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. Dicha señal se denomina señal duobinaria . Las codificaciones bipolares estándar están diseñadas para tener un balance de CC , permaneciendo la misma cantidad de tiempo en los estados + y −.

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

Un tipo de codificación bipolar es el código de disparidad emparejada , 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 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 se promedian a cero voltios. Una pequeña o nula componente de CC se considera una ventaja, puesto que el cable puede utilizarse para distancias mayores y para suministrar energía a equipos intermedios, como repetidores de línea . ^{[ 2 ]} La componente de CC puede eliminarse de forma sencilla y económica antes de que la señal llegue al circuito de decodificación.

La codificación bipolar es preferible a la codificación sin retorno a cero cuando se requieren transiciones de señal para mantener la sincronización entre el transmisor y el receptor. Otros sistemas deben sincronizarse mediante algún tipo de comunicación fuera de banda o añadir secuencias de sincronización de trama que no transmiten datos a la señal. Estos enfoques alternativos requieren, respectivamente, un medio de transmisión adicional para la señal de reloj o una pérdida de rendimiento debido a la sobrecarga. La codificación bipolar suele ser una buena solución intermedia: las secuencias de unos no provocan la falta de transiciones.

Sin embargo, las secuencias largas de ceros siguen siendo un problema. Estas secuencias largas de bits cero provocan la ausencia de transiciones y la pérdida de sincronización. Cuando se requieren transiciones frecuentes, una codificación con auto-reloj, como el retorno a cero u otro código de línea más complejo , puede ser más apropiada, aunque introduce una sobrecarga significativa.

La codificación se utilizó ampliamente en las redes PCM de primera generación y todavía se ve comúnmente en equipos de multiplexación antiguos , pero la transmisión exitosa depende de que no haya largas secuencias 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: la señalización de bits robados y el relleno de bits .

El protocolo T-carrier utiliza señalización de bits robados: el bit menos significativo del byte simplemente se fuerza a un "1" cuando es necesario.

La modificación del bit 7 provoca un cambio en la voz imperceptible para el oído humano, pero constituye una corrupción inaceptable del 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 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 sea '1', el codificador, mediante inversión de marca alternada, añade un '1' después de siete ceros consecutivos para mantener la sincronización. En el decodificador, este '1' adicional añadido por el codificador se elimina, recreando así los datos correctos. Mediante este método, la longitud de los datos enviados entre el codificador y el decodificador es, en promedio, inferior al 1 % con respecto a los datos originales.

Otra ventaja de la codificación bipolar frente a 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 atenuadas por la distancia no solo se amplifican, sino que también se detectan y se recrean. Las señales debilitadas por el ruido pueden provocar errores, donde una marca se interpreta como cero, o bien el cero como una marca positiva o negativa. Cada error de un solo bit supone una violación de la regla bipolar. Cada violación bipolar (VBP) indica un error de transmisión. (La ubicación de la VBP no coincide necesariamente con la del error original).

Para los canales de datos, con el fin de evitar la necesidad de configurar siempre el bit 8 a 1, como se describió anteriormente, otros esquemas de codificación T1 ( códigos AMI modificados ) garantizan transiciones regulares independientemente de los datos que se transmitan. De esta manera, se logra un rendimiento de datos de 64 kbit/s por canal. B8ZS es un formato más reciente para Norteamérica, mientras que 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 a menudo se denomina codificación pseudoternaria . Por lo demás, esta codificación es idéntica.

B-MAC , y prácticamente todos los miembros de la familia de sistemas de transmisión de televisión por componentes analógicos multiplexados (MAC), utilizaban Duobinary para codificar el audio digital, el teletexto, los subtítulos y el acceso selectivo para su distribución. Gracias a la integración de Duobinary con los subsistemas de audio digital tipo NICAM de la familia MAC, era posible reducir los datos hasta en un 50 % tanto en modo estéreo como mono. Al menos con algunos sistemas de transmisión de datos, Duobinary puede realizar una reducción de datos sin pérdidas, aunque rara vez se ha utilizado en la práctica.

• Codificación MLT-3
• Codificación polar