Códigos en Línea

Códigos en línea Técnicas de modulación Modulación analógica 

AM

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FM

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PM

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QAM

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DSB

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Modulación digital 

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CPM

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FSK 

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GMFK 

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GMSK 

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MFSK 

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MSK 

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OOK 



PPM



PSK 



QAM SC-FDMA





TCM

Espectro disperso 

CSS



DSSS



FHSS



THSS

Ver también 

Detección y corrección de errores

Demodulación





Códigos en línea Módem





PAM



PCM





PWM ΔΣM



v



d



e

[editar datos en Wikidata ]

Ejemplo de codificación binaria de la señal No retorno a Cero(NRZ)

Ejemplo de código BMC.

En telecomunicaciones , un código en línea (modulación línea (modulación en banda base) base ) es un código utilizado en un sistema de comunicación para propósitos de transmisión.. transmisión .. Los códigos en línea son frecuentemente usados para el transporte digital de datos. datos . Estos códigos consisten en representar la señal digital transportada respecto a su amplitud respecto al tiempo. La señal está perfectamente sincronizada gracias a las propiedades específicas de la capa física. La representación de la onda se suele realizar mediante un número determinado determina do de impulsos. Estos impulsos representan los 1s y los 0s digitales. Los tipos más comunes de codificación en línea son el unipolar , polar, bipolar y Manchester . Después de la codificación en línea, la señal se manda a través de la capa física. física. A veces las características de dos canales aparentemente muy diferentes son lo suficientemente parecidos para que el mismo código sea usado por ellos. Índice

[ocultar]    

1Campos de uso de códigos en línea 2Modos de eliminar la componente continua 3Sincronismo de la señal 4Bibliografía

Campos de uso de códigos en línea [editar ]

Ejemplo de codificación bipolar, o AMI.

La señal en línea codificada puede tener las siguientes utilidades en diversos campos: 





 

Puede ser puesta directamente en una transmisión de línea, en forma de variaciones de voltaje o corriente. Está lo bastante modulada para crear una señal de radiofrecuencia que puede ser mandada libre en el espacio Puede ser usada para encender y apagar una luz en Redes Inalámbricas Ópticas (en inglés Free Space Optics  – FSO-), más conocidas como infrarrojos infrarrojos.. Puede convertirse en campos magnéticos en un disco duro. duro. Puede ser impresa para crear códigos crear  códigos de barras. barras .

Modos de eliminar la componente continua[editar ]

Codificación de 11011000100 en Código Manchester

En la transmisión de datos es conveniente que la secuencia de los símbolos transmitidos, no presente una componente continua. El código en línea más simple, el unipolar, que no tiene límites en su componente continua, da muchos errores en los sistemas. La mayoría de los códigos en línea eliminan la componente continua. Hay dos modos de eliminar la componente continua: 

Diseñar cada código transmitido de tal forma que contenga el mismo número de impulsos positivos que negativos, así se anularía la componente continua. Un ejemplo de este tipo códigos es el Manchester.



Usar un código de disparidades emparejadas o código alternante. En otras palabras, un código en el que algunos o todos los dígitos o caracteres están representados por dos conjuntos de dígitos, de disparidad opuesta, que se utilizan en una secuencia de manera que se minimice la disparidad total de una larga cadena de dígitos. Ejemplos de este tipo de códigos es el código AMI, 8B10T, 4B3T, etc.

Sincronismo de la señal [editar ]

Ejemplo de código Manchester diferencial.

Código MLT-3.

Los códigos en línea deberían hacer posible que el receptor se sincronice en fase con la señal recibida. Si la sincronización no es ideal, entonces la señal decodificada no tendrá diferencias óptimas, en amplitud, entre los distintos dígitos o símbolos usados en los códigos en líneas. Esto incrementará la probabilidad de error en los datos recibidos. Para que la recuperación del reloj sea fiable en el receptor, normalmente se impone un número máximo de ceros o unos consecutivos razonables. El periodo de reloj se recupera observando las transiciones en la secuencia recibida, hasta que el número máximo permitido de 0s o 1s seguidos garantice la recuperación del reloj, mientras que las secuencias sin estas restricciones pueden empeorar la calidad del código. También es recomendable que los códigos en línea tengan una estructura de sincronismo para que sea posible detectar errores.

Bibliografía[editar ]   

http://trajano.us.es/~isabel/publicaciones/nivel1.pdf  http://webuniversitario.ucol.mx/~al915109/codigos.htm http://64.233.183.104/search?q=cache:nBIleLHmyQcJ:neutron.ing.ucv.ve/comunic aciones/Asignaturas/TxDatos/Tdato7.pps+codigo+ami&hl=es&ct=clnk&cd=4&gl=e s

CODIFICACIÓN DE LINEA Teniendo ya la señal discretizada en tiempo(muestreo) y discretizada en amplitud(cuantificación). Se Se dispone de una señal de M símbolos símbolos cuya tasa de transmisión se mide en baudios. baudios. Para convertir la señal a digital digital faltaría convertir los símbolos a bits. bits. Esto Esto implica implica que los los unos y ceros resultantes deben ser representados con formas de onda especificas que influirán en: Potencia de transmisión, transmisión, ancho de banda, facilidad facilidad de recuperación del reloj reloj en el receptor, detección y corrección de errores, etc. A la asignación de formas de ondas arbitrarias para los unos y ceros se le

Codificación de línea

llama  . La transmisión de datos en forma digital a través de cualquier medio de transmisión implica una cierta codificación. A esta codificación se realiza sin que exista una modulación se le conoce como un código de línea en banda base. Entre estos existen varios métodos o esquemas de codificación los cuales cuentan con diferentes características como un nivel de corriente directa presente, la opción de detección de errores, inmunidad a la inversión (por si se invierte involuntariamente la polaridad). Uno de los efectos mas importantes importantes de la codificación codificación de línea es el ancho de  banda, a continuación deduciremos deduciremos el espectro de la señal aleatoria que resulta al aplicar sobre la señal muestreada muestreada y cuantificada un proceso de codificación codificación de línea.

Observe las siguientes formas de representar los los unos y ceros:

NRZ

La primera y segunda se les llama (Non Return to Zero) debido a que el nivel del uno o el cero es constante durante todo el intervalo intervalo de bit (No baja a cero). Si es polar, el uno y el cero tienen representaciones representaciones opuestas. La

RZ(Return to Zero) se caracteriza porque a la mitad del intervalo intervalo de bit el nivel de uno o del cero va a cero. Finalmente el código AMI (Alternate codificación

Mark Inversion) se caracteriza porque los unos van alternando entre +V y  – V, V, mientras que el cero esta asociado a cero voltios de manera fija; este ultimo código permite detectar algunos errores de d e transmisión al detectarse la violación del mismo (2 unos seguidos con un mismo nivel). Para conseguir la densidad espectral de los diferentes códigos de línea la representaremos como sigue:

Algunas características importantes de cada código se pueden visualizar fácilmente en su función espectral, tanto al observarlas con ejes lineales. La transformada rápida de Fourier (fft) será utilizada para analizar los espectros, utilizando solamente la magnitud de ésta. Sin embargo, se cuenta con varias CODIFICACIONES , algunos son:

** ** ** ** ** **

Retorno a Cero. No retorno a Cero AMI Manchester y Manchester Diferencial HDB3 4B3T

INDICE DE CODIGOS

CÓDIGO RETORNO A CERO (RZ) La transmisión transmisión de datos datos de forma digital a través través de cualquier medio de transmisión implica una cierta codificación. Uno de estos códigos es el llamado Retorno a Cero o RZ.

RZ acrónimo de "Return to Zero " es un código con retorno al nivel cero, en el cual durante el paso de un bit a otro bit del mismo signo (paso de "1" a "1" ó de "0" a "0") se vuelve siempre al nivel cero La grabación de medios magnéticos, utilizando códigos RZ (Return to Zero Retorno a Cero) , consiste en grabar dominios de magnetización inversa, mediante impulsos de corriente en sentidos contrarios. De este modo se obtienen dos impulsos por cada bit grabado o detectado: un impulso negativo seguido de uno positivo si se detecta un cero, o un impulso positivo seguido de uno negativo si se detecta un uno. El tamaño de los dominios viene determinado por el ancho de los impulsos y por la velocidad con la que se desplace el medio de grabación. Las ventajas de este código: tiene grabado el reloj de lectura y permite diferenciar entre el "1" y el "0". Su inconveniente es que se desperdicia mucho espacio, pues las zonas desmagnetizad desmagnetizadas as que existen entre cada dos dominios no guardan información, con lo que la densidad de almacenamiento que es posible alcanzar, es muy baja El código RB (Return to Bias) es una evolución del código RZ con la variación de que las zonas desmagnetizadas se polarizan negativamente. negativamente. Así, un "1" se

representa como en el código RZ, mientras que la falta de señal se interpreta como un "0", del mismo modo que sucede en el código NRZI.

La codificación

RZ(Return to Zero) se caracteriza

porque a la mitad del

intervalo de bit bit el nivel de de uno o del del cero va a cero.

INDICE

CODIGO NRZ NO RETERNO A CERO La forma más frecuente y fácil de transmitir señales digitales es mediante la utilización de un nivel diferente de tensión para cada uno de los bits. Los códigos que siguen esta estrategia comparten la propiedad de que el nivel de tensión se mantiene constante durante la duración del bit, es decir, no hay

transiciones (no hay retorno al nivel cero de tensión). Por ejemplo la ausencia de tensión se puede usar para representar un 0 binario, mientras que un nivel constante y positivo de tensión puede representar al 1. En las transmisiones en banda base se utilizan directamente señales digitales de forma directa, por ejemplo 5 voltios indican "1" y 0 voltios indican "0". El método más inmediato se denomina de código de no retorno a cero (NZR) y asigna un nivel alto de tensión para la representación de un 1 lógico y nivel bajo de tensión para el cero lógico. El segundo, denominado código de no retorno a cero invertido ( NRZI), representa la información por cambio de niveles. De esta manera, un cambio de nivel se utiliza para representar un 1 lógico y la ausencia de transición representa representa la asignación del cero. Los dos mantienen constante el nivel de tensión mientras dura un bit. Los datos se codifican mediante la presencia o ausencia de una transición de la señal al principío del intervalo de duración del bit. Un 1 se codifica mediante la transición (bajo a alto o alto a bajo) la principio del intervalo del bit, mientras que un cero se representa por la ausencia de transición. tra nsición. El NRZI es un ejemplo de codificación diferencial. diferencial. En esta codificación en lugar de determinar el valor absoluto, la señal se codifica comparando la polaridad de los elementos de señal adyacentes. Una ventaja de este esquema es que en presencia de ruido puede ser más seguro detectar una transición en lugar de comparar valor con un umbral. Otra ventaja es que en un sistema complicado de transmisión, no es difícil perder la polaridad de la señal. La principal limitación de las señales NRZ es la presencia de una componente de continua y la ausencia de capacidad de sincronización. Estos métodos no ofrecen al receptor un medio para determinar el ritmo con el que el emisor envía los bits, es decir, el ritmo del reloj del emisor. Representaremos cada código de línea por una señal y(t) la cual se puede representar matemáticamente matemáticamente como la convolucion de una señal aleatoria impulsiva(x(t)) con una señal determinísti determinística ca que para NRZ es un pulso de ancho tb y para RZ es uno de ancho 0. 5tb

Un ejemplo de una señal codificada con NRZ, es la siguiente:

El espectro de la señal es:

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CÓDIGO DE LINEA  AMI  Transmisión Bipolar o AMI (Alternate Marks Inverted) En el código AMI un 0 binario se representa por ausencia de señal y el 1  binario por pulsos de polaridad alternante (positivo o negativo). Este tipo de esquema ofrece la ventaja de que la sincronización es más fácil, de hecho, sólo la aparición de largas cadenas de ceros la dificulta. Además, no hay componentes de continua en la señal debido a la alternancia de los pulsos. La alternancia de los unos facilita la detección de errores.

AMI Bipolar (Alternate Mark Inversion): Cero --- No hay señal. positivo o negativo de forma alterna. Uno --- Pulso positivo

Es uno de los códigos más empleados en la transmisión digital a través de redes WAN. Este formato no tiene componente de corriente continua residual y su  potencia a frecuencia cero es nula. Se verifican estos requisitos transmitiendo  pulsos con un ciclo de trabajo del 50% 50% e invirtiendo alternativamente alternativamente la polaridad de los bits 1 que se transmiten. Dos valores positivos sin alternancia entre ellos serán interpretados como un error en la línea. los 0's son espacios sin presencia de voltaje. El formato Bipolar es en realidad una señal de tres estados (+V, 0,-V). Este tipo de esquema tiene las siguientes ventajas:

» E n pr pr ime imerr luga lugar  r  , , no habrá problemas de sincronización en el caso de que haya una cadena larga de 1(unos). Cada 1 fuerza una transición por lo que el receptor se  puede sincronizar en dicha transición. Una cadena larga de ceros todavía es un  problema.

segund undo o lug luga ar  , ya que los elementos de señal correspondientes a 1 alternan » E n seg el nivel de tensión, no hay componente continua. Además, el ancho de banda de la señal resultante es considerablemente menor que el correspondiente a NRZ.

» Por último, la alternancia entre los pulsos proporciona una forma sencilla de detectar errores. Cualquier error aislado, tanto si elimina como si introduce un  pilso, significa un incumplimiento incumplimiento de dicha propiedad. propiedad. BnZs es un esquema de señalización que aumenta las capacidades del código AMI reemplazando las secuencias de n 0's binarios consecutivos por una secuencia preestablecida de símbolos que violan la regla AMI. De esta forma se incrementa la densidad de unos en el código transimitido. El espectro de la señal es:

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CODIFICACION DE LINEA MANCHESTER Y DIFERENCIAL MANCHESTER En la codificación Manchester, cada período de un bit se divide en dos intervalos iguales. Un bit binario de valor 1 se transmite con valor de tensión alto en el primer intervalo y un valor bajo en el segundo. Un bit 0 se envía al contrario, es decir, una tensión baja seguida de un nivel de tensión alto.

Este esquema asegura que todos los bits presentan una transición en la parte media, proporcionando así un excelente sincronismo entre el receptor y el transmisor. Una desventaja de este tipo de transmisión es que se necesita el doble del ancho de banda para la misma información que el método convencional. La codificación diferencial Manchester es una variación puesto que en ella, un bit de valor 1 se indica por la ausencia de transición al inicio del intervalo, mientras que un bit 0 se indica por la presencia de una transición en el inicio, existiendo siempre una transición en el centro del intervalo. El esquema diferencial requiere un equipo más sofisticado, pero ofrece una mayor inmunidad al ruido. El Manchester Diferencial tiene como ventajas adicionales las derivadas de la utilización de una aproximación diferencial. Todas las técnicas bifase fuerzan al menos una transición por cada bit  pudiendo tener hasta dos en ese mismos mismos periodo. Por tanto, tanto, la máxima velocidad de modulación es el doble que en los NRZ, esto significa que el ancho de bandoa necesario es mayor. No No obstante, los esquemas bifase tienes varias ventajas:

» Si  Sinc ncron ronii zació ión n :  debido a la transición que siempre ocurre durante el intervalo de duración correspondiente a un bit, el receptor puede sincronizarse usando dicha transición. Debido a esta característica, los códigos  bifase se denominan auto-sincronizados.

» No tienen componente en continua. » D ete tecci cción ón de de er r or ore es:  se pueden detectar errores si se detecta una ausencia de la transición esperada en la mitad del intervalo. Para que el ruido  produjera un error no detectado tendría tendría que intervenir la señal antes y después después de la transición. Los códigos bifase se usan con frecuencia en los esquemas de transmisión de datos. Unos de los más conocidos es el código Manchestes que se ha elegido como parte de la especificación de la normalización IEEE 802.3 para la transmisión en redes LAN con un bus CSMA/CD usando cable coaxial en banda  base o par trenzado. El Manchester Diferencial Diferencial se ha elegido en la normalización IEEE 802.5 para redes LAN en anillo anillo con paso de testigo, en las que se usan  pares trenzados apantallados.

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CÓDIGO HDB3

El código HDB3 pertenece a los códigos de línea llamados Técnica

de

Altibajos. Consisten en sustituir secuencias de bits que provocan niveles de tensión constantes por otras que garantizan la anulación de la componente continua y la sincronización del receptor. La longitud de la secuencia queda inalterada, por lo que la velocidad de transmisión de datos es la misma; además el receptor debe ser capaz de reconocer estas secuencias de datos especiales. Los objetivos en el diseño de estas técnicas son: ** Evitar la componente en continua. ** Evitar las secuencias largas que correspondan a señales de tensión nula. ** No reducir la velocidad de datos. ** Capacidad para detectar errores. El esquema de codificación basado en Norteamérica se llama B8ZS y el utilizado en Europa y Japón es el HDB3, ambos se basan en la codificación AMI. En el esquema HDB3, se reemplazan las cadenas de cuatro c uatro ceros por cadenas que contienen uno o dos pulsos. En estecaso, el cuarto cero se sustituye por un estado de señal no permitido en el código, este procedimiento se denomina violación del código. En las violaciones siguientes, se considera una regla adicional para asegurar con ello que tengan una polaridad alternante y así no introducir

componente en continua. Si la última violación fue positiva, la siguiente debe ser negativa y viceversa. Esta condición co ndición se determina dependiendo dependiendo si el número de pulsos desde la última violación es par o impar y dependiendo de la polaridad del último pulso anterior a la aparición de los cuatro ceros. La mayor parte de la energía se concentra en una región estrecha en torno a la frecuencia frecuencia correspondiente correspondiente a la mitad de la razón de datos. Por Por tanto, estos códigos son adecuados para la transmisión a altas velocidades.

HDB3 ("High Density Bipolar-3 Zeros"): Número de 1´s desde la última sustitución

PAR

IMPAR

Pulso anterior positivo

+ 00 +

+ 000 +

Pulso anterior negativo

- 00 - - 000 -

Un ejemplo de una señal codificada con HDB3, es la siguiente:

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CÓDIGO 4B3T Con un servicio BRI, donde el interface U es una conexión de par trenzado, se emplean códigos de línea que permiten reducir la tasa de baudios, es decir, en un solo pulso de la señal transimitida se consigue representar más de un bit, con el objetivo de alcanzar altas velocidades de transmisión sobre la línea sencilla y económica. Además, estos códigos de línea reducen la diafonía, o modulación entre diferentes diferentes líneas, ya que logran que las señales en la línea tengan variaciones amplitud más pequeñas entre pilsos adyacentes. Los códigos de línea mencionados se nombras como mBnL, lo que significa que una secuencia de m bits se transmite como n pulsos de señal. Los códigos empleados con RDSI son el 2B1Q  en  en Norteamérica y el 4B3T en Europa. Con el código 4B3T (también conocido como MMS 43) se represent representa a cada grupo de cuantro bits con tres pulsos de señal. Los pulsos pueden tener tres niveles de tensión; positivo, negativo y nulo, representados como +, - y 0. Esto permite una tasa de baudios de 3/4, es decir, una reducción de 1/4. Los códigos o pulsos transmitidos para cada cuatro bits se obtienen según la siguiente tabla:

NOTA: La decodificación del símbolo 000 da la secuencia binario 0000 Los códigos que se obtienen generan una señal con un nivel medio de continua nulo. Esto ayuda a separar la transmisión y la recepción, evita errores de interpretación en el receptor, y facilita transmitir una tensión de alimentación por la misma línea. Para un grupo de cuatro bits (secuencia), y la columna actual (de 1 a 4) se determina el código a transmitir y la siguiente columna con la que trabajar. Inicialmente se comienza en la columna 1. Un ejemplo de una señal con codificación 4B3T.

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TABLAS DE COMPARACIÓ COMPARACIÓN N A continuación se presenta una tabla comparativa de algunos de los códigos que se explican a detalle en cada una de sus páginas correspondientes, en la tabla se aprecian los diferentes formatos de acuerdo a cada código.

Definición de los formatos de codificación digital de señales No retorno a cero (NRZ-L) 0 = nivel alto 1 = nivel bajo No retorno a cero invertido (NRZI) 0 = no hay transición al comienzo del intervalo (un bit cada vez) 1 = transición al comienzo del intervalo Bipolar AMI 0 = no hay señal 1 = nivel positivo o negativo alternante

Manchester 0 = transición de alto a bajo en mitad del intervalo 1 = transición de bajo a alto en mitad del intervalo Manchester Diferencial Siempre hay una transición en mitad del intervalo 0 = transición al principio del intervalo 1 = no hay transición al principio del intervalo HDB3 Igual que el Bipolar-AMI, excepto que c ualquier cadena de cuatro ceros se reemplaza por una una cadena que contiene una violación de código.

En la siguiente gráfica se muestran los espectros de las señales.

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