CODIFICACI

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CODIFICACIÓN EN LÍNEATema V
REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL POLITÉCNICA ANTONIO JOSÉ DE SUCRE VICE-RECTORADO PUERTO ORDAZ Departamento de Ingeniería Electrónica
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Sumario

• 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

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Motivación 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.

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Propiedades 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).
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Propiedades 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.  
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Propiedades 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.
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Formatos de Señalización Binarias

1. 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.  
2. Señalización Polar Los unos y los ceros binarios
   se representan por medio de niveles positivos y
   negativos de igual voltaje.

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Formatos 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).

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Formatos 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.  

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Convenimientos 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.

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Formatos de Señalización Binaria

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Análisis de los Espectros de Potencia de los
códigos de línea binarios

• Señalización Unipolar NRZ.

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Análisis de los Espectros de Potencia de los
códigos de línea binarios

• Señalización Polar NRZ.

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Análisis de los Espectros de Potencia de los
códigos de línea binarios

• Señalización Unipolar RZ.

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Análisis de los Espectros de Potencia de los
códigos de línea binarios

• Señalización Bipolar RZ.

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Análisis de los Espectros de Potencia de los
códigos de línea binarios

• Señalización Manchester NRZ

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Comparación entre los diferentes modos de
codificación.

• Tabla 1 Eficiencias Espectrales de varios
  Códigos de Líneas

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Codificación 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
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Generación de Codificación Diferencial.
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Ejemplo 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
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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

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Formas de Ondas de Patrones de Ojos
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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.
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SEGUNDA VISIÓN DE LOS HECHOS.
A continuación analizaremos la codificación de
línea vista por otro autor, en este caso W.
Stallings.
25
Formatos de codificación digital de señales
Definición de cada uno de los CODIGOS más
empleados
26
Formatos de codificación digital de señales
Resumen de las técnicas de codificación en línea
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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)
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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.
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No 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.

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No Retorno a Cero con Inversión de unos (NRZI)
Representación Espectral de la Codificación
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Binarios Multinivel

• Estos códigos usan más de dos niveles de señal.
• Los casos son
• Bipolar AMI (Alternate Mark Inversion)
• Pseudoternario

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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

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Manchester y Manchester Diferencial
Representación Espectral de la Codificación
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Técnicas 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.
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Técnicas 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

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Técnicas 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

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Técnicas 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.

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Técnicas 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
  -

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Técnicas 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
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Técnicas 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.
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Técnicas 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.
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Técnicas 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.
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Técnicas de ltScramblinggtHDB3 (High Density
Bipolar 3 Zeros)
Tabla 5.4 Reglas de Sustitución en HDB3
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Actividades Complementarias

1. Analice los contenidos de este tema consultando
   la bibliografía.
2. Resuelva algunos problemas planteados en el libro
   de W Stallings.

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FIN TEMA 5Gracias
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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.

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Bipolar AMI
Representación Espectral de la Codificación
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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.

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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.

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Pseudoternario
Representación Espectral de la Codificación
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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

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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.

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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

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Codificación Manchester
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Codificación Manchester Comparación con otras
Codificaciones
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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.

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Manchester Diferencial
58
Manchester DiferencialComparación con otras
Técnicas