Потенційний код без повернення до нуля

На рис. 4.4 а показаний метод потенційного кодування або кодуванням без повернення до нуля (Non Return to Zero, NRZ). Ця назва відбиває той факт, що під час передачі послідовності одиниць сигнал не повертається до нуля протягом такту (як ми побачимо нижче, в інших методах кодування повернення до нуля в цьому випадку відбувається). Метод NRZ простий у реалізації, має гарні властивості виявлення помилок (внаслідок наявності двох потенціалів, які різко відрізняються), але не має властивості самосинхронізації. При передачі довгої послідовності одиниць або нулів сигнал на ЛЗ не змінюється, тому приймач позбавлений можливості визначати по вхідному сигналу моменти часу, коли потрібно в черговий раз зчитувати дані. Навіть при наявності високоточного тактового генератора приймач може помилитись з моментом знімання даних, оскільки частоти двох генераторів ніколи не бувають цілком ідентичними. Тому при високих швидкостях обміну даними і довгими послідовностями одиниць або нулів незначна неузгодженість тактових частот може привести до помилки у цілий такт і, відповідно, зчитуванню некоректного значення біту.

І

Рисунок 4.4 ­– Способи дискретного

кодування даних

ншим серйозним недоліком методу NRZ є наявність низькочастотної складової, яка наближається до нуля при передачі довгих послідовностей одиниць або нулів. Внаслідок цього багато ЛЗ, що не забезпечують прямого гальванічного з’єднання приймача з передавачем, цей вид кодування не підтримують. У результаті в чистому виді код NRZ у мережах не використовується, але використовуються його різні модифікації, у яких усувають як погану самосинхронізацію коду, так і наявність постійної складової. Привабливість коду NRZ, через яку має сенс зайнятися його поліпшенням, складається в досить низькій частоті основної гармоніки f₀ що дорівнює N/2 Гц [1]. В інших методів кодування, наприклад манчестерського, основна гармоніка має більш високу частоту.

Метод біполярного кодування з альтернативною інверсією

Однією з модифікацій методу NRZ є метод біполярного кодування з альтернативною інверсією (Bipolar Alternate Mark Inversion, AMI). У цьому методі (рис. 4.4, б) використовуються три рівні потенціалу - негативний, нульовий і позитивний. Для кодування логічного нуля використовується нульовий потенціал, а логічна одиниця кодується або позитивним потенціалом, або негативним, при цьому потенціал кожної нової одиниці протилежний потенціалу попередньої.

Код AMI частково ліквідує проблеми постійної складової і відсутності самосинхронізації, властиві коду NRZ. Це відбувається при передачі довгих послідовностей одиниць. У цих випадках сигнал на лінії є послідовністю різнополярних імпульсів з тим же спектром, що й у коді NRZ, який передає нулі та одиниці, що чергуються, тобто без постійної складової і з основною гармонікою N/2 Гц (де N – бітова швидкість передачі даних). Проте довгі послідовності нулів для коду AMI також небезпечні, як і для коду NRZ, оскільки сигнал вироджується у постійний потенціал нульової амплітуди. Тому код AMI вимагає подальшого поліпшення, хоча задача спрощується – залишилося справитися тільки з послідовностями нулів.

В цілому, для різних комбінацій біт на лінії використання коду AMI приводить до більш вузького спектра сигналу, чим для коду NRZ, а виходить, і до більш високої пропускної спроможності ЛЗ. Наприклад, при передачі одиниць і нулів, що чергуються, основна гармоніка f₀ має частоту N/4 Гц. Код AMI надає також деякі можливості по розпізнаванню помилкових сигналів. Так, порушення строгого чергування полярності сигналів говорить про помилковий імпульс чи зникненні з лінії коректного імпульсу. Сигнал з некоректною полярністю називається забороненим сигналом (signal violation).

У коді AMI використовуються не два, а три рівні сигналу на лінії. Додатковий рівень вимагає збільшення потужності передавача приблизно на 3 дБ для забезпечення тієї ж вірогідності прийому біт на ЛЗ, що є загальним недоліком кодів з кількома станами сигналу порівняно з кодами, що розрізняють тільки два стани.