Este documento describe diversos códigos de línea utilizados en telecomunicaciones para la transmisión de datos digitales. Explica cómo codificaciones como Retorno a Cero (RZ), NRZ, AMI, HDB3, Manchester y Manchester Diferencial codifican los bits para asegurar la sincronización y optimizar el ancho de banda requerido. Todos estos códigos buscan mantener un equilibrio entre la frecuencia de cambios en la señal, la sincronización y el ancho de banda utilizado.

2.  Tanto las señales de voz digitalizadas como los datos de la computadora deben ser codificadas para su
transmisión sobre las líneas telefónicas o las fibras ópticas. Esta codificación previene tanto la perdida de
los pulsos de señales como la perdida de sincronización. Es por tanto de primordial importancia la
transmisión de los pulsos por un método que permita su reproducción con un alto nivel de precisión y
manteniendo las relaciones de fase entre dichos pulsos.
 La información que se transporta sobre cualquier sistema digital de línea, sin importar su nivel jerárgico,
es una secuencia de unos y ceros, (marcas y espacios). La secuencia normalmente no se envía en forma
directa a la línea, sino que primero se arregla de acuerdo a un código de línea. Esto ayuda a la sincronía
del generador intermedio y a la sincronía del receptor distante, maximizando la separación posible entre
los repetidores y generalmente optimizando la operación del sistema de línea.
 Los códigos de línea, por lo tanto, buscan asegurar que se mantenga una frecuencia mínima de cambios
en el estado de la línea.

3.  Retorno a Cero (RZ) es un sistema de codificación usado en telecomunicaciones en el cual la señal que
representa a cada bit retorna a cero en algún instante dentro del tiempo del intervalo de bit. Por tanto,
las secuencias largas de “unos” o de “ceros” ya no plantean problemas para la recuperación del reloj en el
receptor.
 No es necesario enviar una señal de reloj adicional a los datos. Esta codificación tiene el problema de
utilizar el doble de ancho de banda para conseguir transmitir la misma información que los Códigos NRZ.
 Los códigos de “retorno a cero” RZ trabajan con impulsos estrechos de menor duración que el intervalo
de bit. El ciclo de trabajo es el parámetro que mide la anchura del impulso RZ. Se define como la relación
porcentual entre la duración de los impulsos (Ti ) y el tiempo del intervalo de bit (T b) :
 Los impulsos muy estrechos ahorran energía, pero exigen mayor ancho de banda. Los códigos RZ
utilizan generalmente un ciclo de trabajo ct = 50 % (en los sistemas ópticos < 30 % para aprovechar la
vida útil del láser).

4.  Unipolar: En este caso la señal tomara valores positivos para un 1 lógico y negativos para un 0 lógico
pero nunca toma el valor 0.
 Bipolar: En este caso un dígito toma valor con polaridad alternada mientras que el otro permanece
siempre en 0.
 ¿Qué sucede cuando la señal RZ unipolar tiene largas secuencias de ceros?: El recortador del receptor
no puede obtener el reloj si no dispone de la señal sinusoidal del filtro, y esta llega a desaparecer cuando
la secuencia de ceros es demasiado larga. Se dice entonces que el receptor ha perdido el reloj del emisor.
 Si esto llegara a ocurrir, el reloj del receptor “pasaría a funcionar libre” sin la referencia de sincronismo
del emisor, y por tanto sin la garantía de que sus velocidades sean iguales.

5.  En telecomunicaciones, se denomina NRZ porque el voltaje no vuelve a cero entre bits consecutivos de
valor uno.
 Mediante la asignación de un nivel de tensión a cada símbolo se simplifica la tarea de descodificar un
mensaje. Esta es la teoría que desarrolla el código NRZ (non return to zero). La decodificación en banda
base se considera como una disposición diferente de los bits de la señal on/off, de este modo se adapta la
señal al sistema de transmisión utilizado. Para ello se emplean los códigos tipo NRZ.
 Atendiendo a la forma de onda binaria se pueden clasificar estos códigos como unipolares (el voltaje que
representa los bits varía entre 0 voltios y +5voltios). Este tipo de código no es recomendable en largas
distancias principalmente por dos motivos.
 En primer lugar presentan niveles residuales de corriente continua y en segundo lugar por la posible
ausencia de suficientes números de transiciones de señal que permitan la recuperación fiable de una
señal de temporización.
 Los polares desplazan el nivel de referencia de la señal reduciendo a la mitad la diferencia de potencial
necesaria con referencia a la Unipolar.

6.  En el receptor y el transmisor se debe efectuar un muestreo de igual frecuencia.
 Este código no es autosincronizante, y su principal ventaja es que al emplear pulsos de larga duración
requiere menor ancho de banda que otros sistemas de codificación que emplean pulsos más cortos.
 Dentro de los códigos NRZ se establece una clasificación, pudiendo tratar códigos del tipo NRZ-L o NRZ-
I.
o NRZ-L (No se retorna a nivel cero): Donde 0 representa el nivel alto y 1 el nivel bajo.
o NRZ-I (No se retorna a 0 y se invierte al transmitir el 1): Al transmitir un 0 no se produce transición y en
cambio al enviar un 1 se produce una transición a nivel positivo o negativo.
 Características:
o Fáciles de implementar.
o Uso eficaz del ancho de banda.
o NRZI es más inmune a ruidos y a errores de cableado.
o Con capacidad de sincronización.
o Con capacidad de detección de errores.

7.  El código AMI (Alternate Mark Inversion- Inversión de marcas alternadas) es un código en línea recomendado
para las transmisiones binarias. Se puede definir como un código bipolar con retorno a cero con algunas
particularidades que se describen a continuación.
 En este código, cuando se asigna un impulso positivo al primer “1”, al siguiente "1" se le asigna un impulso
negativo, y así sucesivamente. Por lo tanto, se asignan alternativamente impulsos positivos y negativos a los "1"
lógicos. Además, al ser del tipo retorno a cero, durante la segunda mitad del intervalo de bit se utiliza tensión
cero para representar el “1”.
 Características: El AMI cumple las condiciones siguientes:
o El espectro de la señal a la frecuencia cero debe ser cero, que la mayoría de los canales eliminan la componente
continua de las señales
o El máximo espectral debe darse en un submúltiplo o en la proximidad de un submúltiplo de régimen binario, así
la energía necesaria para producir la señal estará en la zona en la que la atenuación de transmisión del cable es
más reducida y la atenuación de la diafonía es mayor, así que se conseguirá una mejor relación señal ruido.
o Se reducen los requerimientos de potencia y se logra una mayor inmunidad a la diafonía

8.  Usos:
o El código AMI fue usado extensamente en la primera generación de redes PCM, y todavía se suele ver en
los multiplexadores más antiguos, pero su éxito radica en que no hay un gran número seguido de ceros
en su código. Esto asegura que no haya más de 15 ceros consecutivos, lo que asegura la sincronización.
Forma de este código se aplican en los sistemas troncales T1 (a una velocidad máxima de 1.544 Mbps), y
en la transmisión de canales B. en la Red Digital de Servicios Integrados (RDSI) de acuerdo con la
RecomendaciónUIT-T I.430.
 El espectro de la señal es:

9.  HDB3 (High Density Bipolar of order 3 code) es un código binario de telecomunicaciones principalmente
usado en Japón, Europa y Australia y está basado en el código AMI, usando una de sus características
principales que es invertir la polaridad de los unos para eliminar la componente continua. Consiste 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.
 Características: El código HDB3 cumple las propiedades que debe reunir un código de línea para
codificar señales en banda base:
o El espectro de frecuencias carece de componente continua y su ancho de banda esta optimizado.

10. o El sincronismo de bit se garantiza con la alternancia de polaridad de los “unos”, e insertando impulsos de
sincronización en las secuencias de “ceros”.
o Los códigos HDBN (High Density Bipolar) limitan el número de ceros consecutivos que se pueden
transmitir.
o HDB3 no admite más de 3 ceros consecutivos. Coloca un impulso (positivo o negativo) en el lugar del 4º
cero.
o El receptor tiene que interpretar este impulso como un cero. Para ello es preciso diferenciarlo de los
impulsos normales que representan a los “unos”.
o El impulso del 4º cero se genera y transmite con la misma polaridad que la del impulso precedente. Se
denomina por ello V “impulso de violación de polaridad” (el receptor reconoce esta violación porque
detecta 2 impulsos seguidos con la misma polaridad).
o Para mantener la componente de corriente continua con valor nulo, se han de transmitir
alternativamente tantas violaciones positivas como negativas.
o Para mantener siempre alternada la polaridad de las violaciones V, es necesario en algunos casos insertar
un impulso B “de relleno” (cuando la polaridad del impulso que precede a la violación V, no permite
conseguir dicha alternancia).
o Si no se insertaran los impulsos B, las violaciones de polaridad V del 4º cero serían obligatoriamente del
mismo signo.

11. o En HDB3 se denomina impulso a los estados eléctricos positivos o negativos, distintos de de “cero”.
Cuando aparecen más de tres ceros consecutivos estos se agrupan de 4 en 4, y se sustituye cada grupo
de 0000 por una de las secuencias siguientes de impulsos: B00V ó 000V.
o -B indica un impulso con distinto signo que el impulso anterior. Por tanto, B mantiene la ley de
alternancia de impulsos, o ley de polaridad, con el resto de los impulsos transmitidos.
o -V indica un impulso del mismo signo que el impulso que le precede, violando por tanto la ley de
bipolaridad.
o El grupo 0000 se sustituye por B00V cuando es par el número de impulsos entre la violación V anterior y
la que se va a introducir. El grupo 0000 se sustituye por 000V cuando es impar el número de impulsos
entre la violaciónV anterior y la que se va a introducir.
 Detección de errores
o La detección elemental de los errores de transmisión típicos del ruido, se realiza simplemente
comprobando que los impulsos recibidos por el receptor cumplen las reglas de polaridad establecidas
por la codificación HDB3. La figura muestra las consecuencias de dos errores diferentes. La pérdida de
un impulso se detecta porque aparecen 4 ceros consecutivos que no permite el HDB3, y también la
inserción de un “uno”, porque la dos violaciones positivas quedan con la misma polaridad.

12.  La codificación Manchester, también denominada codificación bifase-L, es un método de codificación
eléctrica de una señal binaria en el que en cada tiempo de bit hay una transición entre dos niveles de
señal. Es una codificación auto sincronizada, ya que en cada bit se puede obtener la señal de reloj, lo que
hace posible una sincronización precisa del flujo de datos. Una desventaja es que consume el doble de
ancho de banda que una transmisión asíncrona. Hoy en día hay numerosas codificaciones (8b/10b) que
logran el mismo resultado pero consumiendo menor ancho de banda que la codificación Manchester.
 La codificación Manchester se usa en muchos estándares de telecomunicaciones, como por ejemplo
Ethernet.
 Características:
o Las señales de datos y de reloj, se combinan en una sola que auto-sincroniza el flujo de datos.
o Cada bit codificado contiene una transición en la mitad del intervalo de duración de los bits.
o Una transición de negativo a positivo representa un 1 y una transición de positivo a negativo representa
un 0.

13.  Como ventajas principales se pueden destacar las siguientes:
o La codificación Manchester o codificación bifase-L es auto sincronizada: provee una forma simple de
codificar secuencias de bits, incluso cuando hay largas secuencias de periodos sin transiciones de nivel
que puedan significar la pérdida de sincronización, o incluso errores en las secuencias de bits. Por ello es
altamente fiable.
o Detección de retardos: directamente relacionado con la característica anterior, a primera vista podría
parecer que un periodo de error de medio bit conduciría a una salida invertida en el extremo receptor,
pero una consideración más cuidadosa revela que para datos típicos esto llevaría a violaciones de código.
El hardware usado puede detectar esas violaciones de código, y usar esta información para sincronizar
adecuadamente en la interpretación correcta de los datos.
o Esta codificación también nos asegura que la componente continua de las señales es cero si se emplean
valores positivos y negativos para representar los niveles de la señal, haciendo más fácil la regeneración
de la señal, y evitando las pérdidas de energía de las señales.
 Las principales desventajas asociadas son las siguientes:
o Ancho de banda del doble de la señal de datos: una consecuencia de las transiciones para cada bit es que
el requerimiento del ancho de banda para la codificación Manchester es el doble comparado en las
comunicaciones asíncronas, y el espectro de la señal es considerablemente más ancho. La mayoría de los
sistemas modernos de comunicación están hechos con protocolos con líneas de codificación que
persiguen las mismas metas, pero optimizan mejor el ancho de banda, haciéndolo menor.

14.  La Codificación Manchester diferencial (también CDP; Conditional DePhase encoding) es un método de
codificación de datos en los que los datos y la señal reloj están combinados para formar un único flujo de
datos auto-sincronizable. Es una codificación diferencial que usa la presencia o ausencia de transiciones
para indicar un valor lógico. Esto aporta algunas ventajas sobre la Codificación Manchester:
 Detectar transiciones es a menudo menos propenso a errores que comparar con tierra en un entorno
ruidoso.
 La presencia de la transición es importante pero no la polaridad. La codificaciones diferenciales
funcionarán exactamente igual si la señal es invertida (cables intercambiados).
 Un bit '1' se indica haciendo en la primera mitad de la señal igual a la última mitad del bit anterior, es
decir, sin transición al principio del bit. Un bit '0' se indica haciendo la primera mitad de la señal contraria
a la última mitad del último bit, es decir, con una transición al principio del bit. En la mitad del bit hay
siempre una transición, ya sea de high hacia low o viceversa. Una configuración inversa es posible, y no
habría ninguna desventaja en su uso.

15.  Manchester Diferencial está especificado en el IEEE 802.5 estándar para Redes Token Ring, y es usado
para otras muchas aplicaciones, incluyendo el almacenamiento magnético y óptico.
 Nota: En la codificación Manchester Diferencial, si el '1 es representado por una transición, entonces el
'0' es representado por 2 transiciones y viceversa.