Códigos de línea

Existen una serie de criterios a tomar en cuenta sobre la información
que genera el usuario:
Su inmunidad al ruido. Algunos bits pueden ser transformado por
interferencias en el medio de transmisión.
El espectro de la señal. Se prefieren espectros angostos pues
requieren de menos ancho de banda.
Capacidad de sincronización. En el receptor es necesario
establecer el inicio y el final de cada flujo de bits de información.
Capacidad de detectar errores. Además de detectar errores, hay
que corregirlos.
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La solución a los temas anteriores se dan codificando de nuevo la
señal.
Esta codificación es realizada por el codificador de canal.
Los códigos generados son también llamados códigos de línea.
Algunos ejemplos: Código no retorno a cero, retorno a cero,
codificación Manchester, codificación Miller, etc.
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Se desea que el código:
No presente componente continua. No
contribuye al traspaso de información, es
potencia transmitida inútilmente y requiere de un
canal con acoplo DC.
Presente pocas componentes espectrales de
frecuencias cercanas a 0 Hz, con el objetivo de
elimina variaciones muy lentas de la señal que
también dificultan la recepción.
Presente el menor ancho de banda posible en
banda base.
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Que las componentes espectrales fuera de la
banda principal sean muy poco significativas, de
modo que si se usan para modular una
portadora, no generen muchas señales espurias
en canales adyacentes.
Se desea que el código:
Incorpore información de reloj en los datos, que permita al receptor
sincronizarse para detectar claramente los límites de tiempo de
cada símbolo recibido.
Que esta información no requiera de una señal especial, sino que
sea parte de los datos, incorporando transiciones suficientes en
ellos.
Que estas transiciones no impliquen un aumento de ancho de
banda.
Que la información de sincronismo pueda recuperarse sin importar
el número de ceros o de unos sucesivos que vayan en la
información (principio de transparencia).
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Un circuito PLL (Phase – Loked - Loop) genera un reloj en el receptor
de la misma frecuencia de transmisión y por medio de los flancos de la
señal entrante sincroniza este reloj del lado receptor con la señal de
entrada de datos.
Se desea que el código:
Incorpore redundancia que permita que el receptor pueda detectar
(no corregir) la aparición de errores en la recepción.
Ejemplos de códigos que permiten realizar la detección de errores
por codificación de línea: código AMI, HDB3, BnZS.
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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.
La tasa de errores se conoce como BER: 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.
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No retorno a cero (NRZ-L).
No retorno a cero invertido (NRZI).
Bipolar – AMI (Alternate Mark Inversion).
Pseudoternario.
Manchester.
Manchester Diferencial.
B8ZS (Bipolar with 8 ceros substitution).
HDB3 (High density bipolar 3-zeros).
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NRZ code es el código de línea mas simple.
Es solo un mapeo de la cadena de bits.
Tb = Duración de bits.
Consiste en la transformación de 0 en un voltaje negativo y 1 en uno
positivo.
Lo que resulta en una codificación bipolar en la que la señal nunca es
nula.
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Ventajas
Fácil de implementar.
Hace buen uso del ancho de banda (análisis probabilístico) pues
reduce la velocidad de transmisión.
Desventajas
Genera largas cadenas de 0’s (componente de DC).
No cuenta con capacidad óptima de sincronización.
No es utilizada con mucha frecuencia para transmisión de datos.
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Utiliza más de dos niveles.
El 0 es ausencia de señal.
El 1 es un pulso negativo o positivo.
Con cada uno hay alternancia de polaridad.
No se pierde la sincronía en largas cadenas de 1’s, (los ceros si
son problema).
No tiene una componente de DC.
Bajo ancho de banda.
Fácil detección de error.
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Manchester
Transición a la mitad de cada periodo de bit.
La transición sirve para recuperar el reloj.
Bajo a alto representa un uno.
Alto a bajo representa un cero.
Usado por IEEE 802.3 para redes LAN.
Manchester Diferencial
La transición se utiliza para sincronizar el reloj.
Transición al inicio de un periodo de bit representa un cero.
Ausencia de transición al inicio del bit representa un uno.
Usado por IEEE 802.5 para redes LAN en anillo.
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Desventajas
La velocidad de modulación (en baudios) es del doble que cualquier
otro código.
Requiere más ancho de banda.
Ventajas
El fácil reconocer el reloj a partir del código.
No contiene componente de DC.
Facilita la detección de error.
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Existen códigos que, por sus características, requieren de mayor
velocidad de operación, lo que se traduce en un mayor ancho de
banda.
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B8ZS - Bipolar with 8 ceros substitution
Igual que el Bipolar-AMI, excepto que cualquier cadena de ocho
ceros se reemplaza por una cadena que tiene dos violaciones al
código.
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HDB3
HDB3 - High density bipolar 3-zeros
No se permite enviar cuatro ceros seguidos
Si después de tres ceros seguidos sigue otro cero, se introduce una
violación dependiente del signo de la última alternancia
Si se acumulan de nuevo cuatro ceros de manera consecutiva a la
primera violación, se introduce la caena B00V ó 000V.
B indica una alternancia con respecto a la bandera anterior
Si la cantidad de unos es impar entre dos violaciones se emplea
000V
Si la cantidad de unos entre dos violaciones es par se emplea B00V
Una cantidad nula de unos se toma como par
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HDB3
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Llamado Scrambling. Consiste en modificar la señal a enviar por medio
de códigos pseudo - aleatorios.
Ampliamente utilizado en sistemas de alta velocidad (cientos de
megahertz), i.e. sistemas de fibra óptica.
Se usa scrambling para evitar secuencias con voltajes constantes a
altas frecuencias, además no contiene componentes de DC.
Tiene capacidad para detectar errores.
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[email protected]
http://quantum.cucei.udg.mx/~smedina