Потенциальный код без возвращения к нулю NRZ

Этот код получил такое название потому, что при передаче последовательности единиц сигнал не возвращается к нулю в течение такта (как мы увидим ниже, в других методах кодирования возврат к нулю в этом случае происходит).

Код NRZ (Non Return to Zero) - без возврата к нулю - это простейший двухуровневый код. Результирующий сигнал имеет два уровня потенциала: Нулю соответствует нижний уровень, единице - верхний.Информационные переходы происходят на границе битов.

Рассмотрим три частных случая передачи данных кодом NRZ: чередующаяся последовательность нулей и единиц,последовательность нулей и последовательность единиц.

Рисунок 27. Применение кода NRZ

Прежде всего, нам нужно попытаться угадать первую синусоиду и определить основную гармонику спектра при потенциальном кодировании в каждом из этих случаев, чтобы точнее определить какие код NRZ имеет требования к используемой линии связи.

Первый случай - передается информация,состоящая из бесконечной последовательности чередующихся единиц и нулей. Этот рисунок показывает, что при чередовании единиц и нулей за один такт будет передаваться два бита 0 и 1. Можем мы угадать форму синусоиды? Да можем.Следовательно, при N - битовой скорости передачи период этой синусоиды равен T= 2N. Частота основная гармоника в этом случае равна f0 = N/2.

Таким образом, наибольшая частота для потенциального кода NRZ наблюдается при передаче чередующейся последовательности нулей и единиц и она равна f0 = N/2. Эта частота еще хороша,тем, что она низкая, т.е. может пропускаться всеми основными типами линий связи. Как видно, при такой последовательности этого кода скорость передачи данных вдвое превышает частоту сигнала.

А что же происходит при передаче последовательностей нулей и единиц? При передаче только единиц, или только нулей результирующий сигнал - постоянный ток, а значит при передаче последовательности одинаковых битов частота изменения сигнала равна нулю f0 =0. Помимо этого, если учитывать, что спектр реального сигнала постоянно меняется в зависимости от того, какие данные передаются по линии связи, то следует опасаться передач длинных последовательностей нулей или единиц, которые сдвигают спектр сигнала в сторону низких частот. Другими словами код NRZ при передаче длинных последовательностей нулей или единиц имеет постоянную составляющую. И это очень плохо.

Дело в том, что к спектру передаваемого сигнала помимо требований к ширине, выдвигают еще одно очень важное требование- отсутствие постоянной составляющей (наличия постоянного тока между приемником и передатчиком), потому как применение различных трансформаторных развязок в линии связи не пропускает постоянный ток. Из-за этого многие линии связи, не обеспечивающие прямого гальванического соединения между приемником и источником, этот вид кодирования не поддерживают. Так, к примеру, одним из условий реализации балансной передачи по витым парам является применение в приемопередатчиках сетевого оборудования развязывающих согласующих трансформаторов,передача постоянной составляющей сигнала через которые невозможна. Следовательно, часть информации просто будет игнорироваться этой линией связи.Поэтому на практике всегда стараются избавиться от присутствия постоянной составляющей в спектре несущего сигнала уже на этапе кодирования.

Ещё один момент, который обращает внимание при передаче длинной последовательности единиц или нулей - отсутствие синхронизации. И это очень существенный недостаток этого кода.

В этом случае помогут только дополнительные методы синхронизации, о которых поговорим ниже.

И всё же, несмотря на все трудности и недостатки кода NRZ его несомненное достоинство - простота. К тому же потенциальный сигнал не надо кодировать и декодировать, поскольку такой же способ применяется и для передачи данных внутри компьютера. Но все-таки, эти достоинства не перевешивают его недостатков, разве только один - дешевизна реализации.

плюсы и минусы кода NRZ:

· очень прост в реализации, обладает хорошей распознаваемостью ошибок (из-за двух резко отличающихся потенциалов).

· имеет постоянную составляющую при передаче нулей и единиц, что делает его невозможным для передачи в линиях с трансформаторными развязками.

· не самосинхронизирующийся код и это усложняет его передачу в любой линии.

Привлекательность кода NRZ, из-за которой имеет смысл заняться его улучшением, состоит в достаточно низкой частоте основной гармоники fо, которая равна N/2 Гц, как это было показано выше. Таким образом, код NRZ работает на низких частотах от 0 до N/2 Гц. В результате в чистом виде код NRZ в сетях не используется. Тем не менее, используются его различные модификации, в которых с успехом устраняют как плохую самосинхронизацию кода NRZ, так и наличие постоянной составляющей.

Следующие методы цифрового кодирования разрабатывались с целью каким-то образом улучшить возможности кода NRZ. Как пример, следующий метод.