Codificación bipolar

En telecomunicaciones, la codificación bipolar es un tipo de código de línea de retorno a cero (RZ) , donde se utilizan dos valores distintos de cero, de modo que los tres valores son +, − y cero. Este tipo de señal se denomina señal duobinaria . Las codificaciones bipolares estándar están diseñadas para estar balanceadas en CC , y pasan la misma cantidad de tiempo en los estados + y −.

La razón por la que la codificación bipolar se clasifica como un retorno a cero (RZ) es que cuando un canal codificado bipolar está inactivo, la línea se mantiene en un nivel "cero" constante y, cuando está transmitiendo bits, la línea está en un estado +V o -V correspondiente al bit binario que se está transmitiendo. Por lo tanto, la línea siempre vuelve al nivel "cero" para indicar opcionalmente una separación de bits o para indicar inactividad de la línea.

Un tipo de codificación bipolar es un código de disparidad pareada , cuyo ejemplo más simple es la inversión de marca alternada . En este código, un 0 binario se codifica como cero voltios, como en la codificación unipolar , mientras que un 1 binario se codifica alternativamente como un voltaje positivo o un voltaje negativo. El nombre surgió porque, en el contexto de una portadora T , un '1' binario se denomina "marca", mientras que un '0' binario se denomina "espacio". ^[1]

El uso de un código bipolar evita una acumulación significativa de CC , ya que los pulsos positivos y negativos tienen un promedio de cero voltios. Se considera que una pequeña o nula componente de CC es una ventaja porque el cable puede usarse para distancias más largas y para transportar energía para equipos intermedios, como repetidores de línea . ^[2] El componente de CC se puede eliminar de manera fácil y económica antes de que la señal llegue al circuito de decodificación.

La codificación bipolar es preferible a la codificación sin retorno a cero siempre que se requieran transiciones de señal para mantener la sincronización entre el transmisor y el receptor. Otros sistemas deben sincronizarse utilizando alguna forma de comunicación fuera de banda o agregar secuencias de sincronización de tramas que no llevan datos a la señal. Estos enfoques alternativos requieren un medio de transmisión adicional para la señal de reloj o una pérdida de rendimiento debido a la sobrecarga, respectivamente. Una codificación bipolar es a menudo un buen compromiso: las series de unos no provocarán una falta de transiciones.

Sin embargo, las secuencias largas de ceros siguen siendo un problema. Las secuencias largas de bits cero dan como resultado la falta de transiciones y una pérdida de sincronización. Cuando se requieren transiciones frecuentes, una codificación con sincronización automática, como el retorno a cero o algún otro código de línea más complicado , puede ser más adecuado, aunque introducen una sobrecarga significativa.

La codificación se utilizó ampliamente en redes PCM de primera generación y todavía se ve comúnmente en equipos de multiplexación más antiguos en la actualidad, pero la transmisión exitosa depende de que no haya largas series de ceros. ^[3] Nunca se deben enviar más de 15 ceros consecutivos para garantizar la sincronización.

Hay dos formas populares de garantizar que nunca se envíen más de 15 ceros consecutivos: señalización de bits robados y relleno de bits .

El portador T utiliza señalización de bit robado: el bit menos significativo del byte simplemente se fuerza a "1" cuando es necesario.

La modificación del bit 7 provoca un cambio en la voz que es indetectable para el oído humano, pero es una corrupción inaceptable de un flujo de datos. Los canales de datos deben utilizar alguna otra forma de relleno de pulsos, ^[2] como establecer siempre el bit 8 en '1', para mantener una densidad suficiente de unos. Por supuesto, esto reduce el rendimiento efectivo de los datos a 56 kbit/s por canal. ^[4]

Si las características de los datos de entrada no siguen el patrón de que cada octavo bit es un "1", el codificador que utiliza la inversión de marca alternada añade un "1" después de siete ceros consecutivos para mantener la sincronización. En el lado del decodificador, este "1" adicional añadido por el codificador se elimina, recreando los datos correctos. Con este método, los datos enviados entre el codificador y el decodificador son más largos que los datos originales en menos del 1% en promedio.

Otro beneficio de la codificación bipolar en comparación con la unipolar es la detección de errores . En el ejemplo de la portadora T, las señales bipolares se regeneran a intervalos regulares, de modo que las señales disminuidas por la distancia no solo se amplifican, sino que se detectan y se recrean de nuevo. Las señales debilitadas y corrompidas por el ruido pueden causar errores, una marca interpretada como cero, o cero como marca positiva o negativa. Cada error de un solo bit da como resultado una violación de la regla bipolar. Cada violación bipolar de este tipo (BPV) es una indicación de un error de transmisión. (La ubicación de BPV no es necesariamente la ubicación del error original).

Para los canales de datos, con el fin de evitar la necesidad de establecer siempre el bit 8 en 1, como se describió anteriormente, otros esquemas de codificación T1 ( códigos AMI modificados ) garantizan transiciones regulares independientemente de los datos que se transporten. De esta manera, se logra un rendimiento de datos de 64 kbit/s por canal. B8ZS es un formato más nuevo para América del Norte, donde HDB3 es el tipo de codificación de línea original utilizado en Europa y Japón.

También se utiliza un esquema de codificación muy similar, con las posiciones lógicas invertidas, que suele denominarse codificación pseudoternaria . Por lo demás, esta codificación es idéntica.

B-MAC y, esencialmente, todos los miembros de la familia de transmisión de televisión por componentes analógicos multiplexados utilizaron Duobinary para codificar el audio digital, el teletexto, los subtítulos y el acceso selectivo para su distribución. Debido a la forma en que Duobinary se acopló a los subsistemas de audio digital tipo NICAM para la familia MAC, fue posible reducir hasta un 50% los datos en los modos de transmisión estéreo y mono. Al menos con algunos sistemas de transmisión de datos, Duobinary puede realizar una reducción de datos sin pérdida, aunque esto rara vez se ha utilizado en la práctica.

Wikimedia Commons tiene medios relacionados con Código AMI .

• Codificación MLT-3
• Codificación polar