Потенциальный код без возвращения к нулю

Non Return to Zero (NRZ) является простейшим потенциальным цифровым кодом. Пример кодирования байта с помощью кода NRZ приведен на следующем рисунке.

Рис. 3.1. Код NRZ.

В течение каждого битового интервала передается информация об одном бите. Значение бита кодируется уровнем сигнала на протяжении битового интервала. Название отражает то, что сигнал не возвращается к нулевому уровню в каждом битовом интервале, как это происходит в некоторых других кодах.

Данный код является одним из самых распространенных в цифровых устройствах.

Преимущества кода NRZ:

· Простота реализации (наиболее простой из всех возможных).

· Хорошая распознаваемость сигнала (из-за использования только 2 уровней сигнала, что делает их распознавание наиболее простым).

· Относительно низкая частота основной гармоники сигнала, равная в среднем ( - скорость передачи битов). Вычисляется для случая, когда передается последовательность чередующихся нулей и единиц.

Недостатком кода NRZ является отсутствие свойства самосинхронизации. Код не содержит сигналов, по которым приемник мог бы синхронизировать свою частоту с передатчиком. Вследствие этого приемник вынужден использовать один из следующих способов синхронизации:

- использование собственного тактового кварцевого генератора, частота которого максимально близка к частоте передатчика. Такой способ используется в асинхронных последовательных приемопередатчиках. При этом скорость передачи может достигать сотен килобод при длине каждого передаваемого слова до 12 битов. При этом для синхронизации используются старт- и стоп-биты, ограничивающие каждое передаваемое слово. В противном случае длинные непрерывные последовательности передаваемых битов непременно вызвали бы сбой синхронизации.

- использование дополнительной линии, по которой передается стробирующий сигнал. Строб сопровождает каждый бит данных. Такой способ гарантирует синхронизацию данных только на небольших расстояниях, но требует дополнительных аппаратных затрат, поэтому используется, как правило, для работы внутри устройства или между двумя расположенными на малом расстоянии устройствами.

- использование специальной синхронизирующей посылки при установлении связи. Вначале передатчик передает специальную последовательность битов, по которой приемник определяет скорость работы передатчика и настраивается на нее.

Манчестерский код

До недавнего времени являлся самым широко используемым импульсным кодом.

Для кодирования битов используется перепад (фронт сигнала). Значение бита определяется направлением перепада (восходящий или спадающий фронт).

Пример кодирования байта данных манчестерским кодом приведен на следующем рисунке.

Рис. 3.2. Манчестерский код.

Каждый битовый интервал делится на две части, информация кодируется перепадом сигнала в середине интервала: единица – восходящим фронтом, 0 – спадающим фронтом. В случае, если перед началом очередного битового интервала уровень сигнала не соответствует нужному (например, должен быть передан 0, а сигнал уже имеет уровень 0), в начале интервала выполняется второй (служебный) перепад сигнала.

Преимущества кода:

· Наличие свойства самосинхронизации. В течение каждого битового интервала происходит как минимум один перепад сигнала, обязательный перепад в середине битового интервала может выполнять также роль синхроимпульса для коррекции частоты приемника.

· Относительно узкий спектр сигнала: основная гармоника в худшем случае (при передаче непрерывной последовательности единиц или нулей) имеет частоту N, а в лучшем случае (при чередовании единиц и нулей) – N/2 (как у NRZ), где N – частота передачи битов.

· Использование только двух уровней сигнала позволяет получить наилучшую распознаваемость сигнала при наименьшей мощности передатчика.

Недостаток кода – относительная сложность реализации.