Hat kodu - Line code

Kutup sıfıra dönüşsüz kod ile dikdörtgen darbe genlik modülasyonu kullanarak ikili bir sinyal kodlama örneği
Bipolar kodlamaya veya AMI'ye bir örnek .
MLT-3 kodlamasına bir örnek

İn telekomünikasyon , bir hat kodu dijital verileri temsil etmek için kullanılan gerilim, akım ya da bir foton kalıptır iletilen bir aşağı iletim hattı . Bu sinyal repertuarına, veri depolama sistemlerinde genellikle kısıtlı kod denir . İletişim veya depolama ortamının fiziği, güvenilir bir şekilde kullanılabilen sinyallerin repertuarını sınırladığı için, bazı sinyaller bir iletişim kanalı üzerinden aktarıldığında hataya diğerlerinden daha yatkındır .

Ortak hat kodlamaları tek kutuplu , kutupsal , iki kutuplu ve Manchester kodudur .

İletim ve depolama

Hat kodlamasından sonra, sinyal, bir iletim ortamı veya veri depolama ortamı olan fiziksel bir iletişim kanalından geçirilir . En yaygın fiziksel kanallar şunlardır:

Daha yaygın olan ikili hat kodlarından bazıları şunlardır:

sinyal Yorumlar 1 durum 0 durum
NRZ-L Sıfıra dönüş olmayan seviye. Bu, dijital devrelerde kullanılan standart pozitif mantık sinyal formatıdır. yüksek seviyeyi zorlar düşük seviyeyi zorlar
NRZ-M Sıfıra dönüş olmayan işaret bir geçişi zorlar hiçbir şey yapmaz (önceki seviyeyi göndermeye devam eder)
NRZ–S Sıfıra dönüşsüz alan hiçbir şey yapmaz (önceki seviyeyi göndermeye devam eder) bir geçişi zorlar
RZ sıfıra dön bit periyodunun yarısı boyunca yüksek gider ve düşük seviyeye döner tüm dönem boyunca düşük kalır
Bifaz-L Manchester. Aynı türden iki ardışık bit, bir bit periyodunun başlangıcında bir geçişi zorlar. bitin ortasında negatif bir geçişe zorlar bitin ortasında pozitif bir geçişi zorlar
Bifaz-M Diferansiyel Manchester varyantı. Koşullu geçişler arasında her zaman yarı yolda bir geçiş vardır. bir geçişi zorlar seviyeyi sabit tutar
Bifaz-S Token Ring'de kullanılan Manchester farkı. Koşullu geçişler arasında her zaman yarı yolda bir geçiş vardır. seviyeyi sabit tutar bir geçişi zorlar
Diferansiyel Manchester (Alternatif) Bir Saate ihtiyacınız var, her zaman saat periyodunun ortasında bir geçiş geçiş olmadan temsil edilir. saat periyodunun başında bir geçiş ile temsil edilir.
bipolar Pozitif ve negatif darbeler dönüşümlüdür. bit periyodunun yarısı için pozitif veya negatif darbeyi zorlar bit periyodu boyunca sıfır seviyesini korur
Çeşitli ikili satır kodu biçimlerinde rastgele bir bit deseni

Her satır kodunun avantajları ve dezavantajları vardır. Hat kodları, aşağıdaki kriterlerden bir veya daha fazlasını karşılayacak şekilde seçilir:

eşitsizlik

Çoğu uzun mesafeli iletişim kanalı, bir DC bileşenini güvenilir bir şekilde taşıyamaz . DC bileşenine eşitsizlik , sapma veya DC katsayısı da denir . Bir bit deseninin eşitsizliği, bir bit sayısı ile sıfır bit sayısı arasındaki farktır. Çalışan eşitsizlik olan çalışan toplam daha önce iletilen bitlerin eşitsizlik. Mümkün olan en basit satır kodu, unipolar , sınırsız bir DC bileşenine sahip olduğu için bu tür sistemlerde çok fazla hata verir.

Çoğu hat kodu DC bileşenini ortadan kaldırır - bu tür kodlara DC dengeli , sıfır DC veya DC'siz denir . DC bileşenini ortadan kaldırmanın üç yolu vardır:

  • Sabit ağırlıklı bir kod kullanın . Her aktarılan kod sözcüğü sabit bir ağırlık kod bazı pozitif ya da negatif seviyelerini içeren her kod sözcüğü, her bir kod sözcüğü üzerinde ortalama seviyesi sıfır olduğu, zıt seviyelerinin yeterli gibi içerecek şekilde tasarlanmıştır. Sabit ağırlıklı kodların örnekleri arasında Manchester kodu ve Interleaved 2/5 yer alır .
  • Eşleştirilmiş bir eşitsizlik kodu kullanın . Negatif bir düzeye ortalaması olan bir eşleştirilmiş eşitsizlik kodundaki her bir kod sözcüğü, ortalaması pozitif bir düzeye çıkan başka bir kod sözcüğü ile eşleştirilir. Verici, çalışan DC oluşumunu takip eder ve DC seviyesini sıfıra doğru geri iten kod kelimesini seçer. Alıcı, çiftin kod sözcüklerinden herhangi birinin aynı veri bitlerine kodunu çözeceği şekilde tasarlanmıştır. Eşleştirilmiş eşitsizlik kodlarının örnekleri arasında alternatif işaretin ters çevrilmesi , 8B10B ve 4B3T yer alır .
  • Bir karıştırıcı kullanın . Örneğin, 64b/66b kodlaması için RFC  2615'te belirtilen karıştırıcı .

Polarite

Bipolar hat kodlarının iki kutbu vardır, genellikle RZ olarak uygulanır ve üç farklı çıktı düzeyi (negatif, pozitif ve sıfır) olduğundan üç yarıçapa sahiptir. Bu tür kodun temel avantajlarından biri, herhangi bir DC bileşenini ortadan kaldırabilmesidir. Sinyalin bir transformatörden veya uzun bir iletim hattından geçmesi gerekiyorsa bu önemlidir.

Ne yazık ki, birkaç uzun mesafeli iletişim kanalında kutupsallık belirsizliği vardır. Polariteye duyarsız hat kodları bu kanallarda telafi eder. Bu tür kanallar üzerinden 0 ve 1 bitin kesin alımını sağlamanın üç yolu vardır:

Çalışma uzunluğu sınırlı kodlar

Alıcıda güvenilir saat geri kazanımı için, üretilen kanal dizisine bir çalışma uzunluğu sınırlaması getirilebilir, yani maksimum ardışık birler veya sıfır sayısı makul bir sayı ile sınırlandırılır. Alınan dizideki geçişleri gözlemleyerek bir saat periyodu kurtarılır, böylece maksimum çalışma uzunluğu, saat kurtarma kalitesini sağlamak için yeterli geçişleri garanti eder.

RLL kodları dört ana parametre ile tanımlanır: m , n , d , k . İlk ikisi, m / n , kodun oranını belirtirken, kalan ikisi, ardışık olanlar arasındaki minimum d ve maksimum k sıfır sayısını belirtir. Bu, bir ortamı sabit bir kayıt kafasından geçen hem telekomünikasyon hem de depolama sistemlerinde kullanılır .

Spesifik olarak, RLL, sinyalin değişmediği tekrarlanan bitlerin uzantılarının (çalışmalarının) uzunluğunu sınırlar. Koşular çok uzunsa, saat kurtarma zordur; eğer çok kısalarsa, yüksek frekanslar iletişim kanalı tarafından zayıflatılabilir. Tarafından modüle veriler , RLL veri geri okuma bit olası hatalı yerleştirilmesi veya çıkarılması yol açacak saklanan verilerin şifresini çözmek zamanlama belirsizliği azaltır. Bu mekanizma , belirli bir alanda maksimum miktarda veriyi güvenilir bir şekilde depolamak için ortamı verimli bir şekilde kullanırken, bitler arasındaki sınırların her zaman doğru bir şekilde bulunmasını ( bit kaymasını önler ) sağlar.

Erken disk sürücüleri, RLL (0,1) FM kodu, ardından 1980'lerin ortalarına kadar sabit disk sürücülerinde yaygın olarak kullanılan ve hala dijital optikte kullanılan RLL (1,3) MFM kodu gibi çok basit kodlama şemaları kullandı. EFM ve EFMPLus kodlarını kullanarak CD , DVD , MD , Hi-MD ve Blu-ray gibi diskler . Daha yüksek yoğunluklu RLL (2,7) ve RLL (1,7) kodları 1990'ların başında sabit diskler için fiili standartlar haline geldi .

senkronizasyon

Hat kodlaması, alıcının kendisini alınan sinyalin fazıyla senkronize etmesini mümkün kılmalıdır . Saat kurtarma ideal değilse, kodu çözülecek sinyal optimal zamanlarda örneklenmeyecektir. Bu, alınan verilerde hata olasılığını artıracaktır.

İki fazlı hat kodları, bit zamanı başına en az bir geçiş gerektirir. Bu, alıcı-vericileri senkronize etmeyi ve hataları tespit etmeyi kolaylaştırır, ancak baud hızı NRZ kodlarından daha yüksektir.

Diğer hususlar

Bir hat kodu, tipik olarak, optik fiber veya blendajlı bükümlü çift gibi iletim ortamının teknik gereksinimlerini yansıtacaktır . Bu gereksinimler her ortam için benzersizdir, çünkü her birinin girişim, bozulma, kapasitans ve zayıflama ile ilgili farklı davranışları vardır.

Ortak hat kodları

Optik hat kodları

Ayrıca bakınız

Referanslar

Dış bağlantılar