Kód linky - Line code

Příklad kódování binárního signálu pomocí obdélníkové pulzní amplitudové modulace s polárním kódem bez návratu k nule
Příklad bipolárního kódování nebo AMI.
Kódování 11011000100 v kódování Manchester
Příklad diferenciálního kódování Manchesteru
Příklad kódu značky Biphase
Příklad kódování MLT-3

V telekomunikacích je linkový kód vzorem napětí, proudu nebo fotonů použitých k reprezentaci digitálních dat přenášených po přenosové lince . Tento repertoár signálů se obvykle v systémech pro ukládání dat nazývá omezený kód . Některé signály jsou při přenosu komunikačním kanálem náchylnější k chybám než jiné, protože fyzika komunikačního nebo paměťového média omezuje repertoár signálů, které lze spolehlivě použít.

Společné kódování řádků je unipolární , polární , bipolární a Manchester kód .

Přenos a skladování

Po kódování linky je signál veden přes fyzický komunikační kanál, buď přenosové médium, nebo médium pro ukládání dat . Nejběžnějšími fyzickými kanály jsou:

Mezi některé z běžnějších binárních řádkových kódů patří:

Signál Komentáře 1 stav 0 stav
NRZ – L Non-return-to-zero level. Toto je standardní formát pozitivního logického signálu používaný v digitálních obvodech. vynutí vysokou úroveň vynutí nízkou úroveň
NRZ – M Značka non-return-to-zero vynutí přechod nedělá nic (stále odesílá předchozí úroveň)
NRZ – S Mezera bez návratu na nulu nedělá nic (stále odesílá předchozí úroveň) vynutí přechod
RZ Návrat na nulu stoupá na polovinu bitového období a vrací se na minimum zůstává nízké po celou dobu
Biphase – L Manchester. Dva po sobě jdoucí bity stejného typu vynutí přechod na začátku bitové periody. vynutí negativní přechod uprostřed bitu vynutí kladný přechod uprostřed bitu
Biphase – M Varianta diferenciálního Manchesteru. Mezi podmíněnými přechody vždy existuje přechod v polovině cesty. vynutí přechod udržuje konstantní hladinu
Biphase – S Diferenciální Manchester použitý v Token Ring. Mezi podmíněnými přechody vždy existuje přechod v polovině cesty. udržuje konstantní hladinu vynutí přechod
Diferenciální Manchester (alternativní) Potřebujete hodiny, vždy přechod uprostřed hodinové periody je reprezentován žádným přechodem. je reprezentován přechodem na začátku hodinové periody.
Bipolární Střídají se pozitivní a negativní impulsy. vynutí kladný nebo záporný puls po polovinu bitové periody udržuje nulovou úroveň během bitové periody
Libovolný bitový vzor v různých formátech kódů binárních řádků

Každý řádkový kód má své výhody a nevýhody. Kódy linek jsou vybrány tak, aby splňovaly jedno nebo více z následujících kritérií:

  • Minimalizujte přenosový hardware
  • Usnadněte synchronizaci
  • Snadná detekce a oprava chyb
  • Dosáhněte cílové spektrální hustoty
  • Odstraňte součást DC

Disparita

Většina komunikačních kanálů na dlouhé vzdálenosti nemůže spolehlivě transportovat DC komponentu . Stejnosměrná složka se také nazývá disparita , zkreslení nebo DC koeficient . Rozdíl bitového vzoru je rozdíl v počtu jednoho bitu oproti počtu nulových bitů. Běží nepoměr je průběžný součet z rozdílnosti všech dříve přenášených bitů. Nejjednodušší možný řádkový kód, unipolární , dává na takových systémech příliš mnoho chyb, protože má neomezenou komponentu DC.

Většina linkových kódů eliminuje DC komponentu-takové kódy se nazývají DC-vyvážené , nulové DC nebo bez DC. Existují tři způsoby, jak odstranit komponentu DC:

  • Použijte kód konstantní hmotnosti . Každé přenesené kódové slovo v kódu konstantní hmotnosti je navrženo tak, aby každé kódové slovo, které obsahuje nějaké kladné nebo záporné úrovně, také obsahovalo dostatek opačných úrovní, takže průměrná úroveň nad každým kódovým slovem je nulová. Příklady kódů s konstantní hmotností zahrnují Manchester kód a Interleaved 2 z 5 .
  • Použijte spárovaný disparitní kód . Každé kódové slovo ve spárovaném disparitním kódu, které je průměrem na zápornou úroveň, je spárováno s jiným kódovým slovem, které průměruje na kladnou úroveň. Vysílač sleduje probíhající hromadění DC a vybírá kódové slovo, které tlačí úroveň DC zpět k nule. Přijímač je navržen tak, aby buď kódové slovo z páru dekódovalo na stejné datové bity. Příklady spárovaných disparitních kódů zahrnují alternativní inverzi značek , 8B10B a 4B3T .
  • Použijte scrambler . Například scrambler uvedený v RFC  2615 pro kódování 64b/66b .

Polarita

Bipolární řádkové kódy mají dvě polarity, jsou obecně implementovány jako RZ a mají radix tři, protože existují tři odlišné výstupní úrovně (negativní, kladná a nulová). Jednou z hlavních výhod tohoto typu kódu je, že může eliminovat jakoukoli komponentu DC. To je důležité, pokud musí signál procházet transformátorem nebo dlouhým přenosovým vedením.

Bohužel několik dálkových komunikačních kanálů má nejednoznačnost polarity. V těchto kanálech kompenzují kódy polarity necitlivé. Existují tři způsoby, jak zajistit jednoznačný příjem 0 a 1 bitů přes tyto kanály:

Omezené kódy délky běhu

Pro spolehlivou obnovu hodin na přijímači může být na generovanou sekvenci kanálů uloženo omezení délky běhu , tj. Maximální počet po sobě jdoucích nebo nul je ohraničen rozumným počtem. Hodinová perioda je obnovena pozorováním přechodů v přijaté sekvenci, takže maximální délka běhu zaručuje dostatečné přechody k zajištění kvality obnovy hodin.

Kódy RLL jsou definovány čtyřmi hlavními parametry: m , n , d , k . První dvě, m / n , odkazují na rychlost kódu, zatímco zbývající dvě určují minimální d a maximální k počet nul mezi po sobě jdoucími. Toho se využívá v telekomunikačních i úložných systémech, které přesouvají médium kolem pevné záznamové hlavy .

Konkrétně RLL ohraničuje délku úseků (běhů) opakovaných bitů, během nichž se signál nemění. Pokud jsou běhy příliš dlouhé, obnova hodin je obtížná; pokud jsou příliš krátké, vysoké frekvence mohou být zeslabeny komunikačním kanálem. Tím, modulaci na údaje , RLL snižuje nejistotu načasování dekódování uložených dat, což by vedlo k možnému chybnému vložení nebo odstranění bitů při čtení dat zpět. Tento mechanismus zajišťuje, že hranice mezi bity lze vždy přesně najít (předchází bitovému skluzu ), zatímco efektivně využívá médium ke spolehlivému ukládání maximálního množství dat v daném prostoru.

Rané diskové jednotky používaly velmi jednoduchá schémata kódování, jako je kód RLL (0,1) FM, následovaný kódem MFL RLL (1,3), které byly široce používány v pevných discích až do poloviny 80. let a stále se používají v digitálním optickém disky jako CD , DVD , MD , Hi-MD a Blu-ray pomocí kódů EFM a EFMPLus . Kódy RLL s vyšší hustotou (2,7) a RLL (1,7) se na počátku devadesátých let staly de facto standardy pro pevné disky.

Synchronizace

Hlavní článek: Obnova hodin

Kódování linky by mělo umožnit přijímači synchronizovat se s fází přijímaného signálu. Pokud obnovení hodin není ideální, pak signál, který má být dekódován, nebude vzorkován v optimálních časech. Tím se zvýší pravděpodobnost chyby v přijatých datech.

Kódy dvoufázových linek vyžadují alespoň jeden přechod za bitový čas. To usnadňuje synchronizaci transceiverů a detekci chyb, ale přenosová rychlost je vyšší než u NRZ kódů.

Další úvahy

Řádkový kód obvykle odráží technické požadavky na přenosové médium, například optické vlákno nebo stíněný kroucený pár . Tyto požadavky jsou pro každé médium jedinečné, protože každý z nich má jiné chování související s interferencí, zkreslením, kapacitou a útlumem.

Společné řádkové kódy

Kódy optické linky

Viz také

Reference

externí odkazy