CÓDIGOS DE LÍNEA

CÓDIGOS DE LÍNEA
Ing Pablo Hidalgo L
Ing.
L.
Marzo de 2013
TRANSMISION DE DATOS EN BANDA BASE (1)
• El esquema básico de un sistema de transmisión de
datos es:
DTE
Fuente
Control
d Inf.
de
f
d Com.
de
Interfaz
Interfaz
D
Canal de Tx
C
E
D
C
E
DTE
Control
Fuente
de Com
Com.
de Inf
Inf.
Enlace de Datos
• La información digital enviada por el DTE debe ser
adaptada al canal de transmisión fundamentalmente
por:
– Su
S gran ancho
h de
d banda
b d
– El alto nivel de componente continua
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TRANSMISION DE DATOS EN BANDA BASE (2)
• La mayor parte de la información digital está
contenida en sus primeras componentes
espectrales, por lo que basta con enviar sólo
una buena parte del espectro para obtener una
buena aproximación al pulso original.
• En
E transmisión
t
i ió de
d datos
d t
no interesa
i t
l
la
transmisión fiel de señales, por lo que en
recepción
ió
b t
basta
con
di i i
discriminar
en
determinados instantes si la señal tiene uno de
l
los
valores
l
cuantificados,
tifi d
sin
i que interese
i t
su
reconstrucción completa.
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TRANSMISION DE DATOS EN BANDA BASE (3)
• Transmisión en banda base es la técnica por la cual se transmite
información en forma digital (sin modular) por un medio de
transmisión físico.
físico Esta técnica de transmisión consiste en
codificar adecuadamente la señal de forma tal que se adapte al
medio de transmisión.
• La codificación en general se utiliza en cortas distancias y debe
garantizar entre otros los siguientes parámetros:
– Una
U apropiada
i d forma
f
d l espectro
del
t de
d energía.
í
– Esquema de codificación transparente.
– La señal codificada debe posibilitar la decodificación de
manera única.
– Un número importante de cruces por cero, para permitir la
extracción de la señal de reloj.
– Mínima multiplicación de errores.
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CLASIFICACION DE LOS CODIGOS DE LINEA (1)
• No existe una forma única de clasificarlos. Se
examinarán dos formas:
1.Según la polaridad
– Códigos unipolares
– Códigos polares
– Códigos bipolares
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CLASIFICACION DE LOS CODIGOS DE LINEA (2)
2. Forma General
• Código
g binario NRZ ( Non Return to Zero))
• Código binario RZ (Return to Zero)
• Código polar: NRZ y RZ
• Código bipolar o AMI (Alternate Mark Inversion) : NRZ
y RZ
• Códigos diferenciales NRZ tipos: M (NRZ-I) y S
• Código HDBn (High Density Bipolar order n)
• Código
C
bipolar con sustitución de n ceros, BnZS
S
(Bipolar with n Zeros Substitution)
• Código Bifase L o Manchester
• Código Manchester Diferencial
• Código Bifase M
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CLASIFICACION DE LOS CODIGOS DE LINEA (3)
( )
2. Forma General (cont.)
• Código Bifase S
• Código de Miller
• Código 4B3T (4 Binary - 3 Ternary)
• Código MS43 (Monitoring State 43)
• Código CMI (Coded Mark Inversion)
• Código PST (Pair Select Ternary)
• Código 4B5B (4 Binary - 5 Binary)
• Código 5B6B (5 Binary - 6 Binary)
• Código MLT-3
MLT 3 (Multi-Level
(Multi Level Transmit 3)
• Código 2B1Q (2 Binary - 1 Quaternary)
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NRZ neutral o unipolar
• A cada uno de los dígitos binarios 0L o 1L se le asigna
uno de los niveles de señal 0 o A dependiendo de la
lógica utilizada.
V
t
0
a) Señal de Reloj
V
1
1
0
0
0
0
1
1
0
0
0
0
1
t
0
b) S
Señal
ñ l dde D
Datos
A
t
0
-A
c) Señal Codificada NRZ
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NRZ polar
• Se asigna un pulso positivo a uno de los dígitos binarios
y un pulso negativo al otro dígito binario de acuerdo a la
lógica utilizada.
utilizada
V
t
0
a) Señal de Reloj
1
0
1
0
0
0
0
1
1
0
0
0
0
1
t
b) Señal de Datos
A
t
0
-A
c) Señal Codificada NRZ
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CÓDIGO RZ (RETURN TO ZERO) UNIPOLAR
•
Se dice
S
di que ell código
ódi es con retorno
t
a cero, porque cuando
d
existe un 1L, durante cierto porcentaje del tiempo de bit Tb,
la señal regresa
g
a 0. La señal codificada p
puede ser de
polaridad positiva o negativa.
V
t
0
a) Señal de Reloj
V
1
1
0
0
0
0
1
1
0
Tb
0
0
0
0
1
t
b) Señal de Datos
A
t
0
a
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c) Señal Codificada RZ
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CÓDIGO RZ BIPOLAR
•
Se dice
S
di que ell código
ódi es con retorno
t
a cero, porque cuando
d existe
i t un
1L o un 0L, durante cierto porcentaje del tiempo de bit Tb, la señal
regresa a 0. La señal codificada es bipolar y las amplitudes de los 1L y
0L son escogidas entre +A y –A.
A
V
t
0
a) Señal de Reloj
V
1
1
0
0
0
0
1
1
0
0
0
0
1
t
0
b) Señal de datos
a
Tb
A
t
0
-A
c)) Señal Código
g RZ polar
p
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AMI (Alternate Mark Inversion) normal
• Al 1L se le asigna pulsos cuya polaridad alterna entre positiva
y negativa. El 0L es codificado como un nivel de amplitud
cero.
cero
• AMI invertido: Codificación inversa al de tipo normal.
• Los códigos
g AMI p
pueden ser además del tipo
p NRZ o RZ.
• Ventaja: la alternabilidad en la polaridad de los pulsos, se la
puede usar como una forma de control de errores.
• Limitación
Li i ió del
d l código
ódi
AMI ausencia
AMI:
i de
d información
i f
ió para
recuperación de la señal de reloj en secuencias largas de 0L.
• En el caso de transmisión RZ,
RZ típicamente se usa una
relación igual de marca o espacio aunque no es
absolutamente necesario. En los sistemas ópticos basados
en emisores
i
lá
láser
emplean
l
una relación
l ió de
d marca a espacio
i
de 10 a 30% para incrementar el tiempo de vida del láser.
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Codificación AMI NRZ
V
0
V
0
t
a)) Señal de Relojj
0
0
1
0
1
1
0
0
0
1
0
1
1
t
b) Señal de Datos
A
t
0
-A
c) Código AMI
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Códigos NRZ Diferenciales
• Diferencial NRZ tipo M (NRZ-I)
– Puede
P d ser unipolar
i l o polar.
l El 1L cambia
bi ell
nivel de la señal codificada anterior. El 0L
mantiene el estado la señal codificada
anterior.
anterior
• Diferencial NRZ tipo S
– Es inverso al anterior, siendo por tanto el
0L el que produce el cambio de nivel de la
señal codificada anterior
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Códigos NRZ Diferenciales
V
0
V
0
t
a) Señal de Reloj
0
0
1
1
b) Señal de Datos
0
0
1
1
0
0
1
1
1
t
A
0
-A
t
c) Código Diferencial Tipo M
A
0
-A
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t
d)) Código
g Diferencial Tipo
p S
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Códigos BIFASE
• Manchester o Bifase tipo L
– Se da una transición a la mitad del intervalo de bit
entre
t
d
dos
niveles
i l
+A
A y -A.
A El 1L tiene
ti
t
transición
i ió
negativa y el 0L tiene transición positiva.
• Manchester Diferencial
– Se da una transición a la mitad del intervalo de bit
entre dos niveles +A y -A. El 1L no tiene transición al
inicio del p
período y el 0L tiene transición al inicio del
intervalo.
– Otra forma de ver esta codificación es que el 0L
mantiene la polaridad de la transición de la señal
codificada y el 1L invierte la polaridad de la transición.
transición
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Códigos BIFASE
V
0
V
0
t
a)) Señal
S ñ l dde R
Reloj
l j
1
1
0
0
0
0
1
1
0
0
1
1
1
t
b) Señal de Datos
A
0
-A
t
c) Código Manchester
A
0
-A
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t
d) Código Manchester Diferencial
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Códigos
g BIFASE
• CMI (Coded Mark Inversion)
– Es un código recomendado por el CCITT. El 0L es codificado
con un cambio
bi de
d polaridad
l id d de
d negativo
ti a positivo,
iti
a la
l mitad
it d
del periodo de bit. El 1L es codificado con niveles positivos y
negativos de manera alternada.
alternada
V
0
V
0
t
a) Señal de Reloj
0
0
1
0
1
1
0
0
b) Señal de Datos
0
1
0
1
1
t
A
0
-A
t
c)) Código
g CMI
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Código 4B3T
• Produce una substitución de grupos de 4 bits
por grupos de 3 dígitos ternarios,
ternarios existiendo
una gran flexibilidad en la selección de los
códigos ternarios.
ternarios
• El objetivo será mantener la “disparidad” de
componente positiva y negativa en cero, con
ello se logrará que la componente continua
sea mínima.
• Se
S
i di
indica
l
la
codificación
difi
ió
propuesta
t
por
Jessop-Waters.
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Código
g 4B3T
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20
Código
g 4B3T
0
0
+1
+3
+2
-1
+3
+1
-1
-2
-33
+2
+2
0
-3
+3
+3
-2
+1
0
+2
-1
-2
-3
-3
-2
+1
0
0
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-1
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Códigos HDBn
• La codificación bipolar de alta densidad es una
modificación de la codificación bipolar.
bipolar El problema
de recuperación de la señal de reloj queda
eliminado al agregar pulsos cuando el número de
“0s” consecutivos excede de “n”, donde “n” puede
tomar cualquier
q
valor entero: 1,, 2,, 3,.…
,
• Establecen la sustitución de grupos de (n + 1) bits
0L, por grupos de dígitos que incluyen pulsos V (de
violación a la alternabilidad de la codificación AMI).
• El código más utilizado es el HDB3.
HDB3
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Código HDB3
• Versión modificada del código AMI.
AMI Los dígitos 1L se codifican
como pulsos + y - de manera alternada. Los bits 0L se codifican
con un nivel cero, a menos de que venga una secuencia de
cuatro 0L consecutivos, en cuyo caso la secuencia se sustituye
por B00V o 000V, donde B representa un pulso conforme a la
regla AMI y V representa un pulso que viola la regla bipolar.
bipolar
• Para conservar una componente continua nula, se debe transmitir
tantas violaciones + como - en forma alternada, lo cual obliga a
utilizar el pulso de relleno B cuando el pulso que precede a la
actual violación no tiene polaridad opuesta a la violación anterior.
Polaridad del pulso
precedente
+
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No. de 1L desde la última sustitución
Impar
Par
00 0 0000 +
00
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+00 +
- 00 23
Código
g mBnB
• Es una nueva clase de códigos de línea, que ha sido
desarrollada para codificar m bits de datos en grupos
de n bits binarios, donde m < n.
• Debido a que se pueden elegir 2n valores codificados
en cada grupo, existe la posibilidad de utilizar
determinadas palabras códigos,
códigos para control de la
transmisión.
• Un ejemplo de este tipo de códigos es el 4B5B (m =
4 y n = 5), empleado en redes de fibra óptica, en el
cual se toman de las 32 palabras de 5 bits,
bits 16 para la
representación de datos y las restantes para control
de transmisión.
transmisión
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Código 4B5B
• El código de línea 4B5B tiene 16 símbolos para
p
16 datos binarios ((0 a F),
) 8 símbolos de
representar
control (Q, H, I, J, K, T, R, S) y 8 símbolos de
violación (V).
( )
• La codificación de los símbolos de datos está
diseñada de tal manera que en condiciones
normales nunca se tengan cuatro ceros
consecutivos ya que es necesario que se
consecutivos,
mantenga un buen sincronismo en la transmisión.
• Los símbolos de violación indican que el receptor
puede tener cuatro ceros consecutivos.
p
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Código
g 4B5B
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Código 5B6B
• Símbolos
únicamente
para transmisión de
datos
• No presenta símbolos
que
cumplan
otra
función.
• Este
código
se
representa en la tabla
adjunta, en la que se
observa
que
q
los
símbolos de 4 pulsos se
alternan con los de 2
pulsos para mantener el
nivel de DC en valores
mínimos.
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Código 2B1Q
• Es un código de 4 niveles en el que la información
digital se agrupa en pares de bits para la conversión
a símbolos cuaternarios que se denominan
“cuartetos”. Este código es utilizado en el acceso
básico a redes ISDN (Red Digital de Servicios
Integrados).
Símbolos y Niveles de Tensión para Codificación 2B1Q
P i
Primer
Bit
Bi
S
Segundo
d bi
bit Símbolo
Sí b l cuaternario
i
Ni l de
Niveles
d
(signo)
(magnitud)
(cuarteto)
tensión (voltios)
1
1
0
0
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0
1
1
0
+3
+1
- 1
- 3
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+ 2.5
+ 5/6
- 5/6
- 2.5
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Código
g 2B1Q
V
t
0
V
0
a) Señal de Reloj
0
0
1
0
1
1
0
0
0
1
0
1
1
0
t
b) Señal
S ñ l dde Datos
D t
2.5
5/6
0
t
c)) Código
g 2B1Q
Q
-5/6
-2.5
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CÓDIGO PST (PAIR SELECTED TERNARY)
• La entrada binaria se transforma para la transmisión en un
código de dos dígitos ternarios.
ternarios
• La forma de codificar es la siguiente: por ejemplo a las
entradas binarias 01 y 10 les corresponderán el modo positivo
y el modo negativo de manera alternada. Las entradas
binarias 00 y 11 no cambian el valor en sus respectivos
p
modos.
Entrada
binaria
Modo +
Modo -
00
01
10
11
-+
0+
+0
+-
-+
0-0
+-
CÓDIGO PST (PAIR SELECTED TERNARY)
V
t
0
a) Señal de Reloj
V
0
1
0
0
1
1
1
0
1
1
1
0
0
t
0
A
0
b)) Señal de Datos
t
0
-A
c) Código PST, pulso inicial positivo
A
t
0
-A
d) Código PST, pulso inicial negativo
CÓDIGO MLT-3 (Multi - Level Transmit)
• Utilizado en algunas redes de área local de alta velocidad
como es el caso de las redes 100Base
100Base-TX.
TX.
• Concentra la mayor parte de la energía en la señal
transmitida bajo los 30 MHz, lo cual reduce las emisiones
radiadas;
di d
esto
t a su vez reduce
d
l problemas
los
bl
d bid a la
debido
l
interferencia.
• La codificación MLT
MLT-3
3 produce una salida que tiene una
transición para cada 1L, el cual usa tres niveles: un voltaje
positivo (+A), un voltaje negativo (-A) y un nivel de voltaje
nulo.
nulo
• Los niveles de voltaje para cada 1L son seleccionados de
manera secuencial ((+A , 0 , -A , 0 , +A,, ...).
) El bit 0L
mantiene el nivel de voltaje del estado anteriormente
codificado.
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CÓDIGO MLT-3 (Multi - Level Transmit)
V
t
0
V
0
a) Señal de Reloj
0
0
1
0
1
1
0
0
0
1
0
1
1
0
t
b) Señal
S ñ l dde Datos
D t
+A
0
t
c)) Código
g MLT-3
-A
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DENSIDAD ESPECTRAL DE LOS
CÓDIGOS DE LÍNEA
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