Биполярный код AMI

Потенциальный NRZ код

Как указано в таблице 2-1, потенциальная NRZ (NRZ – Non return to zero – без возврата к нулю на битовом интервале) схема кодирования логическому 0 и логической 1 сопоставляет два устойчиво различаемых потенциала. К достоинствам этого кода следует отнести простоту реализации, устойчивость к ошибкам, достаточно узкий частотный спектр сигнала.

Основным недостатком этого кода является отсутствие синхронизации. На длинных последовательностях нулей или единиц, т.е. когда потенциал на линии не меняется, может произойти рассинхронизация между приемником и передатчиком, что приведет к ошибкам. Однако, если исключить возможность появления длинных последовательностей 0 или 1, то этот метод может быть весьма эффективен. Обеспечить отсутствие таких последовательностей могут специальные устройства скремблеры.

Модификацией NRZ кода и хорошим примером дифференциального кодирования является NRZ-I код. Идея дифференциальных кодов состоит в том, чтобы кодировать не абсолютное значение текущего бита, а разницу значений между предыдущим битом и текущим. В случае NRZ-I кода если текущий бит – 0, то он кодируется тем же потенциалом, что и предыдущий бит, если текущий бит – 1, то он кодируется другим потенциалом, чем предыдущий. Основным достоинством NRZ-I кода по отношению NRZ коду является большая устойчивость к шуму.

Другим примером потенциального кода является метод биполярного кодирования с альтернативной инверсией (Bipolar Alternate Mark Inversion –AMI). В этом методе используется не два уровня сигналов, как в NRZ методах, а три: положительный, ноль и отрицательный. Значению 0 соответствует нулевой потенциал на линии; значению 1 либо положительный, либо отрицательный потенциал. При этом потенциал каждой последующей единицы противоположен потенциалу предыдущей.

У этого метода есть несколько существенных преимуществ по сравнению с NRZ кодами. Во-первых, в случае длительной последовательности 1 рассинхронизации не происходит. Каждая единица сопровождается изменение потенциала устойчиво распознаваемом приемником. Поскольку каждая единица сопровождается изменением потенциала, то не возникнет постоянной составляющей. Однако длинная последовательность 0 остается проблемой, и требуются дополнительные усилия, которые позволили бы избежать ее появления. Во-вторых, спектр сигнала здесь уже, чем у NRZ кодов. И, наконец, четко определенное правило чередования уровней позволяет обнаруживать единичные ошибки.

С применением надлежащей техники скремблирования биполярные импульсные коды обладают лучшими характеристиками, чем NRZ коды. Однако, это превосходство не бесплатно. Каждый единичный сигнал может иметь один из трех уровней, а поэтому он может нести log₂3=1.58 бит информации, из которых используется только один бит. Поэтому эффективность этого кода ниже. Кроме этого и передатчик и приемник для биполярного метода сложнее, чем для NRZ кодов.