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Códigos RZ
La señal binaria se codifica usando modulación de pulsos rectangulares con un código retorno a cero (RZ) polar.
Retorno a Cero (RZ) es un sistema de codificación usado en telecomunicaciones en el cual la señal
que representa a cada bit retorna a cero en algún instante dentro del tiempo del intervalo de bit. Por
tanto, las secuencias largas de “unos” o de “ceros” ya no plantean problemas para la recuperación del
reloj en el receptor.
No es necesario enviar una señal de reloj adicional a los datos. Esta codificación tiene el problema de
utilizar el doble de ancho de banda para conseguir transmitir la misma información que los Códigos
NRZ.
Los códigos de “retorno a cero” RZ trabajan con impulsos estrechos de menor duración que el intervalo
de bit. El ciclo de trabajo es el parámetro que mide la anchura del impulso RZ. Se define como la
relación porcentual entre la duración de los impulsos ( Ti ) y el tiempo del intervalo de bit ( T
b) :
Los impulsos muy estrechos ahorran energía, pero exigen mayor ancho de banda. Los códigos RZ
utilizan generalmente un ciclo de trabajo ct = 50 % ( en los sistemas ópticos < 30 % para aprovechar la
vida útil del láser ).
Polar[editar · editar código]
En este caso la señal tomara valores positivos para un 1 lógico y negativos para un 0 lógico pero nunca
toma el valor 0.
Bipolar[editar · editar código]
En este caso un dígito toma valor con polaridad alternada mientras que el otro permanece siempre en 0.
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La señal binaria es codificada usando pulsos rectangulares,amplitudes modulares con código polar non-return-to-
zero
En telecomunicaciones, se denomina NRZ porque el voltaje no vuelve a cero entre bits consecutivos de
valor uno.
Mediante la asignación de un nivel de tensión a cada símbolo se simplifica la tarea de decodificar un
mensaje. Esta es la teoría que desarrolla el código NRZ (non return to zero). La decodificación en banda
base se considera como una disposición diferente de los bits de la señal on/off, de este modo se adapta
la señal al sistema de transmisión utilizado. Para ello se emplean los códigos tipo NRZ.
Una clasificación atendiendo a las modulaciones situaría el código NRZ dentro de las portadoras
digitales y las moduladoras digitales como los códigos Manchester, Bifase, RDSI, etc.u etc
Atendiendo a la forma de onda binaria se pueden clasificar estos códigos como unipolares (el voltaje
que representa los bits varía entre 0 voltios y +5voltios). Este tipo de código no es recomendable en
largas distancias principalmente por dos motivos. En primer lugar presentan niveles residuales de
corriente continua y en segundo lugar por la posible ausencia de suficientes números de transiciones de
señal que permitan la recuperación fiable de una señal de temporización.
Los polares desplazan el nivel de referencia de la señal reduciendo a la mitad la diferencia de potencial
necesaria con referencia a la Unipolar.
En el receptor y el transmisor se debe efectuar un muestreo de igual frecuencia.
Este código no es autosincronizante, y su principal ventaja es que al emplear pulsos de larga duración
requiere menor ancho de banda que otros sistemas de codificación que emplean pulsos más cortos.
Dentro de los códigos NRZ se establece una clasificación, pudiendo tratar códigos del tipo NRZ-L o
NRZ-I.
NRZ-L (No se retorna a nivel cero).
Donde 0 representa el nivel alto y 1 el nivel bajo.
NRZ-I (No se retorna a 0 y se invierte al transmitir el 1).
Al transmitir un 0 no se produce transición y en cambio al enviar un 1 se produce una
transición a nivel positivo o negativo.
Codificación Manchester
Ejemplo de codificación Manchester según el artículo original de E.G. Thomas.
La codificación Manchester, también denominada codificación bifase-L, es un método de
codificación eléctrica de una señal binaria en el que en cada tiempo de bit hay una transición entre dos
niveles de señal. Es una codificación autosincronizada, ya que en cada bit se puede obtener la señal de
reloj, lo que hace posible una sincronización precisa del flujo de datos. Una desventaja es que consume
el doble de ancho de banda que unatransmisión asíncrona. Hoy en día hay numerosas codificaciones
(8b/10b) que logran el mismo resultado pero consumiendo menor ancho de banda que la codificación
Manchester.
La codificación Manchester se usa en muchos estándares de telecomunicaciones, como por
ejemplo Ethernet.
Descripción[editar · editar código]
Las señales de datos y de reloj, se combinan en una sola que auto-sincroniza el flujo de datos.
Cada bit codificado contiene una transición en la mitad del intervalo de duración de los bits.
Una transición de negativo a positivo representa un 1 y una transición de positivo a negativo
representa un 0.
Ejemplo de codificación Manchester, de acuerdo con las convenciones Ethernet
Los códigos Manchester tienen una transición en la mitad del periodo de cada bit. Cuando se tienen bits
iguales y consecutivos se produce una transición al inicio del segundo bit, la cual no es tenida en cuenta
por el receptor al momento de decodificar, solo las transiciones separadas uniformemente en el tiempo
son las que son consideradas por el receptor. Hay algunas transiciones que no ocurren a mitad de bit.
Estas transiciones no llevan información útil, y solo se usan para colocar la señal en el siguiente estado
donde se llevará a cabo la siguiente transición. Aunque esto permite a la señal auto-sincronizarse, en
realidad lo que hace es doblar el requerimiento de ancho de banda, en comparación con otros códigos
como por ejemplo los Códigos NRZ.
La codificación Manchester como Modulación por desplazamiento de fase[editar · editar código]
La codificación Manchester es sólo un caso especial de la Modulación por desplazamiento de fase,
donde los datos que van a ser transmitidos controlan la fase de una onda rectangular portadora. Para
controlar la cantidad de ancho de banda consumida, se puede usar un filtro para reducir el ancho de
banda hasta un valor bajo como 1Hz por bit/segundo, y mantenerlo para no perder información durante
la transmisión.
Ventajas y desventajas del uso de la codificación Manchester[editar · editar código]
Como ventajas principales se pueden destacar las siguientes:
La codificación Manchester o codificación bifase-L es autosincronizada: provee una forma simple de
codificar secuencias de bits, incluso cuando hay largas secuencias de periodos sin transiciones de
nivel que puedan significar la pérdida de sincronización, o incluso errores en las secuencias de bits.
Por ello es altamente fiable.
Detección de retardos: directamente relacionado con la característica anterior, a primera vista
podría parecer que un periodo de error de medio bit conduciría a una salida invertida en el extremo
receptor, pero una consideración más cuidadosa revela que para datos típicos esto llevaría a
violaciones de código. El hardware usado puede detectar esas violaciones de código, y usar esta
información para sincronizar adecuadamente en la interpretación correcta de los datos.
Esta codificación también nos asegura que la componente continua de las señales es cero si se
emplean valores positivos y negativos para representar los niveles de la señal, haciendo más fácil la
regeneración de la señal, y evitando las pérdidas de energía de las señales.
Las principales desventajas asociadas son las siguientes:
Ancho de banda del doble de la señal de datos: una consecuencia de las transiciones para cada bit
es que el requerimiento del ancho de banda para la codificación Manchester es el doble comparado
en las comunicaciones asíncronas, y el espectro de la señal es considerablemente más ancho. La
mayoría de los sistemas modernos de comunicación están hechos con protocolos con líneas de
codificación que persiguen las mismas metas, pero optimizan mejor el ancho de banda, haciéndolo
menor.
Codificación Manchester diferencial[editar · editar código]
La Codificación Manchester diferencial (también CDP; Conditional DePhase encoding) es un método
de codificación de datos en los que los datos y la señal reloj están combinados para formar un
único flujo de datos auto-sincronizable. Es una codificación diferencial que usa la presencia o ausencia
de transiciones para indicar un valor lógico. Esto aporta algunas ventajas sobre la Codificación
Manchester:
Detectar transiciones es a menudo menos propenso a errores que comparar con tierra en un
entorno ruidoso.
La presencia de la transición es importante pero no la polaridad. La codificaciones diferenciales
funcionarán exactamente igual si la señal es invertida (cables intercambiados).
Un bit '1' se indica haciendo en la primera mitad de la señal igual a la última mitad del bit anterior, es
decir, sin transición al principio del bit. Un bit '0' se indica haciendo la primera mitad de la señal contraria
a la última mitad del último bit, es decir, con una transición al principio del bit. En la mitad del bit hay
siempre una transición, ya sea de high hacia low o viceversa. Una configuración inversa es posible, y no
habría ninguna desventaja en su uso.
Ejemplo de Codificación Manchester Diferencial.
Un método relacionado es la Codificación Manchester en el cual las transiciones significativas son las de
la mitad del bit, codificando los datos por su dirección (positivo-negativo es valor '1', negativo-positivo es
el otro).
Manchester Diferencial está especificado en el IEEE 802.5 estándar para Redes Token Ring, y es usado
para otras muchas aplicaciones, incluyendo el almacenamiento magnético y óptico.
HDB3 (High Density Bipolar 3)[editar · editar código]
El código HDB3 es un buen ejemplo de las propiedades que debe reunir un código de línea para
codificar en banda base:
-El espectro de frecuencias carece de componente de corriente continua y su ancho de banda está
optimizado.
-El sincronismo de bit se garantiza con la alternancia de polaridad de los "unos", e insertando
impulsos de sincronización en las secuencias de "ceros".
Los códigos HDBN (High Density Bipolar) limitan el número de ceros consecutivos que se pueden
transmitir: -HDB3 no admite más de 3 ceros consecutivos. Colocan un impulso (positivo o negativo)
en el lugar del 4º cero.
-El receptor tiene que interpretar este impulso como un cero. Para ello es preciso diferenciarlo de
los impulsos normales que representan a los "unos".
-El impulso del 4º cero se genera y transmite con la misma polaridad que la del impulso
precedente. Se denomina por ello V "impulso de violación de polaridad" ( el receptor reconoce esta
violación porque detecta 2 impulsos seguidos con la misma polaridad).
-Para mantener la componente de corriente continua con valor nulo, se han, de transmitir
alternativamente tantas violaciones positivas como negativas ( V+ V- V+ V-... ).
-Para mantener siempre alternada la polaridad de las violaciones V, es necesario en algunos casos
insertar un impulso B "de relleno" ( cuando la polaridad del impulso que precede a la violación V,
no permite conseguir dicha alternancia). Si no se insertaran los impulsos B, las violaciones de
polaridad V del 4º cero serían obligatoriamente del mismo signo.
En HDB3 se denomina impulso a los estados eléctricos positivos o negativos, distintos de "cero". (0
voltios).
Cuando aparecen más de tres ceros consecutivos, estos se agrupan de 4 en 4, y se sustituye cada
grupo 0000 por una de las secuencias siguientes de impulsos: B00V ó 000V.
-B indica un impulso con distinto signo que el impulso anterior. Por tanto, B mantiene laley de
alternancia de impulsos, o ley de bipolaridad, con el resto de impulsos transmitidos.
-V indica un impulso del mismo signo que el impulso que le precede, violando por tanto la ley de
bipolaridad.
El grupo 0000 se sustituye por B00V cuando es par el número de impulsos entre la violación V
anterior y la que se va a introducir.
El grupo 0000 se sustituye por 000V cuando es impar el número de impulsos entre la violación V
anterior y la que se va a introducir.
Así se logra mantener la ley de bipolaridad de los impulsos correspondientes a los "unos", y
también la bipolaridad de las "violaciones" mediante los impulsos B y los impulsos V.
La detección elemental de los errores de transmisión típicos del ruido (inversión, duplicación o
pérdida de impulsos), se realiza simplemente comprobando que los impulsos recibidos por el
receptor cumplen las reglas de polaridad establecidas porla codificación HDB3.
Los errores se suelen detectar en el caso de que aparezcan los 4 ceros consecutivos que no
permite el HDB3 o en el caso de la inserción de un "uno" y que las dos violaciones V+ queden con
la misma polaridad. Sin embargo existen casos en los cuales hay errores que son imposibles de
detectar y que incluso se propagan generando aún más errores.el aitor es una onda sin polaridad
Por ejemplo en la imagen podemos ver una señasl HDB3 con errores que no detecta el
RECEPTOR.
En telecomunicaciones, se denomina NRZ porque el voltaje no vuelve a cero entre bits
consecutivos de valor uno.
Mediante la asignación de un nivel de tensión a cada símbolo se simplifica la tarea de decodificar
un mensaje. Esta es la teoría que desarrolla el código NRZ (non return to zero). La decodificación
en banda base se considera como una disposición diferente de los bits de la señal on/off, de este
modo se adapta la señal al sistema de transmisión utilizado. Para ello se emplean los códigos tipo
NRZ.
Una clasificación atendiendo a las modulaciones situaría el código NRZ dentro de las portadoras
digitales y las moduladoras digitales como los códigos Manchester, Bifase, RDSI, etc.u etc
Atendiendo a la forma de onda binaria se pueden clasificar estos códigos como unipolares (el
voltaje que representa los bits varía entre 0 voltios y +5voltios). Este tipo de código no es
recomendable en largas distancias principalmente por dos motivos. En primer lugar presentan
niveles residuales de corriente continua y en segundo lugar por la posible ausencia de suficientes
números de transiciones de señal que permitan la recuperación fiable de una señal de
temporización.
Los polares desplazan el nivel de referencia de la señal reduciendo a la mitad la diferencia de
potencial necesaria con referencia a la Unipolar.
En el receptor y el transmisor se debe efectuar un muestreo de igual frecuencia.
Este código no es autosincronizante, y su principal ventaja es que al emplear pulsos de larga
duración requiere menor ancho de banda que otros sistemas de codificación que emplean pulsos
más cortos.
Dentro de los códigos NRZ se establece una clasificación, pudiendo tratar códigos del tipo NRZ-L o
NRZ-I.
NRZ-L (No se retorna a nivel cero).
Donde 0 representa el nivel alto y 1 el nivel bajo.
NRZ-I (No se retorna a 0 y se invierte al transmitir el 1).
Al transmitir un 0 no se produce transición y en cambio al enviar un 1 se produce una
transición a nivel positivo o negativo.
