1 / 34

Basic Line Coding

Basic Line Coding. Overview- Зміст. Common Pulse Shapes- загальні форми імпульса Unipolar / Polar Coding - уніполярне/полярне кодування Bipolar Coding- біполярне кодування Binary N Zero Substitution Coding- двійкове кодування з поверненням до нуля

kawena
Download Presentation

Basic Line Coding

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Basic Line Coding

  2. Overview-Зміст • Common Pulse Shapes- загальні форми імпульса • Unipolar / Polar Coding-уніполярне/полярне кодування • Bipolar Coding- біполярне кодування • Binary N Zero Substitution Coding- двійкове кодування з поверненням до нуля • Pair Selected Ternary / Ternary Coding -трійкове кодування • Digital Biphase Coding- цифрове двухфазне кодування • Differential Encoding - диференційне кодування • Coded Mark Inversion - інверсійне кодування міток 1

  3. Common Pulse Shapes- загальні форми імпульса • There are two main types of pulse shapes in transmission systems that will be covered in this presentation. Those being: Return to Zero (RZ), and Non Return to Zero (NRZ) pulses. • Є два основних типи форм імпульса в системах передач. Це є: З поверненням до Нуля (RZ), і без поверненням до Нуля (NRZ) . Return to Zero Non Return to Zero T T t t 0 0 2

  4. Return to Zero Signal pulse has a 50 % duty cycle Імпульс Сигналу має 50% робочого циклу DC Value - ј Voltage level for digital ‘1’ DC Значення -j- рівень напруги, який відповідає цифровій 1 Changes for each 1 pulse - strong timing component Зміни для кожного 1-го імпульса - сильний компонент синхронізації Bandwidth - Max.: Data rate Ширина смуги частот - Максимальна: Швидкість передачі даних Non Return to Zero Signal pulse lasts for the duration of the signaling period Імпульс сигналу триває на протязі періоду передачі сигналів DC Value - Ѕ Voltage level for digital 1 DC Значення - S- рівень напруги, який відповідає цифровій 1 No change for strings of 1’s -weak timing component. Ніяких змін для послідовності з 1-ць - слабкий компонент синхронізації. Bandwidth - Max.: Ѕ of the data rate Min.: 0 Hertz Ширина смуги частот- Максимальна: S- швидкість передачі даних Мін.: 0 Герц DC Wander - Gradual decay in amplitude during long strings of 1’s or 0’s DC Вандер - “дребізжання” амплітуди на протязі довгих рядків з 1-ць або 0-ів Comparison of Common Pulse Shapes-порівняння загальних форм імпульсу 3

  5. Frequency Spectrum Comparison Non Return to Zero Return to Zero T T t t 0 0 f f 2/T 4/T 6/T 8/T 1/T 2/T 3/T 4/T Note: Return to Zero has twice as much bandwidth as Non Return to Zero Зверніть увагу:З поверненням до Нуля, має вдвічі більше ширину смуги частот, ніж Без повернення до Нуля 4

  6. Common Pulse Waveforms • Return to Zero • Non Return to Zero • Transition for each 1 перехід для кожної 1 • 50 % Duty Cycle 50 %робочого циклу • No transition for strings of 1’s без переходу для строчної 1-ці • Pulse duration = Signaling period довжина імпульсу =сигн.періоду 5

  7. Non Return to Zero - DC WanderБез повернення до Нуля - DС Вандер Due to AC coupling and removal of DC components in transmission lines. Problems caused by DC Wander : Проблеми, викликані DC -Вандером : • Loss of amplitude references for long strings 1’s and 0’s Втрати амплітуди для довгих рядків з 1-ць і 0-ів - Strings of 1’s: increase probability for 1 to 0 errors - Рядки з 1-ць: ймовірність збільшення від 1 до 0 помилок - Strings of 0’s: increase probability for 0 to 1 errors - Рядки з 0-ів: ймовірність збільшення від 0 до 1 помилок • Loss of time reference Втрати привязки до часу 6

  8. Unipolar / Polar CodingУніполярне/полярне кодування The simplest of all line coding types. Utilize Non Return to Zero pulses to encode data to be transmitted. Самий простий зі всіх типів кодів. Використання імпульсів Без повернення до Нуля, для кодування передачі. Unipolar Coding Polar Coding T T t t 0 0 7

  9. Unipolar Coding Also known as Unbalalanced Coding Також відомий як незбалансоване кодування Represents a logical ‘1’ as a positive voltage +V, and a logical ‘0’ as ~0V Представляє логічну 1 як додатню напругу +V, і логічний 0 як ~0V Affected by DC Wander Підлягає впливу DC Вандера Polar Coding Also known as Balanced Coding Також відомий як збалансоване кодування Represents a logical ‘1’ as a positive voltage +V, and logical ‘0’ as -V Представляє логічну 1 як додатню напругу +V, і логічну 0 як -V Affected by DC Wander Підлягає впливу DC Вандера Comparison of Unipolar / Polar CodingПорівняння Уніполярного/Полярного кодування 8

  10. Unipolar / Polar Coding - Waveforms 1 0 1 0 0 1 0 1 0 1 1 0 1 0 0 1 0 1 0 1 Unipolar Non Return to Zero Polar Non Return to Zero • Both of these coding schemes use Non Return to Zero pulses which are affected by DC Wander for long strings of 1’s or 0’s. There are many techniques that are used to offset the negative effects of DC Wander. Two of these are: • DC Restoration • Quantized Feedback Equalization • Обидва види кодів імпульсу Без повернення до Нуля,підлягають вплливу DC Вандераь для довгих рядків 1-ць або 0-ів. Є багато способів це побороти. Два з них: • DC Відновлення • Квантування 9

  11. Switch Off Unipolar / Polar Coding - DC Restoration Switch On Received Pulse Detector Circuit Advantage - The input is stored on a capacitor, detected, and then removed from the capacitor before the next pulse arrives. All charge on the capacitor is removed before the next pulse comes, therefore the reference level for ‘0’ and ‘1’ remain unchanged at the beginning of each pulse. Disadvantage - Input must have 0 ampiltude during restoration time. 10

  12. Unipolar / Polar Coding - Quantized Feedback Equalization-квантуєме вирівнювання зворотнього зв’язку Locally generates the unreceived data, and adds it to the received signal. This is accomplished by taking the reconstucted input, and passing that through a low-pass filter. The output of the filter then equals the droop (intersymbol interference) caused by the transmission link. The input and this droop, are then added. The final output is the reconstructed output. This is used in ISDN lines to counteract DC Wander. Filter Detector Circuit Input Output 11

  13. Bipolar Coding- Біполярне кодування A signaling method that uses Return to Zero pulses to represent a digital ‘1’ by alternating positive and negative pulses, and a digital ‘0’ by the absence of pulses. Спосіб передачі сигналів, що використає код З поверненням до нуля, який представляє цифрову 1, чередуючи позитивні і негативні імпульси, і цифровий 0 відсутністю імпульса. T t 0 12

  14. Also known as Alternate Mark Inversion Також відомий, як код АМІ No DC Value - uses 3 levels to encode data Значення DC - використовує 3 рівня для кодування No DC Wander Не підлягає впливу DC Вандера Timing Information:Інформація Синхронізації: Strong timing component for strings of 1’s; No timing information for strings of 0’s Сильний компонент синхронізації для рядків з 1-ць; не синхронізовані рядки з 0-ів Maintains timing information for strings of 15 or less 0’s Підтримує синхронізацію для рядків з 15 або меньшої кількості 0 -ів Bipolar Coding • 50 % Duty Cycle (50 % робочого циклу) • Used in T1 network lines Використовується в Т1 мережевих потоках 13

  15. 50 % Duty Cycle Spectral Density [ p = probability of a ‘1’ ] Bipolar Coding -Waveform & Spectral Density-форма сигналу та спектральна густина Alternate polarity 1’s S(w) p = 0.5 p = 0.6 p = 0.4 f 1/T 0.5/T Frequency 14

  16. & Counter (mod 2) & Unipolar to Bipolar ConversionПеретворення уніполярного до полярного коду Explanation - The above circuit will take a unipolar signal as an input and output the bipolar signal.Пояснення - вищезгадана схема має вході уніполярний сигнал і на виході- біполярний сигнал. Unipolar Bipolar 15

  17. Binary N Zero SubstitutionБінарна заміна Нуля Behaves exactly like Bipolar Coding when the data to be encoded are 1’s, or single 0’s, but different when the data to be encoded are N length strings of 0’s. When there are N strings of 0’s, BNZS replaces the N string of 0’s with N symbols having a special characteristic so as to produce bipolar violations. Подібно до біполярного коду, коли дані кодуються 1-ми, або 0-ми, але відмінні, коли дані, що будуть закодовані мають N рядків з довгими 0-ми. Коли є N- рядок з 0-ми, BNZS замінює N рядок з 0 s на N- символи з спеціальною характеристикою, щоб не було порушення біполярного коду. 16

  18. Data recovered by recognizing bipolar violations Eliminates problem with having a string of 15 or more 0’s ð All strings of 0’s are replaced with combinations of 0’s, +’s, and -’s Small Bandwidth DC value ~0V ð No DC Wander Used in: ðB3ZS- North American DS-3 ðB6ZS - T2 lines ðB8ZS - T1 lines ðHDB3 - (High Density Bipolar 3 Substitution) CCITT standard [ CCITT - The Consultative Committee for International Telegraph and Telephony ] Binary N Zero Substitution 17

  19. Binary N Zero Substitution - B3ZS AlgorithmДвійкова заміна Нуля N - B3ZS Алгоритм • Each string of three zeros in the source data is encoded with either 00V or B0V. A 00V line code consists of 2 bit intervals with no pulse (00) followed by a pulse representing a bipolar violation (V). A B0V line code consists of a single pulse in keeping with the bipolar alteration (B), followed by no pulse (0), and ending with a pulse with a violation (V). • If an odd number of ones has been transmitted since the last substitution, 00V is chosen to replace three zeros. • If the intervening number of ones is even, BOV is chosen. • Every purposeful violation is preceded by a zero. 18

  20. Binary N Zero Subsitution - Substitution RulesПравила заміни Нуля Number of Bipolar Pulses (1’s) Since Last Substitution Polarity of the Preceding Pulse Odd Even B3ZS – + 0 0 – 0 0 + + 0 + – 0 – – + 0 0 0 – 0 0 0 + + 0 0 + – 0 0 – HDB3 Polarity of the Preceding Pulse Substitution – + 0 – + 0 + – 0 + – 0 – + B6ZS – + 0 – + 0 + – 0 + – 0 – + B6ZS 19

  21. Substitution - Examples Заміна - Приклади 20

  22. Pair Selected Ternary / Ternary CodingТрійкове кодування Groups binary input into code or binary words, of either 2 or 4 bits depending on the scheme being used, then translates the code words into ternary words of either 2, or 3 bits. By changing blocks of 2 or more bits at the same time, problems with DC wander, and with loss of timing reference are solved. They are resolved because there is a strong timing component, and 0V DC. Групує двійкові знаки в код або двійкові слова з 2 або 4 біт, в залежності від схеми, що використається, після цього транслює кодові слова в трійкові слова з 2, або 3 біт. Замінюючи блоки 2-ма або більшою кількістью біт, в той же час, вирішені проблеми з DC Вандером, і з втратами синхронізації. Вони вирішені, тому що є сильний компонент синхронізації, і 0V DC. 21

  23. Pair Selected Coding (PST) Groups input into groups of 2 bit binary words Groups output into groups of 2 ternary digits Ternary Coding Groups input according to type ð4B3T - groups input into groups of 4 bit binary words Groups output according to type ð4B3T - groups output into groups of 3 ternary digits Used is DS-1 Systems Comparison of Pair Selected Ternary / Ternary Coding 22

  24. Pair Selected Coding Algorithm ð Code words are selected from one mode until a single pulse is transmitted. After that pulse the encoder switches modes and selects codes words from the other mode until another single pulse of the opposite polarity is transmitted. Ternary Coding Algorithm ð Code words from the 1st and 3rd columns are selected alternately to maintain DC balance. When more positive pulses than negative pulses have been transmitted, the 1st column is selected. When the difference between positive and negative pulses changes, column 3 is chosen. Comparison of Pair Selected Ternary / Ternary Coding 23

  25. Binary Input + Mode – Mode 0 0 0 1 1 0 1 1 – + 0 + + 0 + – – + 0 – – 0 + – Pair Selected Ternary / Ternary Coding - Line Codes Ternary Line Code Ternary Word Pair Selected Ternary Line Code Binary Word – 0 + 24

  26. Frequency Spectrum Comparison S(w) Spectral Density for Bipolar, PST, and B6ZS for equally likely probabilities of 1’s and 0’s Pair Selected Ternary B6ZS Bipolar f 1/2T 1/T Frequency 25

  27. T T ‘1’ ‘0’ t t 0 0 Digital Biphase Utilizes set NRZ pulse shapes to encode the input binary data. Uses one cycle of a NRZ Polarized pulse at a certain phase to encode a ‘1’, and one cycle of opposite phase to encode a ‘0’. Використовується набір NRZ форм імпульсів для кодування вхідних двійкових данних. Використовує один цикл NRZ поляризованний імпульс в де-якій фазі, щоб кодувати ‘1’, і один цикл противофази, щоб кодувати ‘0’. 26

  28. Also known as Diphase, Phase, or Manchester Coding -відоме також як діфазне або Манчестер кодування Strong timing component-сильний компонент синхронізації Large Bandwidth-Велика ширина полоси частот No DC Value ð ‘0’ and ‘1’ signals have equal amounts of positive and negative polarity ‘0’ и ‘1’ сигнали мають рівну кількість додатньої і від’ємної полярності ð No DC Wander Mid-bit-time transition is used for clocking Середина переходу " час передачі біту " використову-ється для синхронізації Used by: ð IEEE 802.5 / Token Ring networks ð Ethernet Digital Biphase 27

  29. 0.5 Digital Biphase - Waveform & Spectral Density ‘0’ and ‘1’ are same cycle but of opposite phase Spectral Density 0 1 0 t T 28

  30. Differential Encoding The binary data is encoded by a signal change rather than a particular signal level. Uses NRZ Polar pulses to alternate when a logical ‘1’ needs to be encoded, and nothing when a logical ‘0’ needs to be encoded. Двійкові дані закодовані зміною сигналу скоріше ніж специфічний рівень сигналу. Використання кодом NRZ полярного імпульсу ,при кодувані, коли чередуються лог. 1 і не виникає проблем з лог. 0. 29

  31. Algorithm: 1 - change state;0 - no change No reference needed to decode signal Double error rate: If detector is wrong about the state of one interval, it will also be wrong for the next interval Differential Encoding Change Same Change Change Same Same Same Change Differentially encoded Non Return to Zero 30 Differentially encoded diphase

  32. Coded Mark Inversion Uses inversion of the previous pulse on each 1 (or mark) to encode the data to be sent. Which means that when a 1 is input, it is encoded using a NRZ Polar pulse of opposite polarity to the pervious 1. Використовує інверсію попереднього імпульсу на кожну 1 (або мітку) щоб кодувати данні, які будуть передані. Що означає, вхідна 1 закодировується вкористовуя NRZ полярним імпульсом протилежної полярності до попередньої 1. 31 NRZ Polar pulses opposite in polarity to eachother

  33. No DC value / energy ð No DC Wander Error problems ð For one-half of a signal period a ‘1’ looks like a ‘0’ Used in : ð DS-1 systems ð Fourth-level CCITT multiplex systems Algorithm ð 1’s are represented by an NRZ Polar level opposite to the previous 1, 0’s are represented by a single phase, 50 % Duty Cycle square wave No ambiguity between 0’s and 1’s Coded Mark Inversion 32

More Related