Hat kodu - Line code
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:
- hat kodlu sinyal , voltaj veya akım varyasyonları şeklinde (genellikle diferansiyel sinyalleme kullanılarak ) doğrudan bir iletim hattına yerleştirilebilir .
- hat kodlu sinyal ( temel bant sinyali ) daha fazla darbe şekillendirmeye tabi tutulur (frekans bant genişliğini azaltmak için) ve daha sonra modüle edilerek (frekansını değiştirmek için) boş alandan gönderilebilecek bir RF sinyali oluşturulur .
- hat kodlu sinyal , en yaygın olarak bir kızılötesi uzaktan kumandada kullanılan, boş alan optik iletişiminde bir ışık kaynağını açıp kapatmak için kullanılabilir .
- satır kodlu sinyal, bir barkod oluşturmak için kağıda yazdırılabilir .
- hat kodlu sinyal, bir sabit sürücü veya teyp sürücüsü üzerinde mıknatıslanmış noktalara dönüştürülebilir .
- hat kodlu sinyal bir optik disk üzerindeki çukurlara dönüştürülebilir .
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 |
Her satır kodunun avantajları ve dezavantajları vardır. Hat kodları, aşağıdaki kriterlerden bir veya daha fazlasını karşılayacak şekilde seçilir:
- İletim donanımını en aza indirin
- Senkronizasyonu kolaylaştırın
- Kolay hata algılama ve düzeltme
- Hedef spektral yoğunluğa ulaşın
- DC bileşenini ortadan kaldırın
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:
- Her bir kod kelimesini, o kod kelimesinin polarite-tersi ile eşleştirin. Alıcı, çiftin kod sözcüklerinden herhangi birinin aynı veri bitlerine kodunu çözeceği şekilde tasarlanmıştır. Örnekler arasında alternatif işaretin ters çevrilmesi , Diferansiyel Manchester kodlaması , kodlanmış işaretin ters çevrilmesi ve Miller kodlaması yer alır .
- her sembolü bir önceki sembole göre diferansiyel kodlama . Örnekler, MLT-3 kodlamasını ve NRZI'yi içerir .
- Tersine çevrilmiş senkron sözcükleri algılandığında tüm akışı tersine çevir
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
- 2B1Q
- 4B3T
- 4B5B
- 6b/8b kodlaması
- 8b/10b kodlama
- 64b/66b kodlama
- 128b/130b kodlama
- Alternatif işaret inversiyonu (AMI)
- Kodlanmış işaret inversiyonu (CMI)
- EFMPlus kullanılan, DVD'ler
- Kompakt disklerde kullanılan sekiz ila on dört modülasyon (EFM)
- Hamming kodu
- Hibrit üçlü kod
- Manchester kodu ve diferansiyel Manchester
- İşaretle ve boşluk
- MLT-3 kodlaması
- Değiştirilmiş AMI kodları : B8ZS, B6ZS, B3ZS, HDB3
- Modifiye frekans modülasyonu , Miller kodlaması ve gecikmeli kodlama
- Sıfıra dönüşsüz (NRZ)
- Sıfıra dönüşsüz , ters çevrilmiş (NRZI)
- Darbe pozisyonu modülasyonu
- Sıfıra dönüş (RZ)
- TC-PAM
Optik hat kodları
- Alternatif Faz Sıfıra Dönüş (APRZ)
- Taşıyıcı Bastırılmış Sıfıra Dönüş (CSRZ)
- Altı Altı, Fiber Optik (TS-FO)
Ayrıca bakınız
- Fiziksel katman
- Kendi kendini senkronize eden kod ve bit senkronizasyonu
Referanslar
- Bu makale , Genel Hizmetler İdaresi belgesindeki kamuya açık materyalleri içermektedir : "Federal Standart 1037C" .( MIL-STD-188'i desteklemek için )