Trasmissione in banda base

La trasmissione di un segnale può avvenire in due modi fondamentali:

1 - trasmissione in banda base o su un canale passa basso; il segnale di tipo binario non viene modulato ma viene inviato lasciando inalterata la frequenza; si usa una codifica di linea in modo da ridurre la distorsione, l'errore, i disturbi.

2 - trasmissione in banda traslata o passa banda; il segnale viene modulato opportunamente in modo che la banda occupata sia quella prevista, senza disturbare i canali adiacenti.

Nei sistemi di trasmissione in banda base è necessaria una codifica di linea, cioè è necessario trasformare il segnale digitale costituito da un insieme di 0 e 1, in un segnale di impulsi elettrici o ottici, messi in una opportuna sequenza, secondo un codice; in tal modo il ricevitore riconoscendo il codice di linea è in grado di ricostruire il segnale originale, eliminando le distorsioni, gli errori, i disturbi.

Il codice di linea deve avere alcune proprietà fondamentali:

1 - deve contenere la frequenza del clock del trasmettitore o informazioni sulla frequenza di clock, in modo che il ricevitore riesca a ricostruire il clock e metterlo in sincronismo con un circuito ad aggancio di fase PLL;

2 -non deve contenere la componente continua del segnale, in quanto essa non trasporta il segnale, la sua potenza è perduta, provoca perdite nei trasformatori di accoppiamento;

3- nel caso di banda traslata deve occupare una banda limitata, in modo da poter consentire più trasmissioni contemporaneamente;

4 - non deve avere lunghe sequenze tutte di 0 o tutte di 1, altrimenti il circuito di aggancio di fase perde il sincronismo e il segnale non passa attraverso i trasformatori di accoppiamento, in quanto assimilato ad una componente continua del segnale.

Codice di linea NRZ (Non Return to Zero)

Il codice NRZ ha due livelli di tensione uno per lo 0 e l'altro per l'1; si può usare una codifica del tipo:

bit tensione [V]
0
1 + V1 

in questo caso si ha il codice NRZ unipolare;

oppure:

bit tensione [V]
0 -V
1 + V1 

 

in questo caso si ha il codice NRZ bipolare.

codifica NRZ bipolare

Notiamo che il periodo del bit Tb coincide con il periodo di clock Tc.

Lo spettro è costituito da un lobo principale che contiene la componente continua, in quanto parte da frequenza zero.

spettro nella codifica NRZ

Si annulla in corrispondenza della frequenza di bit fb:

 

che coincide con la frequenza di clock fc:

Segue una serie di lobi secondari che si annullano alla frequenza doppia, tripla, ecc. di fb

Il codice NRZ si usa nelle centrali numeriche e nei computer; non viene usato nei doppini telefonici, cavi coassiali o fibre ottiche perché non consente la rigenerazione e, avendo una componente continua, non riesce a passare attraverso i traslatori differenziali delle centraline telefoniche.

Codice di linea RZ (Return to Zero)

Il codice RZ si ottiene dal codice NRZ riducendo alla metà la durata dell'impulso del livello logico 1.

codifica RZ bipolare

Lo spettro è costituito da un lobo principale che contiene la componente continua, in quanto parte da frequenza zero.

spettro nella codifica RZ

Si annulla in corrispondenza della frequenza doppia di bit cioè 2fb:

 

la fb  coincide con la frequenza di clock fc:

Segue una serie di  lobi secondari che si annullano alla frequenza multipla di ordine pari di fb cioè: 4fb, 6fb, ecc. Con questa codifica è possibile ricavare la componente per la sincronizzazione del clock del ricevitore in corrispondenza di fb

 

Codice di linea AMI (Alternate Mark Inversion)

Il codice AMI è un codice a tre livelli di tensione: +V, 0, -V ed è ottenuto dal codice RZ lasciando inalterato lo zero ed associando allo stato logico 1 alternativamente dapprima un valore +V e successivamente un valore -V

 

codifica AMI

 Lo spettro è costituito da un lobo principale che raggiunge la massima potenza in corrispondenza di

spettro nella codifica AMI

Lo spettro si annulla sia a frequenza zero che a frequenza fb; quindi manca la componente continua a frequenza zero. Segue una serie di lobi secondari che si annullano alla frequenza doppia, tripla, ecc. di fb

Con questa codifica è possibile ricavare la componente per la sincronizzazione del clock del ricevitore in corrispondenza di fb , tramite un raddrizzatore a due semionde, che mi ribalta la semionda negativa. E' inoltre possibile una correzione degli errori andando a controllare l'alternanza tra valori positivi e valori negativi del livello logico 1.

 

Codice di linea HDB3 (High Density Bipolar Code di ordine 3)

La codifica HDB3 è simile alla codifica AMI, cioè è un codice a tre livelli di tensione: +V, 0, -V ed è ottenuto dal codice RZ lasciando inalterato lo zero ed associando allo stato logico 1 alternativamente dapprima un valore +V e successivamente un valore -V; 

codifica HDB3

tuttavia qualora si dovessero presentare quattro bit consecutivi tutti a livello logico zero, il quarto bit viene trasformato in un livello di tensione +V oppure -V, uguale al precedente valore logico 1; questo evento viene interpretato come una violazione di codice e quindi viene riconosciuto non come 1 ma come zero logico. In questo modo viene eliminata una lunga sequenza di bit 0, che rende difficile l'estrazione del clock nel ricevitore.

Lo spettro è simile alla codifica AMI, cioè è costituito da un lobo principale che raggiunge la massima potenza in corrispondenza di

spettro nella codifica HDB3

Lo spettro si annulla sia a frequenza zero che a frequenza fb; quindi manca la componente continua a frequenza zero. Segue una serie di lobi secondari che si annullano alla frequenza doppia, tripla, ecc. di fb

Con questa codifica è possibile ricavare la componente per la sincronizzazione del clock del ricevitore in corrispondenza di fb , tramite un raddrizzatore a due semionde, che mi ribalta la semionda negativa. E' inoltre possibile una correzione degli errori andando a controllare l'alternanza tra valori positivi e valori negativi del livello logico 1.

 

 

Corso di telecomunicazioni

 

Prof. Pietro De Paolis

 

2009

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