8ZS (Bipolar with
8-Zeros Substitution)
Estrategia Pulso anterior ? 0 0 0 - 0 -
Pulso anterior - ? 0 0 0 - 0 -
V violación de secuencia bipolar B bit bipolar
valido
40Técnicas de ltScramblinggtB8ZS (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.
41Técnicas de ltScramblinggtHDB3 (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.
42Técnicas de ltScramblinggtHDB3 (High Density
Bipolar 3 Zeros)
Tabla 5.4 Reglas de Sustitución en HDB3
Numero de Pulsos Bipolares (unos) desde la última sustitución Numero de Pulsos Bipolares (unos) desde la última sustitución
Polaridad del pulso anterior Impar Par
- 000- 00
000 -00-
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.
43Técnicas de ltScramblinggtHDB3 (High Density
Bipolar 3 Zeros)
Tabla 5.4 Reglas de Sustitución en HDB3
44Actividades Complementarias
- Analice los contenidos de este tema consultando
la bibliografía. - Resuelva algunos problemas planteados en el libro
de W Stallings.
45FIN TEMA 5Gracias
46Bipolar 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.
47Bipolar AMI
Representación Espectral de la Codificación
48Bipolar 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.
49Pseudoternario
- 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.
50Pseudoternario
Representación Espectral de la Codificación
51Pseudoternario
- 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
52Pseudoternario
- 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.
53Codificación 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
54Codificación Manchester
55Codificación Manchester Comparación con otras
Codificaciones
56Manchester 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.
57Manchester Diferencial
58Manchester DiferencialComparación con otras
Técnicas