No retorno a cero

En telecomunicaciones , un código de línea sin retorno a cero ( NRZ ) es un código binario en el que los unos están representados por una condición significativa , generalmente un voltaje positivo, mientras que los ceros están representados por alguna otra condición significativa, generalmente un voltaje negativo, sin ninguna otra condición neutra o de reposo.

Para una determinada tasa de señalización de datos , es decir, una tasa de bits , el código NRZ requiere solo la mitad del ancho de banda de banda base que requiere el código Manchester (el ancho de banda de paso es el mismo). Los pulsos en NRZ tienen más energía que un código de retorno a cero (RZ), que además tiene un estado de reposo adicional aparte de las condiciones para unos y ceros.

Cuando se utiliza para representar datos en un esquema de comunicación asíncrona , la ausencia de un estado neutro requiere otros mecanismos de sincronización de bits cuando no se dispone de una señal de reloj independiente. Dado que NRZ no es inherentemente una señal de autosincronización , se debe utilizar alguna técnica de sincronización adicional para evitar pérdidas de bits ; ejemplos de dichas técnicas son una restricción de longitud de ejecución limitada y una señal de sincronización paralela.

NRZ puede hacer referencia a cualquiera de los siguientes códigos de línea del serializador :

El código NRZ también se puede clasificar como polar o no polar , donde polar se refiere a una asignación a voltajes de +V y −V, y no polar se refiere a una asignación de voltaje de +V y 0, para los valores binarios correspondientes de 1 y 0.

El uno se representa mediante una polarización de CC en la línea de transmisión (convencionalmente positiva), mientras que el cero se representa mediante la ausencia de polarización: la línea a 0 voltios o conectada a tierra. Por esta razón, también se conoce como modulación por desplazamiento de amplitud (ON-OFF) . En lenguaje de reloj, un uno transita a un nivel polarizado o permanece en él en el flanco descendente del reloj del bit anterior, mientras que un cero transita a un nivel sin polarización o permanece en él en el flanco descendente del reloj del bit anterior. Entre las desventajas de la NRZ unipolar se encuentra que permite series largas sin cambios, lo que dificulta la sincronización, aunque esto no es exclusivo del caso unipolar. Una solución es no enviar bytes sin transiciones. Más crítico aún, y exclusivo de la NRZ unipolar, son los problemas relacionados con la presencia de un nivel de CC transmitido: el espectro de potencia de la señal transmitida no se aproxima a cero en la frecuencia cero. Esto conlleva dos problemas importantes: primero, la potencia de CC transmitida produce mayores pérdidas de potencia que otras codificaciones, y segundo, la presencia de un componente de señal de CC requiere que la línea de transmisión esté acoplada en CC.

El uno se representa mediante un nivel físico (generalmente un voltaje positivo), mientras que el cero se representa mediante otro nivel (generalmente un voltaje negativo). En términos de reloj, en el nivel NRZ bipolar, el voltaje oscila entre positivo y negativo en el flanco descendente del ciclo de reloj del bit anterior.

Un ejemplo de esto es RS-232 , donde uno va de -12 V a -5 V y cero va de +5 V a +12 V.

El valor uno se representa mediante la ausencia de cambio en el nivel físico, mientras que el valor cero se representa mediante un cambio en el nivel físico. En el lenguaje de reloj, el nivel cambia en el flanco descendente del reloj del bit anterior para representar un cero .

Este cambio en cero lo utilizan el Control de Enlace de Datos de Alto Nivel (HDLC) y USB . Ambos evitan largos periodos sin transiciones (incluso cuando los datos contienen largas secuencias de bits 1) mediante la inserción de bits cero . Los transmisores HDLC insertan un bit 0 después de 5 bits 1 consecutivos (excepto al transmitir el delimitador de trama 01111110). Los transmisores USB insertan un bit 0 después de 6 bits 1 consecutivos. El receptor en el extremo remoto utiliza cada transición —tanto desde los bits 0 en los datos como desde estos bits 0 adicionales que no son datos— para mantener la sincronización del reloj. De lo contrario, el receptor ignora estos bits 0 que no son datos.

El código NRZI ( sin retorno a cero invertido , también conocido como IBM sin retorno a cero , ^{[ 1 ]} código de inhibición , ^{[ 2 ]} o código IBM ^{[ 2 ]} ) fue ideado por Bryon E. Phelps ( IBM ) en 1956. ^{[ 2 ] [ 3 ]} Es un método para mapear una señal binaria a una señal física para su transmisión a través de algún medio de transmisión. La señal NRZI de dos niveles distingue los bits de datos por la presencia o ausencia de una transición en un límite de reloj. La señal codificada NRZI puede decodificarse sin ambigüedad después de pasar por una ruta de datos que no conserva la polaridad.

El valor de bit que corresponde a una transición varía en la práctica; NRZI se aplica por igual a ambas. El almacenamiento magnético generalmente utiliza la convención de marca NRZ-M (sin retorno a cero) : un 1 lógico se codifica como una transición y un 0 lógico como ausencia de transición. Los protocolos HDLC y Universal Serial Bus utilizan la convención de espacio NRZ-S (sin retorno a cero) opuesta : un 0 lógico es una transición y un 1 lógico es ausencia de transición. Ninguna codificación NRZI garantiza que el flujo de bits codificado contenga transiciones.

Un receptor asíncrono utiliza un reloj de bits independiente cuya fase se sincroniza mediante la detección de transiciones de bits. Cuando un receptor asíncrono decodifica un bloque de bits sin una transición mayor que el período de la diferencia entre la frecuencia de los relojes de bits transmisor y receptor, el reloj de bits del decodificador se adelanta un bit con respecto al del codificador, lo que provoca la inserción de un bit duplicado en el flujo de datos decodificado, o bien se retrasa un bit con respecto al del codificador, lo que provoca la eliminación de un bit duplicado del flujo de datos decodificado. Ambos casos se denominan deslizamiento de bits e indican que la fase del reloj de bits se ha desfasado un período de bit.

Al forzar transiciones a intervalos más cortos que el período de diferencia del reloj de bits, se puede utilizar un receptor asíncrono para flujos de bits NRZI. Las transiciones adicionales consumen necesariamente parte de la capacidad de velocidad del canal de datos. Consumir solo la capacidad del canal necesaria para mantener la sincronización del reloj de bits, sin aumentar los costos relacionados con la complejidad, es un problema que presenta muchas soluciones posibles.

Las codificaciones de longitud de ejecución limitada (RLL) se han utilizado en dispositivos de almacenamiento de discos magnéticos y cintas mediante códigos RLL de tasa fija que incrementan la velocidad de datos del canal en una fracción conocida de la velocidad de datos de la información. HDLC y USB utilizan relleno de bits : insertan un bit 0 adicional antes de la codificación NRZ-S para forzar una transición en la secuencia de datos codificados después de 5 (HDLC) o 6 (USB) bits 1 consecutivos. El relleno de bits consume capacidad del canal solo cuando es necesario, pero da como resultado una velocidad de datos de información variable.

NRZI sincronizado ( SNRZI ) y grabación codificada en grupo ( GCR ) son formas modificadas de NRZI. ^{[ 4 ]} En SNRZI-M, cada grupo de 8 bits se extiende a 9 bits mediante un 1 para insertar una transición de sincronización. ^{[ 4 ]}

El código de retorno a cero (Return-to-zero ) es un código de línea utilizado en telecomunicaciones en el que la señal vuelve a cero entre cada pulso . Esto ocurre incluso si la señal contiene varios ceros o unos consecutivos. La señal es autosincronizada , lo que significa que no es necesario enviar un reloj independiente junto con la señal, pero consume el doble de ancho de banda para lograr la misma velocidad de datos en comparación con el formato sin retorno a cero.

El cero entre cada bit representa una condición neutra o de reposo, como una amplitud cero en la modulación por amplitud de pulso (PAM), un desfase cero en la modulación por desplazamiento de fase (PSK) o una frecuencia media en la modulación por desplazamiento de frecuencia (FSK). Esta condición de cero suele estar a medio camino entre la condición significativa que representa un bit 1 y la otra condición significativa que representa un bit 0.

Aunque el retorno a cero incluye una disposición para la sincronización, aún puede tener un componente de CC que provoque una deriva de la línea base durante largas secuencias de bits 0 o 1, al igual que el código de línea que no es de retorno a cero.

• Transmisor-receptor asíncrono universal

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• CodSim 2.0: Simulador de código abierto para el Modelo de Comunicaciones Digitales de Datos de la Universidad de Málaga, escrito en HTML.

 Este artículo incorpora material de dominio público de la Norma Federal 1037C . Administración de Servicios Generales . Archivado del original el 22 de enero de 2022. (en apoyo de la norma MIL-STD-188 ).