Biphase Encoding
Definisjon av biphase-koding
Biphase-koding er en metode som brukes til å kode digital data for overføring over et kommunikasjonsmedium, som et nettverk eller en fysisk forbindelse. Denne kodeteknikken sikrer signalintegritet og legger til rette for klokkegjenoppretting på mottakerens side.
Hvordan biphase-koding fungerer
I biphase-koding er hver bit i den digitale datastrømmen representert av signalovergangen, i stedet for signalnivået selv. Dette betyr at signalovergangen skjer midt i en bitperiode for en 0-bit og ved starten av bitperioden for en 1-bit, eller omvendt. Denne overgangen i signalet gjør at mottakeren kan bestemme bitverdiene nøyaktig og gjenopprette klokkesignalet.
Biphase-koding kan implementeres på ulike måter, som Manchester-koding og Differensiell Manchester-koding. I Manchester-koding skjer overgangen i midten av bitperioden for en 1-bit og ved starten av bitperioden for en 0-bit. I Differensiell Manchester-koding representerer overgangen ved starten av bitperioden en 0-bit, mens fravær av en overgang representerer en 1-bit.
Fordeler med biphase-koding
Biphase-koding gir flere fordeler i digital dataoverføring:
Forbedret signalintegritet: Ved å stole på signaloverganger i stedet for signalnivåer reduserer biphase-koding følsomheten for støy og forstyrrelser. Dette gjør den mer robust i utfordrende kommunikasjonsmiljøer.
Klokkegjenoppretting: Biphase-koding gjør det mulig for mottakeren å gjenopprette klokkesignalet fra datastrømmen. Timing-informasjonen er innebygd i signalovergangene, noe som gjør at mottakeren kan synkronisere sin klokke med senderens klokke.
Effektiv overføring: Biphase-koding gir et balansert antall signaloverganger, noe som gjør det mer egnet for selv-synkroniserende kodingssystemer. Den sikrer et tilstrekkelig antall overganger for å opprettholde signal-synkronisering og reduserer sannsynligheten for faseavdrift.
Entydig dekoding: Biphase-koding sikrer at hver bit har en unik representasjon i det kodede signalet. Dette eliminerer muligheten for tvetydig dekoding, noe som gjør det enklere for mottakeren å tolke den sendte dataen nøyaktig.
Forholdet til Manchester-koding
Biphase-koding er nært knyttet til Manchester-koding. Begge teknikkene brukes for klokkegjenoppretting og signaldifferensiering i digital dataoverføring. Mens biphase-koding bruker overganger til å representere biter, bruker Manchester-koding polaritetsinversjon av signalnivået.
I Manchester-koding skjer overgangen i midten av bitperioden, lik en biphase kodings overgang for en 1-bit. Men Manchester-koding har en annen overgang ved starten av bitperioden, som representerer motsatt bitverdi. Dette sikrer et balansert antall overganger og forenkler klokkegjenoppretting.
Sammenligning med NRZ-koding
NRZ-koding (Non-Return-to-Zero koding) er en annen ofte brukt kodingsmetode i digital dataoverføring. I motsetning til biphase-koding bruker NRZ-koding signalnivåer for å representere biter. Et høyt spenningsnivå kan representere en 1-bit, mens et lavt spenningsnivå kan representere en 0-bit.
Sammenlignet med NRZ-koding gir biphase-koding forbedret signalintegritet og klokkegjenoppretting. Ved å stole på signaloverganger i stedet for signalnivåer er biphase-koding mer motstandsdyktig mot støy og forstyrrelser. Den sikrer også et balansert antall overganger, som fasiliterer klokkegjenoppretting ved mottakeren og reduserer faseavdrift.
Likevel er NRZ-koding enklere å implementere og krever mindre båndbredde sammenlignet med biphase-koding. Den krever ikke overganger innen en bitperiode, noe som resulterer i en mer kompakt representasjon av dataen. NRZ-koding brukes ofte i applikasjoner der enkelhet og båndbreddeeffektivitet er avgjørende faktorer.
Eksempler på biphase-koding
Biphase-koding er mye brukt i ulike kommunikasjonsteknologier og protokoller. Noen eksempler inkluderer:
1. Magnetstripe-koding
Biphase-koding brukes i magnetstripeteknologi for å kode data på kredittkort, identitetskort og andre lignende applikasjoner. Den kodede dataen er representert av overgangene i magnetfeltet, som deretter leses av en magnetstripe-leser.
2. Serielle kommunikasjonsprotokoller
Biphase-koding benyttes i serielle kommunikasjonsprotokoller som RS-232 og RS-485. Disse protokollene bruker biphase-koding for å sikre pålitelig dataoverføring og klokkegjenoppretting mellom enheter.
3. Manchester Bus-koding
Manchester Bus-koding er en variant av Manchester-koding som bruker biphase-koding. Den brukes ofte i bilapplikasjoner, som CAN (Controller Area Network) bus-kommunikasjon, for å oppnå robust og feilbestandig dataoverføring.
Biphase-koding er en robust kodingsmetode som muliggjør pålitelig overføring av digital data over kommunikasjonsmedier. Ved å bruke signaloverganger sikrer den signalintegritet, legger til rette for klokkegjenoppretting, og gir entydig dekoding av den sendte dataen. Biphase-koding brukes ofte i ulike applikasjoner, inkludert magnetstripeteknologi, serielle kommunikasjonsprotokoller og bilbuskommunikasjon. Å forstå prinsippene og fordelene med biphase-koding er essensielt for fagfolk som arbeider innen dataoverføring og transmisjon.