Codifica di linea

Codifica

In fase di sviluppo Stesura preliminare In fase di sviluppo

La codifica di linea ha il compito di generare un segnale digitale con un formato adatto alla trasmissione con uno specifico mezzo trasmissivo.

In questa pagina sarà trattato il caso di trasmissione su una singola linea metallica. spesso chiamata trasmissione in banda base; le codifiche per l'uso in banda traslata sono trattate nella pagina Modulazioni.

Il termine codifica non ha, in questo contesto, nulla a che fare con l'immagine di apertura.

Scenario ed obbiettivi

Al fine di usare una singola linea di trasmissione, è necessario che i bit che costituiscono l'informazione vengano trasmessi in modo seriale, cioè uno alla volta. Alcuni protocolli iniziano la trasmissione dal MSB (Most Significant Bit, bit di sinistra), altri dal LSB (Least Significant Bit, bit di destra).

In genere nelle comunicazioni a distanza è assente una linea dedicata alla trasmissione del clock e quindi occorre individuare altre procedure per sincronizzare trasmettitore e ricevitore.

In genere per le trasmissioni a distanza il segnale è differenziale e la linea di trasmissione è costituita da una coppia bilanciata (doppino, coppia ritorta o twisted pair). Uno dei due conduttori trasmette una tensione, l'altro una tensione cambiata di segno e l'aspetto significativo è la differenza di potenziale tra i due conduttori; non è presente un riferimento a massa. Qui la motivazione e un circuito esemplificativo reale e relative forme d'onda

Tre i requisiti che, in molti casi sono, sono richiesti:

Definizioni

La comunicazione può avvenire secondo tre modalità:

I codici fanno uso di almeno due simboli e possono essere:

Codifiche NRZ

La codifica NRZ (Non Return to Zero) è quella forse più intuitiva: i due bit zero e uno sono codificati rispettivamente come una tensione bassa ed una tensione alta (o viceversa). Questi bit hanno tutti la stessa durata, indicata come tempo di bit o tempo di simbolo.

L'inverso del tempo di bit indica quanti bit sono trasmessi in un secondo ed è indicato come bit rate; si misura in bit/s (o anche bps).

L'inverso del tempo di simbolo indica quanti simboli sono trasmessi in un secondo ed è indicato come symbol rate; si misura in baud (o anche simboli al secondo). Nel caso di segnali NRZ bit rate e symbol rate coincidono numericamente.

NRZ

Questa codifica ha diversi problemi, evidenti in una trasmissione a lunga distanza:

Esistono numerose varianti di NRZ che cercano di risolvere parzialmente questi problemi:

NRZI

RZ

Manchester 

Codifiche mB-nB

Questa codifica è relativa non al singolo bit, ma ad un gruppo m di bit (nota 2); essi vengono codificati un un gruppo di n bit (n > m).

La seguente tabella mostra un esempio, non reale, di una ipotetica codifica 3B-4B

Bit non codificati Codifica 3B-4B
0 0 0 0 0 1 1
0 0 1 0 1 1 0
0 1 0 1 1 0 0
0 1 1 1 0 0 1
1 0 0 0 1 0 1
1 0 1 1 0 1 0
1 1 0 1 0 0 0
1 1 1 0 1 1 1

Le codifiche mancanti nella seconda colonna possono essere usate:

Esempi reali sono 4B-5B, 8B-10B e 4B-6B

Codifiche multilevello

Associano a ciascun gruppo di bit una diversa tensione. Per esempio una ipotetica codifica a quattro livelli (PAM-4) permette di codificare 2 bit con un solo livello di tensione, secondo la seguente tabella:

 Bit    Simbolo
0 0 -3 V
0 1 -1 V
1 0 1 V
1 1 3 V

PAM-4

Per i segnali multilivello la velocità di trasmissione è numericamente diversa se misurata in bps o baud. Per esempio, in riferimento al precedente esempio, se vengono trasmessi 1 000 simboli in un secondo, la velocità è di:

Esempi reali sono PAM-5 usato nella 1000BASE-T e PAM-16, usato nella 10GBASE-T, rispettivamente a 5 e 16 livelli di tensione (nota 3)

 

Note

  1. Tale tecnica fu adottata nell'ultimo decennio del secolo scorso come codifica di linea per le reti locali Ethernet a 10 Mbit/s, oggi decisamente obsoleta.
  2. Per questo motivo a volte è indicata come pre-codifica mB-nB
  3. PAM 5 e PAM 15 codificano rispettivamente 2 e 3.125 bit per simbolo. I rimanenti simboli sono usati per la correzione degli errori


Pagina creata nel novembre 2021
Ultima modifica: 25 novembre 2021


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