Linjekodningen

Linjekodning, eller line coding, är processen att omvandla ett digitalt bitström till en elektrisk eller optisk signal som kan överföras över en fysisk medie. Syftet är att möjliggöra en tillförlitlig överföring genom att uppfylla krav på synkronisering, DC-balans och kontrollerad spektralutbredning. Linjekodningen används framför allt i basbandsöverföring över koppar eller optiska fibrer där signalen direkt transporteras utan företecken för radiomodulering.

Mål och egenskaper

Viktiga egenskaper hos en linjekodning är:

- Självklockning (clock recovery) så mottagaren kan återställa klockan ur signalen.

- DC-balans så att ledaren inte byggs upp en konstant återstående spänning över tid.

- Begränsad spektralutbredning för att passa mediets bandbredd och minska störningar.

- Enkel implementering och felkänslighet mot störningar.

Vanliga linjekodningar

- NRZ (Non-Return-to-Zero): mycket enkel, men kan ge DC-värde vid långa bitsekvenser och sämre klockåtervinning.

- NRZI (Non-Return-to-Zero Inverted): övergångar används för att signalera 1:or, vilket förbättrar klockningen.

- Manchester: varje bit innehåller en tydlig transition, vilket ger god själv-klockning men högre bandbreddskrav.

- AMI (Alternate Mark Inversion): växlande tecken för 1:or ger bättre DC-balans.

- 4B/5B: kodar 4 databitar till en 5-bitars symbol, förbättrar balans och synkronisering.

- MLT-3: tre-nivåsignal använd i vissa Ethernet-standards, balanserar bandbredd och störningar.

- 2B1Q eller liknande politk varierar beroende på standard och medium.

Förhållande till modulation

Linjekodning skiljer sig från modulering: linjekodning används för att överföra digital information över ett fysiskt ledande medium som basbandssignaler, medan modulering (till exempel QAM eller PSK) oftast används för att sända signaler över koppar- eller radiomedier med viss bärringning och mer komplex vågform.

Användning och historia

Linjekodning används inom telekommunikation och datanätsapplikationer där basbandsöverföring krävs, exempelvis äldre och vissa moderna Ethernet-, USB- och telekommunikationsnät. Konceptet utvecklades under mitten av 1900-talet för att förbättra synkronisering, öka tillförlitligheten och möjliggöra längre länkar utan DC-driftsproblem. Moderne standarder blandar ofta flera linjekodningsprinciper beroende på medium och krav.