Johtokoodaus Historia, toiminnalliset syyt ja toteutustapojen hintaerot ovat johtaneet eri johtokoodaustapojen kehittämiseen. Hyvälle johtokoodaukselle voidaan asettaa seuraavia vaatimuksia: 1. Koodaustavan synnyttämän tasavirtakomponentin pitää olla mahdollisimman pieni, koska sen kasvaminen kasvattaa samalla myös signaalin vaimennusta, jolloin siirtomatka lyhenee. Johtokoodaus tMyn

4. Koodaustavan tulisi käyttää mahdollisimman vähän kaistanleveyttä 2. Koodaustavan tulee sisältää riittävä määrä tilanmuutoksia, jotta vastaanottaja voi synkronoida kellonsa tulevaan tietoon ilman, että signaaliin on lisättävä synkronointia helpottavia pulsseja. 3. Koodaus ei saisi edellyttää tiettyä napaisuutta, jotta yhteydellä ei tarvitsisi huolehtia johtoparien polariteetista. 4. Koodaustavan tulisi käyttää mahdollisimman vähän kaistanleveyttä Johtokoodaus tMyn

Edellä luetellun lisäksi sovellukset voivat asettaa omia vaatimuksia koodaustavalle, joista yksi vaatimus on kellotaajuuden johtaminen suoraan data-signaalista. Johtokoodaustavan valinnassa on kyse enemmän tai vähemmän kompromisseista, joissa ratkaisuihin vaikuttavat sovellus ja käytettävän siirtotien ominaisuudet. Johtokoodaus tMyn

Digitaalisen signaalin koodaus tapahtuu pääsääntöisesti jännitetasojen avulla, jolloin jännitteet esitetään voltteina suhteessa johonkin toiseen tasoon, jota voidaan kutsua viitetasoksi. Käytössä on kolme tapaa ratkaista mikä jännitetaso vastaa ’0’-bittiä ja mikä jännitetaso ’1’-bittiä: 1. Unipolar signalling: ’1’-bittiä vastaa jännitetaso +V volttia, ja ’0’-bittiä vastaa jännitetaso 0 volttia. 2. Polar signalling: ’1’-bittiä vastaa jännitetaso +V volttia, ja ’0’-bittiä vastaa jännitetaso –V volttia. 3. Bibolar signalling: ’1’-bittiä vastaa vuoroin jännitetaso +V volttia, vuoroin –V volttia, ja ’0’-bittiä vastaa jännitetaso 0 volttia. Johtokoodaus tMyn

Otetaan ensimmäisenä unipolaarinen NRZ, kuva 1: Yksinkertaisin tapa koodata johtimessa kulkeva bittivirta on NRZ-koodaus (NonReturn to Zero). NRZ-koodauksessa jännitteen arvo on vakio bitin keston ajan, ja sekä ’0’- että ’1’-biteillä on omat jännitetasonsa. Otetaan ensimmäisenä unipolaarinen NRZ, kuva 1: Johtokoodaus tMyn

1 Kuva 1. Unipolaarinen NRZ. Johtokoodaus tMyn

Unipolaarisen NRZ-koodauksen heikkouksia ovat: koodaus aiheuttaa tasavirtakomponentin peräkkäiset samanarvoiset bitit eivät synnytä riittävästi tilanmuutoksia kellojen synkronoinnin ylläpitämiseksi koodaustapa edellyttää, että signaali ja sen paluujohdin on kytketty samalla tavalla yhteyden molemmissa päissä Hyväksi puoleksi voidaan mainita, että tässä tarvitaan vain yksi teholähde (esim. +5 volttia). Esitellään seuraavaksi polaarinen NRZ, kuva 2: Johtokoodaus tMyn

1 Kuva 2. Polaarinen NRZ. Johtokoodaus tMyn

Lisävaatimuksena on kaksipuolinen teholähde (esim. +5 V ja –5 V). Polaarinen NRZ-koodaustapa parantaa sikäli tilannetta, että nyt linjalla oleva DC-komponentti on selvästi pienempi. Lisävaatimuksena on kaksipuolinen teholähde (esim. +5 V ja –5 V). Johtokoodaus tMyn

Manchester-koodaus kuuluu biphase-menetelmiin, joille on yhteistä se, että ne tarjoavat menetelmän, jolla kello voidaan helposti muodostaa sisään tulevasta bittivirrasta. Tilanmuutos tapahtuu keskellä bittijaksoa, yhtenä ratkaisumuotona voisi olla: jos lähetettävä bitti on ’0’, muuttuu tila nousevasti (alhaalta ylös), jos lähetettävä bitti on ’1’, muuttuu tila laskevasti (ylhäältä alas), kuva 3. Johtokoodaus tMyn

1 Kuva 3. Manchester NRZ. Johtokoodaus tMyn

Manchester koodauksen avulla virheiden havaitseminen helpottuu. Negatiivisena puolena on suurempi kaistanleveystarve. Johtokoodaus tMyn