2.2. Потенциальный код без возврата к нулю (nrz)
На рис.5,а показан метод потенциального кодирования, называемый также кодированием без возврата к нулю (Non Return to Zero, NRZ).
Достоинства:
наличие только двух уровней потенциала;
хорошая распознаваемость ошибок (из-за двух резко отличающихся потенциалов);
низкая частота основной гармоники f0 = С/2 Гц (где С – битовая скорость передачи данных);
простота реализации.
Недостатки:
не обладает свойством самосинхронизации; при передаче длинной последовательности единиц или нулей сигнал на линии не изменяется, поэтому приемник лишен возможности определять по входному сигналу моменты времени, когда нужно в очередной раз считывать данные;
наличие низкочастотной составляющей, которая приближается к нулю при передаче длинных последовательностей единиц или нулей, из-за чего многие каналы связи, не обеспечивающие прямого гальванического соединения между приемником и источником, этот вид кодирования не поддерживают.
По этим причинам в чистом виде код NRZ в сетях не используется. Тем не менее, используются его различные модификации, в которых устраняют как плохую самосинхронизацию кода NRZ, так и наличие постоянной составляющей. Привлекательность кода NRZ, из-за которой имеет смысл заняться его улучшением, состоит в достаточно низкой частоте основной гармоники f0, которая равна С/2 Гц. У других методов кодирования основная гармоника имеет более высокую частоту.
2.3. Биполярный импульсный код (rz)
Кроме потенциальных кодов в сетях используются и импульсные коды, когда данные представлены полным импульсом или же его частью - фронтом. Наиболее простым случаем такого подхода является биполярный импульсный код, называемый также кодированием с возвратом к нулю (Return to Zero, RZ), в котором единица представлена импульсом одной полярности, а ноль - другой (рис.5,б). Каждый импульс длится половину такта.
Достоинства:
отличные самосинхронизирующие свойства.
Недостатки:
наличие трех уровней сигнала, что требует увеличения мощности передатчика для обеспечения достоверности приема;
спектр сигнала шире, чем у потенциальных кодов; так, при передаче всех нулей или единиц частота основной гармоники кода будет равна С Гц, что в два раза выше основной гармоники кода NRZ и в четыре раза выше основной гармоники кода AMI при передаче чередующихся единиц и нулей.
Из-за слишком широкого спектра биполярный импульсный код используется редко.
2.4. Метод биполярного кодирования с альтернативной инверсией (ami)
Одной из модификаций метода RZ является метод биполярного кодирования с альтернативной инверсией (Bipolar Alternate Mark Inversion, AMI). В этом методе (рис.5,в) используются три уровня потенциала — отрицательный, нулевой и положительный. Для кодирования логического нуля используется нулевой потенциал, а логическая единица кодируется либо положительным потенциалом, либо отрицательным, при этом потенциал каждой новой единицы противоположен потенциалу предыдущей.
Достоинства:
частично ликвидируется проблема постоянной составляющей и отсутствия самосинхронизации, присущих коду NRZ, при передаче длинных последовательностей единиц, когда сигнал на линии представляет собой последовательность разнополярных импульсов с тем же спектром, что и у кода NRZ, передающего чередующиеся нули и единицы, то есть без постоянной составляющей и с основной гармоникой С/2 Гц;
в целом, для различных комбинаций бит на линии использование кода AMI приводит к более узкому спектру сигнала, чем для кода NRZ. а значит, и к более высокой пропускной способности линии, в частности, при передаче чередующихся единиц и нулей основная гармоника f0 имеет частоту С/4 Гц;
предоставляет также некоторые возможности по распознаванию ошибочных сигналов; так, нарушение строгого чередования полярности сигналов говорит о ложном импульсе или исчезновении с линии корректного импульса; сигнал с некорректной полярностью называется запрещенным сигналом (signal violation).
Недостатки:
наличие трех уровней сигнала на линии, что требует увеличения мощности передатчика примерно на 3 дБ для обеспечения той же достоверности приема бит на линии;
в случае длинных последовательностей нулей, как и для кода NRZ, сигнал вырождается в постоянный потенциал нулевой амплитуды.