Archivo 3 Codigos de Linea

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ING. CARLOS RODENAS REYNA

Códigos de línea

Los códigos de línea deben cumplir, entre otras, con las siguientes condiciones:

1. Que la amplitud de la componente continua sea lo más pequeña posible. La componente continua, además de demandar potencia adicional, produce “derivas” en la línea de base de la señal. Por otro lado, la presencia de componentes continuas produce impulsos unitarios periódicos en el espectro, los cuales complican los circuitos de control automático de ganancia en el receptor.

2. Que las señales de temporización puedan ser fácilmente extraídas de la señal recibida. La señal codificada debe poseer muchas transiciones o cruces por cero, aunque la señal original contenga largas secuencias de UNOS o CEROS.

3. Que el contenido espectral sea el más adecuado según las características del medio de transmisión. El espectro deberá estar contenido dentro de una banda restringida, es decir, deberá ser cero en los bordes de la banda y máximo en el centro de la misma.


4. Que la señal codificada pueda ser descodificada unívocamente para permitir la recuperación fiel de la secuencia original. Para ello, el código de línea debe satisfacer la “condición del prefijo”, esto es, ninguna “palabra” del “alfabeto” utilizado debe ser la primera parte de otra palabra. También es deseable que la descodificación pueda realizarse inmediatamente luego de recibida la secuencia.

5. El código debe ser eficiente para aprovechar al máximo la capacidad del canal y ser inmune a las interferencias y ruido, lo cual produce una elevada tasa de errores.

6. Además de los aspectos puramente técnicos, hay que tomar en cuenta el aspecto económico. Es deseable que el código sea fácil de generar y detectar a fin de reducir la complejidad y costo del sistema. De esta manera se asegura una mayor confiabilidad.


CODIFICACION DE LINEA

• Teniendo ya la señal discretizada en tiempo (muestreo) y discretizada en amplitud (cuantificación), se dispone de una señal de M símbolos cuya tasa de transmisión se mide en baudios.

• Si se quiere una transmisión binaria, faltaría convertir los símbolos a bits.

• Esto implica que los unos y ceros resultantes deben ser representados con formas de onda específicas (Codificación de línea) que influirán en: Potencia de transmisión, ancho de banda, facilidad de recuperación del reloj en el receptor, detección y corrección de errores, etc. ING. CARLOS RODENAS REYNA

Características de los códigos de línea

Autosincronización

Capacidad de detección de errores

Inmunidad al ruido

Densidad espectral de potencia

Ancho de banda

Transparencia

•Contenido suficiente de señal de temporización (reloj) que permita identificar el tiempo correspondiente a un bit.

•La definición del código incluye el poder detectar un error y en ocasiones corregirlo.

•Capacidad para detectar adecuadamente el valor de la señal ante la presencia de ruido (baja probabilidad de error).

•Igualación entre el espectro de frecuencia de la señal y la respuesta en frecuencia del canal de transmisión.

•El espectro deberá estar contenido dentro de una banda restringida.

•Independencia de las características del código en relación a la secuencia de unos y ceros que se transmita.


TECNICAS DE CODIFICACIONTECNICAS DE CODIFICACION

NRZ - L

NRZ - I

BIPOLAR AMI

MANCHESTER

MANCHESTER DIFERENCIAL

B8ZS

HDB3ING. CARLOS RODENAS

REYNA

Observe las siguientes formas de representar los unos y ceros:

•La primera y segunda se les llama NRZ (Non Return to Zero) debido a que el nivel del “uno” o el “cero” es constante durante todo el intervalo de bit (No baja a cero).

•Si es polar, el uno y el cero tienen representaciones opuestas.

•La codificación RZ (Return to Zero) se caracteriza porque a la mitad del intervalo de bit el nivel de uno o del cero va a cero.

•El código AMI (Alternate Mark Inversion) se caracteriza porque los unos van alternando entre +V y -V, mientras que el cero esta asociado a cero voltios de manera fija; este ultimo código permite detectar algunos errores de transmisión al detectarse la violación del mismo (2 unos seguidos con un mismo nivel).


Código retorno a cero (RZ)

Autosincronización


Inmunidad al ruido


Transparencia

• si contiene señal de temporización.

• No permite detectar errores.

• En función de la diferencia de voltajes.

• Alto contenido de energía cercano al 0V. Doble de ancho de banda que NRZ.

fsmax = 2fd

• El valor promedio de la señal y la probabilidad de detectar el inicio de un bit dependen solamente del contenido de “0”s.



NRZ - LNRZ - L

1 1110 0 0

D NRZ (W) = A2Tb Sinc2(wTb/2)

B-3dB ≈ 0.44/Tb



NRZ - LNRZ - L

1 1110 0 0

El nivel de tensión se mantiene constantedurante la duración del bit, no hay

RETORNO AL NIVEL CERO de tensión

Un valor binario es representado por unnivel de tensión positiva y el otro valor

por un nivel de tensión negativa

Es muy vulnerable al ruido y tiene muy poca capacidad de sincronización



NRZ - I

0 0001 1 1



NRZ - I

0 0001 1 1

El nivel de tensión se mantiene constantedurante la duración del bit

Es un ejemplo de codificación diferencial

El “1” se codifica mediante una transiciónal principio del intervalo y el “0” como la

ausencia de ésta

Es mas inmune al ruido que NRZ -L y tiene muy poca capacidad de sincronización


Código no retorno a cero (NRZ)

Autosincronización


Inmunidad al ruido


Transparencia

• No contiene señal de temporización.

• No permite detectar errores.

• En función de la diferencia de voltajes.

• Alto contenido de energía cercano al 0V. El 95% de la potencia se encuentra en frecuencias menores a la frecuencia de los datos.

• El valor promedio de la señal y la probabilidad de detectar el inicio de un bit dependen del contenido de “1”s y “0”s.



NRZ - L

NRZ - I

BIPOLAR AMI

MANCHESTER


B8ZS

HDB3

Debido a su sencillez y respuesta en bajas frecuencias se usan en las

grabaciones magnéticas


TECNICAS DE CODIFICACIONTECNICAS DE CODIFICACIONTECNICAS DE CODIFICACIONTECNICAS DE CODIFICACION BIPOLAR AMI

0 0001 1 1

PSEUDOTERNARIO = al revés, 0 ausencia de señal y 1 pulsos de polaridad alternante

D AMI (W) = A2Tb/4 Sinc2(wTb/4)sen2(wTs/2)

B-3dB ≈ 0.71/Tb


TECNICAS DE CODIFICACIONTECNICAS DE CODIFICACIONTECNICAS DE CODIFICACIONTECNICAS DE CODIFICACION

BIPOLAR AMI

0 0001 1 1

Pertenece a los formatos Binarios Multinivelque subsanan las deficiencias de NRZ

El “0 binario” se representa por ausenciade señal y el “1 binario” se representa por

un pulso positivo o negativo en formaalternada

Mejor sincronización (en caso de unos)Menor componente de tensión continuaEl ancho de banda es menor que NRZPermite un método básico de corrección de errores


Código AMI

Autosincronización


Inmunidad al ruido


Transparencia

• si contiene señal de temporización.

• Permite detectar errores.

• Mayor inmunidad al ruido, en función de la diferencia de voltajes.

• No contiene energía cercano al 0V. Menor ancho de banda.

• El valor promedio de la señal depende del número de 0´s.



NRZ - L

NRZ - I

BIPOLAR AMI

MANCHESTER


B8ZS

HDB3

Los codigos binarios multinivel son menos eficaces que los

codigos NRZ, ya que el receptor multinivel debe distinguir entre

3 niveles, en lugar de dos

La señal de un código binariomultinivel necesita más potencia para la misma probabilidad de

error.

La Taza de Errores por bit paralos NRZ es significativamenteMENOR que la necesaria en

“binario multinivel”ING. CARLOS RODENAS REYNA


NRZ - L

NRZ - I

BIPOLAR AMI

MANCHESTER


B8ZS

HDB3

FormatoBifase



MANCHESTER

1 1110 0 0

D MANCHESTER (W) = A2Tb Sinc2(wTb/4)sen2(wTs/4)

B-3dB ≈ 1.16/Tb



MANCHESTER

1 1110 0 0

Procedimiento de sincronizacion permanenteSe usa en redes LAN

Pertenece a los formatos Bifaseque subsanan las deficiencias de NRZ

Cada periodo de bit se divide en dos intervalos igualesUn bit 1 binario se tiene un voltaje alto en el primer intervalo y bajo durante el segundo.

Un 0 binario es lo inverso; primero bajo luego altoEmplea el doble de ancho de banda que otra

codificación binaria


Código Manchester

Autosincronización


Inmunidad al ruido


Transparencia

• Si contiene señal de temporización.

• Permite detectar errores.

• Mayor inmunidad al ruido al emplear voltajes positivos y negativos.

• No contiene energía cercano al 0V. Doble ancho de banda que el AMI.

• La autosincronización se mantiene independientemente del valor de la información.




0 0001 1 1



Pertenece a los formatos Bifaseque subsanan las deficiencias de NRZ

Siempre hay una transición a la mitad del bit,tan sólo para proporcionar sincronización.

Un “0 binario” se representa por una transición al principio del intervalo y

un “1 binario” con la ausencia de esta.Emplea el doble de ancho de banda que

otra codificación binaria


0 0001 1 1



NRZ - L

NRZ - I

BIPOLAR AMI

MANCHESTER


B8ZS

HDB3

Ventajas de los Bifase:Sincronización, no tiene componentecontinuo, mejor método de detección

de errores

El ancho de banda empleado esmayor que los codigos binarios

multinivel.

El Manchester se usa en la transmisiónen redes LAN (IEEE 802.3) con bus

CSMA/CD, cable coaxial o utp

El Manchester diferencial se haelegido en la normalizaciónIEEE 802.5 para redes LAN

en anillo, cable stpING. CARLOS RODENAS REYNA


NRZ - L

NRZ - I

BIPOLAR AMI

MANCHESTER


B8ZS

HDB3

Es la codificación empleada enUSA

Subsana la deficiencia de AMI deperdida de sincronismo ante una

cadena larga de ceros

- Si aparece un octeto de ceros y elúltimo valor de tensión anterior es positivo codificar dicho octeto asi:

000 + - 0 - +

- Si el valor de tensión anterior al octeto de ceros es negativo será:

000 - + 0 + - ING. CARLOS RODENAS REYNA

B8ZS (Bipolar 8-Zero Substitution)• B8ZS: la sustitución bipolar de 8 ceros, también llamada la

sustitución binaria de 8 ceros, el canal claro, y 64 claros. • Es un método de codificación usado sobre circuitos T1 , que inserta

dos veces sucesivas al mismo voltaje - refiriéndose a una violación bipolar - en una señal donde ocho ceros consecutivos sean transmitidos.

• El dispositivo que recibe la señal interpreta la violación bipolar como una señal de engranaje de distribución, que guarda (mantiene) la transmisión y dispositivos de encubrimiento sincronizados.

• Generalmente, cuando sucesivos "unos" son transmitidos, uno tiene un voltaje positivo y el otro tiene un voltaje negativo.

• Es decir, cuando aparecen 8 "ceros" consecutivos, se introducen cambios artificiales en el patrón basados en la polaridad del último bit 'uno' codificado:

• V: Violación, mantiene la polaridad anterior en la secuencia.• B: Transición, invierte la polaridad anterior en la secuencia.• Los ocho ceros se sustituyen por la secuencia: 000V B0VB



NRZ - L

NRZ - I

BIPOLAR AMI

MANCHESTER


B8ZS

HDB3

Es la codificación empleada enEUROPA Y JAPON

Se toman cuartetos de ceros en lugar de ocho y se hace empleo

de la violación de código# pulsos bipolares (unos)desde la última violación

Polaridaddel pulsoanterior Impar Par

000-- 00 -+00+

000+-+

Si la última violación fue positiva la siguiente debe ser negativa y viceversa,

dependiendo del número de pulsos después de la violaciónING. CARLOS RODENAS REYNA

HDB3 (High Density Bipolar 3)

• -El espectro de frecuencias carece de componente de corriente continua y su ancho de banda está optimizado.

• -El sincronismo de bit se garantiza con la alternancia de polaridad de los "unos", e insertando impulsos de sincronización en las secuencias de "ceros".

• Los códigos HDBN (High Density Bipolar) limitan el número de ceros consecutivos que se pueden transmitir: -HDB3 no admite más de 3 ceros consecutivos. Colocan un impulso (positivo o negativo) en el lugar del 4º cero.

• -El receptor tiene que interpretar este impulso como un cero. Para ello es preciso diferenciarlo de los impulsos normales que representan a los "unos".

• -El impulso del 4º cero se genera y transmite con la misma polaridad que la del impulso precedente. Se denomina por ello V "impulso de violación de polaridad" ( el receptor reconoce esta violación porque detecta 2 impulsos seguidos con la misma polaridad).ING. CARLOS RODENAS REYNA

HDB3 (High Density Bipolar 3)

• Para mantener la componente de corriente continua con valor nulo, se han de transmitir alternativamente tantas violaciones positivas como negativas ( V+ V- V+ V- ... ).

• Para mantener siempre alternada la polaridad de las violaciones V, es necesario en algunos casos insertar un impulso B "de relleno“ (cuando la polaridad del impulso que precede a la violación V, no permite conseguir dicha alternancia). Si no se insertaran los impulsos B, las violaciones de polaridad V del 4º cero serían obligatoriamente del mismo signo.

• En HDB3 se denomina impulso a los estados eléctricos positivos o negativos, distintos de "cero". (0 voltios).

• Cuando aparecen más de tres ceros consecutivos, estos se agrupan de 4 en 4, y se sustituye cada grupo 0000 por una de las secuencias siguientes de impulsos: B00V ó 000V .


• B indica un impulso con distinto signo que el impulso anterior. Por tanto, B mantiene la ley de alternancia de impulsos, o ley de bipolaridad, con el resto de impulsos transmitidos.

• V indica un impulso del mismo signo que el impulso que le precede, violando por tanto la ley de bipolaridad.

• El grupo 0000 se sustituye por B00V cuando es par el número de impulsos entre la violación V anterior y la que se va a introducir.

• El grupo 0000 se sustituye por 000V cuando es impar el número de impulsos entre la violación V anterior y la que se va a introducir.

• Así se logra mantener la ley de bipolaridad de los impulsos correspondientes a los "unos", y también la bipolaridad de las "violaciones" mediante los impulsos B y los impulsos V.

• podemos ver una señal HDB3 con errores que no detecta el RECEPTOR.


• La detección elemental de los errores de transmisión típicos del ruido ( inversión, duplicación o perdida de impulsos), se realiza simplemente comprobando que los impulsos recibidos por el receptor cumplen las reglas de polaridad establecidas por la codificación HDB3.

• Los errores se suelen detectar en el caso de que aparezcan los 4 ceros consecutivos que no permite el HDB3 o en el caso de la inserción de un "uno" y que las dos violaciones V+ queden con la misma polaridad. Sin embargo existen casos en los cuales hay errores que son imposibles de detectar y que incluso se propagan generando aún más errores.

• Por ejemplo en la imagen podemos ver una señal HDB3 con errores que no detecta el RECEPTOR.


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