Biphase Encoding
Bifaasinen koodausmääritelmä
Bifaasinen koodaus on menetelmä, jolla koodataan digitaalista dataa siirrettäväksi viestintävälineen, kuten verkon tai fyysisen yhteyden, kautta. Tämä koodausmenetelmä varmistaa signaalin eheyden ja helpottaa kellon palauttamista vastaanottajan päässä.
Miten bifaasinen koodaus toimii
Bifaasinen koodauksessa jokainen digitaalisen tietovirran bitti esitetään signaalin siirtymän avulla, ei itse signaalitason. Tämä tarkoittaa, että signaalin siirtymä tapahtuu bitin keskellä 0-bittille ja bitin alussa 1-bittille, tai päinvastoin. Tämä signaalin siirtymä mahdollistaa vastaanottajan määrittää tarkasti bittien arvot ja palauttaa kellosignaalin.
Bifaasinen koodaus voidaan toteuttaa eri tavoilla, kuten Manchester-koodauksella ja Differentiaalinen Manchester-koodauksella. Manchester-koodauksessa siirtymä tapahtuu bitin keskellä 1-bittille ja bitin alussa 0-bittille. Differentiaalinen Manchester-koodauksessa siirtymä bitin alussa edustaa 0-bittiä, kun taas siirtymän puuttuminen edustaa 1-bittiä.
Bifaasisen koodauksen edut
Bifaasinen koodaus tarjoaa useita etuja digitaalisessa datasiirrossa:
Parannettu signaalin eheys: Perustuen signaalin siirtymiin ennemmin kuin signaalitasoihin, bifaasinen koodaus vähentää herkkyyttä kohinalle ja häiriöille. Tämä tekee siitä vahvemman haastavissa viestintäympäristöissä.
Kellon palautus: Bifaasinen koodaus mahdollistaa vastaanottajan palauttaa kellosignaalin tietovirrasta. Ajoitustiedot on upotettu signaalin siirtymiin, mikä sallii vastaanottajan synkronoida kellonsa lähettäjän kellon kanssa.
Tehokas siirto: Bifaasinen koodaus tarjoaa tasapainoisen määrän signaalin siirtymiä, mikä tekee siitä sopivamman itsesynkronoiviin koodausjärjestelmiin. Se varmistaa riittävän määrän siirtymiä signaalin synkronoinnin ylläpitämiseksi, mikä vähentää vaihevirheen todennäköisyyttä.
Yksiselitteinen dekoodaus: Bifaasinen koodaus varmistaa, että jokaisella bitillä on ainutlaatuinen esitys koodatussa signaalissa. Tämä poistaa mahdollisuuden moniselitteiseen dekoodaukseen, mikä helpottaa vastaanottajan tarkasti tulkita lähetettyä dataa.
Suhde Manchester-koodaukseen
Bifaasinen koodaus liittyy läheisesti Manchester-koodaukseen. Molempia tekniikoita käytetään kellon palauttamiseen ja signaalin erottamiseen digitaalisessa datasiirrossa. Vaikka bifaasinen koodaus käyttää siirtymiä esittämään bittejä, Manchester-koodaus käyttää signaalin polariteetin kääntämistä.
Manchester-koodauksessa siirtymä tapahtuu bitin keskellä, mikä on samanlainen kuin bifaasisen koodauksen siirtymä 1-bittille. Kuitenkin, Manchester-koodauksessa on toinen siirtymä bitin alussa, mikä edustaa vastakkaista bittiarvoa. Tämä varmistaa tasapainoisen määrän siirtymiä ja yksinkertaistaa kellon palautusta.
Vertailu NRZ-koodaukseen
NRZ-koodaus (Non-Return-to-Zero -koodaus) on toinen yleisesti käytetty koodausmenetelmä digitaalisessa datasiirrossa. Toisin kuin bifaasinen koodaus, NRZ-koodaus käyttää signaalitasoja esittämään bittejä. Korkea jännitetaso voi edustaa 1-bittiä, kun taas matala jännitetaso voi edustaa 0-bittiä.
Bifaasiseen koodaukseen verrattuna NRZ-koodaus tarjoaa parannetun signaalin eheyden ja kellon palautuksen. Perustuen signaalin siirtymiin signaalitasojen sijaan, bifaasinen koodaus on kestävämpi kohinalle ja häiriöille. Se myös varmistaa tasapainoisen määrän siirtymiä, mikä helpottaa kellon palautusta vastaanottajassa ja vähentää vaihevirheen mahdollisuutta.
Kuitenkin, NRZ-koodaus on yksinkertaisempi toteuttaa ja vaatii vähemmän kaistanleveyttä verrattuna bifaasiseen koodaukseen. Se ei edellytä siirtymiä bitin aikana, mikä johtaa kompaktimpaan datan esitykseen. NRZ-koodausta käytetään yleisesti sovelluksissa, joissa yksinkertaisuus ja kaistanleveyden tehokkuus ovat tärkeitä tekijöitä.
Bifaasisen koodauksen esimerkkejä
Bifaasista koodausta käytetään laajasti eri viestintäteknologioissa ja protokollissa. Joitakin esimerkkejä ovat:
1. Magneettinauhakoodaus
Bifaasista koodausta käytetään magneettinauhateknologiassa koodaamaan tietoa luottokorteille, henkilökorteille ja muihin vastaaviin sovelluksiin. Koodattu data esitetään magneettikentän siirtyminä, jotka luetaan magneettinauhan lukijalla.
2. Sarjaviestintäprotokollat
Bifaasista koodausta käytetään sarjaviestintäprotokolloissa, kuten RS-232 ja RS-485. Nämä protokollat käyttävät bifaasista koodausta varmistaakseen luotettavan datan siirron ja kellon palautuksen laitteiden välillä.
3. Manchester-väyläkoodaus
Manchester-väyläkoodaus on Manchester-koodauksen muunnelma, joka hyödyntää bifaasista koodausta. Sitä käytetään yleisesti autototeutuksissa, kuten CAN (Controller Area Network) -väyläviestinnässä, saavuttamaan vahva ja vikasietoinen datansiirto.
Bifaasinen koodaus on vahva koodausmenetelmä, joka mahdollistaa digitaalisen datan luotettavan siirron viestintävälineitä pitkin. Hyödyntämällä signaalin siirtymiä se varmistaa signaalin eheyden, helpottaa kellon palautusta ja tarjoaa yksiselitteisen dekoodauksen lähetetystä datasta. Bifaasista koodausta käytetään yleisesti useissa sovelluksissa, mukaan lukien magneettinauhateknologia, sarjaviestintäprotokollat ja autototeutusväyläviestintä. Ymmärtäminen bifaasisen koodauksen periaatteista ja eduista on oleellista viestinnän ja datansiirron parissa työskenteleville ammattilaisille.