Transcript Johtokoodaus

Johtokoodaus
• Historia, toiminnalliset syyt ja toteutustapojen
hintaerot ovat johtaneet eri johtokoodaustapojen
kehittämiseen.
• Hyvälle johtokoodaukselle voidaan asettaa seuraavia
vaatimuksia:
1. Koodaustavan synnyttämän tasavirtakomponentin
pitää olla mahdollisimman pieni, koska sen
kasvaminen kasvattaa samalla myös signaalin
vaimennusta, jolloin siirtomatka lyhenee.
Johtokoodaus
tMyn
1
2. Koodaustavan tulee sisältää riittävä määrä
tilanmuutoksia, jotta vastaanottaja voi synkronoida
kellonsa tulevaan tietoon ilman, että signaaliin on
lisättävä synkronointia helpottavia pulsseja.
3. Koodaus ei saisi edellyttää tiettyä napaisuutta,
jotta yhteydellä ei tarvitsisi huolehtia johtoparien
polariteetista.
4. Koodaustavan tulisi käyttää mahdollisimman vähän
kaistanleveyttä
Johtokoodaus
tMyn
2
• Edellä luetellun lisäksi sovellukset voivat asettaa omia
vaatimuksia koodaustavalle, joista yksi vaatimus on
kellotaajuuden johtaminen suoraan data-signaalista.
• Johtokoodaustavan valinnassa on kyse enemmän tai
vähemmän kompromisseista, joissa ratkaisuihin
vaikuttavat sovellus ja käytettävän siirtotien
ominaisuudet.
Johtokoodaus
tMyn
3
• Digitaalisen signaalin koodaus tapahtuu
pääsääntöisesti jännitetasojen avulla, jolloin
jännitteet esitetään voltteina suhteessa johonkin
toiseen tasoon, jota voidaan kutsua viitetasoksi.
• Käytössä on kolme tapaa ratkaista mikä jännitetaso
vastaa ’0’-bittiä ja mikä jännitetaso ’1’-bittiä:
1. Unipolar signalling: ’1’-bittiä vastaa jännitetaso +V
volttia, ja ’0’-bittiä vastaa jännitetaso 0 volttia.
2. Polar signalling: ’1’-bittiä vastaa jännitetaso +V
volttia, ja ’0’-bittiä vastaa jännitetaso –V volttia.
3. Bibolar signalling: ’1’-bittiä vastaa vuoroin
jännitetaso +V volttia, vuoroin –V volttia, ja ’0’-bittiä
vastaa jännitetaso 0 volttia.
Johtokoodaus
tMyn
4
• Yksinkertaisin tapa koodata johtimessa kulkeva
bittivirta on NRZ-koodaus (NonReturn to Zero).
• NRZ-koodauksessa jännitteen arvo on vakio bitin
keston ajan, ja sekä ’0’- että ’1’-biteillä on omat
jännitetasonsa.
• Otetaan ensimmäisenä unipolaarinen NRZ, kuva 1:
Johtokoodaus
tMyn
5
1
1
0
0
0
1
0
1
Kuva 1. Unipolaarinen NRZ.
Johtokoodaus
tMyn
6
• Unipolaarisen NRZ-koodauksen heikkouksia ovat:
– koodaus aiheuttaa tasavirtakomponentin
– peräkkäiset samanarvoiset bitit eivät synnytä riittävästi
tilanmuutoksia kellojen synkronoinnin ylläpitämiseksi
– koodaustapa edellyttää, että signaali ja sen paluujohdin on
kytketty samalla tavalla yhteyden molemmissa päissä
• Hyväksi puoleksi voidaan mainita, että tässä tarvitaan
vain yksi teholähde (esim. +5 volttia).
• Esitellään seuraavaksi polaarinen NRZ, kuva 2:
Johtokoodaus
tMyn
7
1
1
0
0
0
1
0
1
Kuva 2. Polaarinen NRZ.
Johtokoodaus
tMyn
8
• Polaarinen NRZ-koodaustapa parantaa sikäli
tilannetta, että nyt linjalla oleva DC-komponentti on
selvästi pienempi.
• Lisävaatimuksena on kaksipuolinen teholähde (esim.
+5 V ja –5 V).
Johtokoodaus
tMyn
9
• Manchester-koodaus kuuluu biphase-menetelmiin,
joille on yhteistä se, että ne tarjoavat menetelmän,
jolla kello voidaan helposti muodostaa sisään
tulevasta bittivirrasta.
• Tilanmuutos tapahtuu keskellä bittijaksoa, yhtenä
ratkaisumuotona voisi olla: jos lähetettävä bitti on ’0’,
muuttuu tila nousevasti (alhaalta ylös), jos
lähetettävä bitti on ’1’, muuttuu tila laskevasti
(ylhäältä alas), kuva 3.
Johtokoodaus
tMyn
10
1
1
0
0
0
1
0
1
Kuva 3. Manchester NRZ.
Johtokoodaus
tMyn
11
• Manchester koodauksen avulla virheiden
havaitseminen helpottuu.
• Negatiivisena puolena on suurempi
kaistanleveystarve.
Johtokoodaus
tMyn
12