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CODIFICACIÓN EN
LÍNEA
Tema V
REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA
UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL POLITÉCNICA
“ANTONIO JOSÉ DE SUCRE”
VICE-RECTORADO PUERTO ORDAZ
Departamento de Ingeniería Electrónica

Sumario
1. Introducción
2. Propiedades de los Códigos en Línea
3. Formatos de Señalización Binaria
4. Análisis de Espectro de Potencia de los códigos
5. Codificación Diferencial
6. Patrones de Ojos
7. Otra visión de la codificación en línea

Motivación del Tema
La codificación de línea se puede
entender como …
Las diferentes maneras de
representar los unos y ceros que
componen una señal digital para
adaptarla eficientemente al
medio de transmisión.

Propiedades deseables de los
Códigos de Línea.
Auto sincronización: Debe poseer suficiente
información de temporización incorporada al
código de manera que se pueda diseñar la
sincronización para extraer la señal de
sincronización o de reloj.
Baja probabilidad de error de bits: Se pueden
diseñar receptores para recuperar datos binarios
con una baja probabilidad de error de bits cuando
la señal de datos de entrada se corrompe por ruido
o ISI (Interferencia InterSimbolo).

Un espectro adecuado para el canal: Por
ejemplo, si el canal es acoplado de ca, la densidad
espectral de potencia de la señal de codificación de
líneas será insignificante a frecuencias cercanas a
cero.
Ancho de banda del canal de transmisión:
Debe ser tan pequeño como sea posible. Esto facilita
la transmisión de la señal en forma individual o la
multicanalización.
Códigos de Línea.

Capacidad de detección de errores: Debe ser
posible poner en practica esta característica con
facilidad para la adición de codificadores y
decodificadores de canal, o debe incorporarse al
código de línea.
Transparencia: El protocolo de datos y el código
de líneas están diseñados de modo que toda
secuencia posible de datos se reciba fiel y
transparentemente.
Códigos de Línea.

Formatos de Señalización
Binarias
1. Señalización Unipolar: Usando
lógica positiva, el “1” binario se
representa con un nivel alto de voltaje
(+A Volts) y un “0” binario con un nivel
de cero Volts.
2. Señalización Polar: Los unos y los
ceros binarios se representan por
medio de niveles positivos y negativos
de igual voltaje.

3. Señalización Bipolar (Pseudoternaria):
Los “1” binarios se representan por
medio de valores alternadamente
negativos y positivos. El “0” binario se
representa con un nivel cero. El término
pseudoternario se refiere al uso de tres
niveles de señales codificadas para
representar datos de dos niveles
(binarios).
Binarias

4. Señalización Manchester:
Cada “1” binario se representa con un
pulso de período de medio bit positivo
seguido por un pulso de período de medio
bit negativo. Del mismo modo, el “0”
binario se representa con un pulso de
período de medio bit negativo seguido por
un pulso de período de medio bit
positivo.
Binarias

Convenimientos Previos
Con frecuencia se utilizan notaciones
abreviadas para estos formatos, las
cuales son:
1. Unipolar NRZ se nombrará
simplemente como unipolar.
2. Polar NRZ como Polar.
3. Bipolar RZ como Bipolar.

Formatos de
Señalización
Binaria

Análisis de los Espectros de Potencia
de los códigos de línea binarios
Señalización Unipolar NRZ.















 )
(
1
1
4
)
(
2
2
f
T
fT
fT
sen
T
A
f
P
b
b
b
b
Z
unipolarNR 



Señalización Polar NRZ.
2
2
)
( 








b
b
b
NRZ
polar
fT
fT
sen
T
A
f
P



Señalización Unipolar RZ.
































 



)
(
1
1
2
2
16
)
(
2
2
b
n
b
b
b
b
RZ
unipolar
T
n
f
T
fT
fT
sen
T
A
f
P 



Señalización Bipolar RZ.
 
)
(
2
2
8
)
( 2
2
2
b
b
b
b
RZ
bipolar fT
sen
fT
fT
sen
T
A
f
P 






























Señalización Manchester NRZ
































 )
2
(
2
2
)
( 2
2
2 b
b
b
b
NRZ
Manchester
fT
sen
fT
fT
sen
T
A
f
P




Comparación entre los diferentes
modos de codificación.
Tabla 1: Eficiencias Espectrales de varios Códigos de Líneas
Tipo de
código
Primer ancho
de banda nulo
(Hz)
Eficiencia
Espectral
R/B [(bits/seg)/Hz]
Unipolar
NRZ
R 1
Polar NRZ R 1
Unipolar RZ 2R ½
Bipolar NRZ R 1
Manchester
NRZ
2R ½
Niveles
Múltiples
NRZ
R/L* L

Codificación Diferencial
Los datos
diferenciales
codificados son
generados por:
1


 n
n
n e
d
e
Los datos codificados recibidos se
decodifican mediante
1
~
~
~


 n
n
n e
e
d
A B SAL
0 0 0
0 1 1
1 0 1
1 1 0
Compuerta Or-Ex

Generación de Codificación Diferencial.

Ejemplo de Uso de Codificación
Diferencial
Codificación Código resultante
Secuencia de entrada dn
1
1 1 0 1 0 0 1
Secuencia codificada en 0 1 1 0 0 0 1
a) Decodificación (con
polaridad correcta)
Secuencia recibida 1 0 1 1 0 0 0 1
Secuencia decodificada 1 1 0 1 0 0 1
b) Decodificación (con
polaridad invertida)
Secuencia recibida 0 1 0 0 1 1 1 0
Secuencia decodificada 1 1 0 1 0 0 1
A B SAL
0 0 0
0 1 1
1 0 1
1 1 0
Compuerta Or-Ex
Se compara el valor
lógico del dato
actual con el
anterior
Valor Inicial
Arbitrario

Patrones de Ojos: Medida práctica de los
niveles de ruido del código de línea.
El efecto de la filtración y ruido en un canal se
ve observando el código de línea recibido en
un osciloscopio.
En la imagen siguiente se muestran formas de
onda polares NRZ dañadas en los casos de:
1. Filtración de canal ideal
2. Filtración que produce interferencia
intersímbolos (ISI)
3. Ruido más ISI

Formas de Ondas de Patrones de
Ojos

El Patrón de Ojo proporciona la
siguiente información:
El error de sincronización permitido en el
muestreador del receptor esta dado por el ancho del
ojo, conocido como apertura del ojo.
La sensibilidad al error de sincronización esta dada
por la pendiente de la apertura del ojo, evaluada en o
cerca del cruce por cero.
El margen de ruido del sistema esta dado por la altura
de la apertura del ojo.

SEGUNDA VISIÓN DE LOS HECHOS….
A continuación
analizaremos la
codificación de línea vista
por otro autor, en este
caso W. Stallings.

Formatos de codificación digital de
señales
Definición
de cada
uno de los
CODIGOS
más
empleados

Formatos de codificación digital de
señales
Resumen
de las
técnicas de
codificació
n en línea

No Retorno a Cero (NRZ, Nonreturn to
zero)
El nivel de tensión se mantiene constante
durante la duración del bit, no hay retorno a
nivel cero de la tensión. “0” es un alto y “1” es
un bajo.
NRZ-L, Nivel No Retorno a Cero (NonReturn to Zero Level)

No Retorno a Cero con Inversión de
unos (NRZI)
El nivel de tensión se mantiene constante
durante la duración del bit, no hay retorno a
nivel cero de la tensión. “0” no cambia el nivel,
el “1” cambia alternadamente el nivel.

El caso de NRZI, es una codificación diferencial.
Procedimiento: si se tiene un cero se mantiene el
nivel anterior. Si se tiene un “1” se codifica con la
señal contraria a la que se utilizó en el “1” anterior.
Este esquema de polarización no es vulnerable a la
inversión de cables en el proceso de transmisión, es
decir la inversión de la polaridad en los cables de
transmisión no afecta los datos.
unos (NRZI)

Representación
Espectral
de la
Codificación
unos (NRZI)

Binarios Multinivel
Estos códigos usan más de dos
niveles de señal.
Los casos son:
1. Bipolar AMI (Alternate Mark
Inversion)
2. Pseudoternario

BIFASE
Engloba todo un conjunto de técnicas de
codificación alternativas, diseñadas para
superar las dificultades encontradas en
los códigos NRZ.
Dos de estas técnicas, son:
1. Manchester
2. Manchester diferencial

Manchester y Manchester
Diferencial
Representación
Espectral
de la
Codificación

Técnicas de < <Scrambling> >
La idea que se sigue es:
Reemplazar las secuencias de bits que den
lugar a niveles de tensión constante por
otras secuencias que proporcionen
suficiente número de transiciones, de
forma tal que el reloj del receptor pueda
mantenerse sincronizado.

En el receptor:
Se debe identificar la secuencia
reemplazada y sustituirla por la secuencia
original.
La secuencia reemplazada tendrá la
misma longitud que la original, por lo cual
no se produce cambio de velocidad

Los objetivos son
1. Evitar la componente en continua
2. Evitar las secuencias largas que
correspondan a señales de tensión nula
3. No reducir la velocidad de transmisión de
los datos
4. Tener cierta capacidad para detectar
errores

Reglas de Codificación
1. B8ZS (Bipolar with 8-Zeros
Substitution) utilizado en
Norteamérica.
2. HDB3 (High Density Bipolar 3 Zeros)
utilizado en Europa y Japón.

Técnicas de <Scrambling>
B8ZS (Bipolar with 8-Zeros Substitution)
Esta basado en AMI bipolar, con las reglas:
a) Si aparece un octeto con todos ceros y el
último valor de tensión anterior a dicho
octeto fue positivo, codificar dicho octeto
con 0 0 0 + - 0 - +
b) Si aparece un octeto con todos ceros y el
último valor de tensión anterior a dicho
octeto fue negativo, codificar dicho octeto
como 0 0 0 - + 0 + -

V: violación de secuencia bipolar
B: bit bipolar valido
Estrategia:
Pulso anterior: + → 0 0 0 + - 0 - +
Pulso anterior: - → 0 0 0 - + 0 + -

Con este procedimiento se fuerzan dos
violaciones de código del código AMI,
combinaciones de señalización no
permitidos por el código.
El receptor identificará ese patrón y lo
interpretará convenientemente como un
octeto todo ceros.

HDB3 (High Density Bipolar 3 Zeros)
Se basa en la codificación AMI.
Se reemplaza las cadenas de cuatro
ceros por cadenas que contienen uno
o dos pulsos.
El cuarto cero se sustituye por una
violación del código.

Tabla 5.4 Reglas de Sustitución en HDB3
Numero de Pulsos Bipolares (unos)
desde la última sustitución
Polaridad del
pulso anterior
Impar Par
- 000- +00+
+ 000+ -00-
La sustitución dependerá:
a) Si el número de pulsos desde la última violación es par o impar.
b) Dependiendo de la polaridad del último pulso, anterior a la aparición de
los cuatro ceros.

Tabla 5.4 Reglas de Sustitución en HDB3
Numero Impar de 1’s
Desde la última sust.

Actividades Complementarias
1. Analice los contenidos de este tema
consultando la bibliografía.
2. Resuelva algunos problemas planteados en
el libro de W Stallings.

Bipolar AMI
 El “0” binario se representa por ausencia de señal
y el “1” binario se representa como un pulso
positivo o negativo.
 Los pulsos correspondientes a los “1” deben tener
una polaridad alternante.
0 1 0 0 1 1 0 0 0 1 1

Bipolar AMI
Representación
Espectral
de la
Codificación

Bipolar AMI
 Ventajas:
1. Para la cadena de “1” se tiene sincronismo.
2. No hay componente CD
3. El ancho de banda es, menor que para NRZ
4. Se puede usar la alternancia para los “1” como
una forma de detectar errores.
 Desventajas:
1. Una larga cadena de “0” pierde el sincronismo.

Pseudoternario
 Se tiene una codificación con tres niveles.
 Para este caso el bit “1” se representa por la
ausencia de señal, y el “0” mediante pulsos
de polaridad alternante.
0 1 0 0 1 1 0 0 0 1 1

Pseudoternario
Representación
Espectral
de la
Codificación

Pseudoternario
 Ventajas
1. Se puede enviar la señal de sincronismo con
la información.
2. No se tiene componente contínua.
3. Se disminuye el ancho de banda
4. El mayor nivel de energía está ubicado a la
mitad de la frecuencia normalizada

Pseudoternario
 Desventajas
1. Una larga cadena de “1” hace perder el
sincronismo.
2. El sistema receptor se ve obligado a
distinguir entre tres niveles de: +A, -A y 0.
3. Requiere 1,58 bits para transportar solo un
bit de información.
bits
58
,
1
3
log2 

Codificación Manchester
 Siempre hay una transición en mitad
del intervalo de duración del bit. Sirve
como procedimiento de sincronización.
 Regla:
 a) “1” lógico: transición de bajo a alto.
b) “0” lógico: transición de alto a bajo.
Nota: esta regla es contraria a la utilizada por otros autores, pero
se ajusta a la estandarizada en equipos de uso comercial

Codificación Manchester:
Comparación con otras Codificaciones

Manchester Diferencial
 La transición en mitad del intervalo
se utiliza tan solo para
proporcionar sincronización.
 La codificación de “0” se
representa por la presencia de una
transicion al principio del intervalo
del bit, y un 1 se representa
mediante la ausencia de una
transición al principio del intervalo.

Manchester Diferencial:
Comparación con otras Técnicas

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