Потенційний код з інверсією при одиниці

Є код, схожий на AMI, але тільки з двома рівнями сигналу. При передачі нуля він передає потенціал, що був встановлений у попередньому такті (тобто не змінює його), а при передачі одиниці потенціал інвертується на протилежний. Цей код називається потенційним кодом з інверсією при одиниці (Non Return to Zero with ones Inverted, NRZI). Цей код зручний у тих випадках, коли використання третього рівня сигналу дуже небажано, наприклад в оптичних кабелях, де стійко розпізнаються два стани сигналу – світло і його відсутність.

Для поліпшення потенційних кодів, подібних AMI і NRZI, використовуються два методи. Перший метод заснований на додаванні у вихідний код надлишкових біт, що містять логічні одиниці. Очевидно, що в цьому випадку довгі послідовності нулів перериваються і код стає самосинхронізованим для будь-яких даних, що передаються. Крім того зникає постійна складова, а значить ще більше звужується спектр сигналу. Але цей метод знижує корисну пропускну спроможність лінії, оскільки надлишкові одиниці не несуть користувацької інформації.

Інший метод заснований на попередньому “перемішуванні” вихідної інформації таким чином, щоб ймовірність появи одиниць і нулів на ЛЗ ставала близькою. Пристрої, які виконують таку операцію, називаються скремблерами (scramble – смітник, хаотична купа). При скремблюванні використовується відомий алгоритм, тому приймач, одержавши двійкові дані, передає їх на дескремблер, який відновлює вхідну послідовність біт. Надлишкові біти при цьому по ЛЗ не передаються. Обидва методи відносяться до логічного, а не фізичного кодування, оскільки форму сигналів на лінії вони не визначають.

Біполярний імпульсний код

Крім потенційних у мережах використовуються й імпульсні коди, коли дані представлені повним імпульсом чи його частиною – фронтом. Найпростішим випадком такого підходу є біполярний імпульсний код, у якому одиниця представлена імпульсом однієї полярності, а нуль – іншої (рис. 4.4, в). Кожен імпульс триває половину такту. Такий код володіє відмінними властивостями самосинхронізації, але постійна складова може бути присутня, наприклад, при передачі довгої послідовності одиниць або нулів. Крім того, спектр у нього ширший, ніж у потенційних кодів. Так, при передачі всіх нулів чи одиниць частота основної гармоніки коду дорівнюватиме N Гц, що в два рази вище основної гармоніки коду NRZ і в чотири рази вище основної гармоніки коду AMI при передачі одиниць і нулів, що чергуються. Внаслідок занадто широкого спектру біполярний імпульсний код використовується рідко.

Манчестерський код

В ЛКМ донедавна найпоширенішим методом кодування був манчестерський код (рис. 4.4, г). Він застосовується у технологіях Ethernet і Token Ring. В цьому коді для кодування одиниць і нулів використовується фронт імпульсу. Тут кожен такт поділяється на дві частини і інформація кодується перепадами потенціалу, що відбуваються в середині кожного такту. Одиниця кодується перепадом від низького рівня сигналу до високого (переднім фронтом), а нуль – зворотним перепадом (заднім фронтом). На початку кожного такту може відбуватися службовий перепад сигналу, якщо потрібно представити кілька одиниць чи нулів підряд. Тому сигнал змінюється принаймні один раз за такт передачі одного біта даних. Манчестерський код володіє гарними властивостями самосинхронізації. Смуга пропущення манчестерського коду вужче, ніж у біполярного імпульсного. У нього також немає постійної складової, а основна гармоніка в гіршому випадку (при передачі послідовності одиниць чи нулів) має частоту N Гц, а в кращому (при передачі одиниць і нулів, які чергуються) вона дорівнює N/2 Гц, як і для кодів AMI або NRZ. В середньому ширина смуги манчестерського коду у півтори рази вужча, ніж у біполярного імпульсного коду, а основна гармоніка коливається поблизу значення 3N/4. Манчестерський код має ще одну перевагу перед біполярним імпульсним кодом ­– в останньому для передачі даних використовуються три рівні сигналу, а в манчестерскому – два.