Códigos de línea: NRZ, RZ, AMI y Manchester

Qué es un código de línea

Para mandar bits por un cable hay que convertirlos en una señal eléctrica. Un código de línea es la regla que asigna a cada bit uno o más niveles de tensión durante su tiempo de bit, sin trasladar la señal a otra frecuencia: por eso se habla de transmisión en banda base. Se usa en distancias cortas, para conectar equipos entre sí.

Unipolar NRZ

El 1 se envía como un pulso de amplitud +A y el 0 como 0 V, durante todo el bit. NRZ (non-return to zero) quiere decir que la señal no vuelve a cero a la mitad del bit: si llegan varios bits iguales seguidos, queda constante.

Como solo usa valores positivos, tiene componente continua, que se propaga mal por un cable largo.

Polar NRZ

Usa las dos polaridades: el 1 es +A y el 0 es −A. Si la secuencia tiene tantos unos como ceros, el valor medio es cero. Es el formato del estándar RS-232, el clásico puerto serie.

Igual que la unipolar, con muchos bits iguales seguidos no hay cambios de nivel, y al receptor le cuesta mantener el sincronismo.

Unipolar RZ

RZ (return to zero) quiere decir que el pulso dura solo la primera mitad del bit y después la señal vuelve a 0 V. En la versión unipolar, el 1 es un pulso de +A durante medio bit y el 0 queda en 0 V todo el bit.

Comparada con Unipolar NRZ, una ráfaga de unos ya no deja la señal quieta: cada 1 sube y vuelve a cero, lo que ayuda al sincronismo. A cambio, los pulsos son más angostos y la señal ocupa más ancho de banda.

Bipolar RZ (AMI)

La señalización bipolar, también llamada AMI (alternate mark inversion, inversión alternada de marcas), deja el 0 en 0 V y envía cada 1 con la polaridad contraria al 1 anterior: +A, −A, +A… En esta calculadora el primer 1 arranca en +A, y cada pulso dura medio bit (RZ).

Como los unos se alternan, la señal no tiene componente continua. Con muchos ceros seguidos, en cambio, se queda en 0 V y el receptor puede perder el reloj; variantes como HDB3 resuelven ese problema.

Manchester

Cada bit se parte en dos mitades con niveles opuestos, así que siempre hay un cambio en el centro del bit. En esta calculadora se usa la convención del apunte de la materia:

Ese cambio garantizado ayuda al receptor a recuperar el reloj aunque lleguen muchos bits iguales, y deja la señal sin componente continua. A cambio, la señal cambia más rápido y ocupa más ancho de banda que NRZ. El estándar Ethernet IEEE 802.3 usa la convención opuesta (1 = bajo→alto): las dos funcionan si el transmisor y el receptor usan la misma.

Ejemplo resuelto paso a paso

Escribí la secuencia 10110 con A = 5 V y recorré las cinco señalizaciones. Son 5 bits: cada uno ocupa un intervalo del gráfico. En las RZ y en Manchester cada bit tiene dos mitades.

Unipolar NRZ. Cada 1 vale +5 V y cada 0 vale 0 V, durante todo el bit:

En los bits 3 y 4 (dos unos seguidos) la señal se queda en +5 V sin cambiar.

Polar NRZ. Los unos siguen en +5 V, pero los ceros pasan a −5 V:

Unipolar RZ. Cada 1 sube a +5 V en la primera mitad y vuelve a 0 V; los ceros quedan en 0 V:

Ahora los dos unos seguidos se ven como dos pulsos separados.

Bipolar RZ (AMI). Los ceros quedan en 0 V y los unos se alternan: el primero en +5 V, el segundo en −5 V y el tercero otra vez en +5 V, siempre durante medio bit:

Manchester. Cada bit tiene dos mitades. El 1 va de +5 V a −5 V y el 0, de −5 V a +5 V:

Ahora los dos unos seguidos ya no dejan la señal quieta: cada bit tiene su cambio en el centro. Son los mismos niveles que muestra la tabla debajo del gráfico.