6. Esquema de Codificación

Elementos a Considerar.

Antes de ver las distintas técnica de Codificación, vamos a detallar algunos elementos que debemos considerar en las mismas para poder luego comparar.

  1. Espectro de la señal
  2. Sincronización
  3. Detección de errores ( este tema se verá mas adelante en la materia) 
  4. Inmunidad al ruido e interferencias
  5. Coste y complejidad
No retorno a Cero-Nonreturn to Zero (NRZ)

 Figura 1


En Figura 1 se denomina código no retorno a nivel cero (NRZ-L, Nonreturn to Zero-Level) y NRZI.

NRZ-L, cada bit se representa con un Nivel de tensión. Cambio de 0 a 1 o de 1 a 0=>Transición

NRZ-L se usa generalmente para generar o interpretar los datos binarios en terminales y otros dispositivos.

Si se utiliza un código diferente a NRZ-L, este código será utilizado para generar el otro código, es decir sería como un código base.

Una variante del NRZ se denomina NRZI (Noreturn to Zero, invert on ones). Cuando aparece 1 cambio!

Al igual que NRZ-L, NRZI mantiene constante el nivel de tensión durante la duración de un bit. Los datos se codifican mediante la presencia o ausencia de una transición de la señal al principio del intervalo de duración del bit. Un 1 se codifica mediante la transición (bajo a alto o alto a bajo) al principio del intervalo de señalización, mientras que un cero se representa por la ausencia de transición.

NRZI es un ejemplo de codificación diferencial. En la codificación diferencial, en lugar de determinar el valor absoluto, la señal se decodifica en función de los cambios entre los elementos de señal adyacentes 

¿Que pasa en NRZ-L si se transmiten 100 unos seguidos?

¿Que pasa en NRZ-L si se transmiten 100 cero seguidos?

¿Que pasa en NRZI si se transmiten 100 unos seguidos?

¿Que pasa en NRZI si se transmiten 100  cero seguidos?

¿Que permite la implementación en NRL-I al incorporar una transición al inicio de un bit time?

BINARIO MULTINIVEL -Multilevel Binary

 Figura 2

En la Figura 2 se muestran dos ejemplos, el bipolar-AMI (Alternate Mark Inversion) y el pseudoternario.

En el caso del esquema bipolar-AMI

  • un 0 binario se representa por ausencia de señal
  • el 1 binario se representa como un pulso positivo o negativo.

Los pulsos correspondientes a los 1 deben tener una polaridad alternante. Este tipo de esquema tiene las ventajas de sincronización en el caso de que haya una cadena larga de unos. Cada 1 fuerza una transición, por lo que el receptor se puede sincronizar en dicha transición. Una cadena larga de ceros sigue siendo un problema. En segundo lugar, ya que los elementos de señal correspondientes a 1 alternan el nivel de tensión, no hay componente continua

Para la codificación pseudoternarios en este caso:

  • el bit 1 se representa por la ausencia de señal
  • el 0 mediante pulsos de polaridad alternante.

No hay ninguna ventaja particular de esta codificación respecto de la anterior, siendo la base de muchas aplicaciones. No obstante, el grado de sincronización proporcionado por estos códigos todavía presenta algunos problemas (una cadena larga de ceros en el caso del AMI, o de unos en el pseudoternario). 

Veamos un poco algo sobre la eficiencia, es decir la cantidad de bits por elemento de señal.
Si simplificamos pensando en una onda cuadrada y decimos que es una cadena de 0s y 1s.

 Figura 3

Podemos inducir que:

Figura 4

 Figura 5

En nuestro caso M=3 para la codificación binaria multinivel, ya la señal de línea puede tomar uno de tres niveles, así que cada elemento de señal, que podría representar log2 3 = 1,58 bits por símbolo de señal.

Por lo tanto, el binario multinivel no es tan eficiente como codificación NRZ ( en esta CADA elemento de señal representa un bit). Otra cuestión a considerar es que el receptor de binario multinivel las señales deben distinguir entre tres niveles (+ A, −A, 0) en lugar de solo dos niveles en los formatos de señalización discutidos anteriormente. Debido a esto, el binario multinivel requiere aproximadamente 3 dB más de potencia de señal que una señal de dos valores para la misma probabilidad de error de bit.

BIFASE - Biphase

Existe otro conjunto de técnicas de codificación, agrupadas bajo el término bifase, que supera las limitaciones de los códigos NRZ. Dos de estas técnicas, Manchester y Manchester diferencial, son de uso común.

Manchester

En el código de Manchester, hay una transición en la mitad de cada período de bit.
La transición en mitad del bit time sirve como un mecanismo de reloj y también como datos:

  • un bajo a alto la transición representa un 1
  • y una transición de alto a bajo representa un 0.

 Figura 6


Manchester Diferencial

Manchester Diferencial, la transición en mitad de bit se usa solo para proporcionar reloj. La información radica en el flanco al inicio del bit time si es un cero.

  • La codificación de un 0 está representado por la presencia de una transición al comienzo de un período de bit,
  • un 1 está representado por la ausencia de una transición al comienzo de un período de bit.

Manchester diferencial tiene la ventaja adicional de emplear codificación diferencial

 Figura 7



Los esquemas bifase tienen las siguientes ventajas:

  1. Sincronización: debido a que la transición que ocurre durante el intervalo de duración correspondiente a un bit siempre está presente, el receptor puede sincronizarse usando dicha transición. Por esta razón a los códigos bifase también se les denomina autosincronizados.
  2. No tienen componente en continua: los códigos bifase no tienen componente en continua, lo que implica todas las ventajas mencionadas anteriormente.
  3. Detección de errores: se pueden detectar errores si se descubre una ausencia de la transición esperada en mitad del intervalo. Para que el ruido produjera un error no detectado tendría que invertir la señal antes y después de la transición.