Kody RZ

Utrata synchronizacji przy stałym poziomie

Proste kody liniowe, takie jak NRZ (Non-Return-to-Zero), są łatwe w implementacji, lecz długa, nieprzerwana sekwencja identycznych bitów ($11111111$) tworzy stały poziom napięcia na linii. Przy braku zmian w sygnale odbiornik może stracić odniesienie czasowe, co opisuje się jako utratę synchronizacji.

W opisanej tu unipolarnej postaci kodowanie z powrotem do zera (Return-to-Zero, RZ) wymusza powrót sygnału do zera po impulsie reprezentującym logiczną jedynkę. Skraca to czas trwania impulsu i może zwiększać liczbę przejść w strumieniu zawierającym jedynki.

Jak działa unipolarny kod RZ

Najprostszym wariantem jest unipolarny RZ. Modyfikuje on sygnał NRZ, skracając impuls dla logicznej "1" do części czasu trwania bitu, zazwyczaj do połowy. Po impulsie sygnał "wraca do zera" na pozostałą część okresu bitowego.

Zasady kodowania

Sygnały reprezentujące symbole są zdefiniowane następująco, gdzie $T$ to czas trwania bitu:

• Logiczna '1': Reprezentowana przez dodatni impuls $+V$ w przedziale od 0 do połowy czasu trwania bitu ($0.5T$), a następnie przez poziom $0V$ do końca okresu.
  Wzór dla $0 \le t < T$: $g_1(t) = \begin{cases} +V, & 0 \le t < T/2 \\ 0, & T/2 \le t < T \end{cases}$
• Logiczne '0': Reprezentowane przez poziom zerowy przez cały czas trwania bitu.
  Wzór dla $0 \le t < T$: $g_0(t) = 0$

Widmo sygnału RZ

Skrócenie impulsu zmienia widmo częstotliwości sygnału RZ. Może ułatwiać odzyskiwanie zegara, lecz zwiększa wymagane pasmo.

Analiza widma

• Odzyskiwanie zegara: W opisanym unipolarnym RZ, gdy strumień zawiera niezerowy udział jedynek, widmo zawiera dyskretną linię przy częstotliwości zegarowej ($f_{clk} = 1/T$). Odbiornik może wydzielić ją filtrem pasmowym i użyć do synchronizacji. Odzyskiwanie zegara jest wtedy łatwiejsze niż z przebiegu NRZ.
• Wymagana szerokość pasma: Przy prostokątnych impulsach o czasie trwania połowy bitu pierwszy zanik głównego listka występuje przy $2f_{clk}$. Jest to dwukrotnie wyższa częstotliwość niż dla impulsu NRZ o czasie trwania $T$, więc kodowanie RZ zajmuje szersze pasmo.
• Składowa stała: Wersja unipolarna RZ ma składową stałą zależną od danych. Składowa ta utrudnia transmisję przez elementy sprzężenia AC.
• Długie ciągi zer: Długi ciąg zer nadal generuje płaską linię o poziomie 0V, co może prowadzić do utraty synchronizacji, podobnie jak w NRZ. HDB3 ogranicza ten problem w systemach, które go stosują, przez zastępowanie wybranych sekwencji zer wzorcami zawierającymi impulsy. AMI zachowuje naprzemienność znaków dla jedynek, lecz nie eliminuje długich odcinków zer.