Кіріспе

Телекоммуникация саласында биполярлық кодтау – нөлге оралу (RZ) желілік кодының бір түрі болып табылады, онда екі нөлдік емес мән қолданылады, соның салдарынан үш мән пайда болады: +, − және нөл. Мұндай сигнал дуобинарлық сигнал деп аталады. Стандартты биполярлық кодтаулар DC теңгерімді болу үшін жасалған, яғни + және − күйлерінде бірдей уақыт өткізеді. Биполярлық кодтаудың нөлге оралу (RZ) түріне жататынының себебі, биполярлық кодталған арна бос тұрғанда желі тұрақты "нөл" деңгейінде сақталады, ал біттерді жіберу кезінде желі +V немесе −V күйінде болады, бұл жіберіліп жатқан екілік біттерге сәйкес келеді. Осылайша, желі әрқашан "нөл" деңгейіне оралып, біттердің ажыратылуын немесе желінің бос екенін көрсетеді.

Келесі белгілерді ауыстыру

Биполярлы кодтаманың бір түрі – жұпталған айырмашылық коды, оның ең қарапайым мысалы – кезектесетін белгі инверсиясы. Бұл кодта екілік 0 нөл вольт ретінде кодталады, бірполюсті кодтамадағыдай, ал екілік 1 оң кернеу немесе теріс кернеу ретінде кезектесіп кодталады. Бұл атау Т тасымалдағыш контекстінде екілік '1' 'белгі' деп, ал екілік '0' 'бос орын' деп аталатындықтан пайда болды.

Кернеудің пайда болуы

Биполярлы кодты қолдану оң және теріс импульстардың орташа мәні нөл вольтқа тең болғандықтан, тұрақты тоқтың маңызды жиналуына кедері келтіреді. Тұрақты ток компонентінің аз болуы немесе мүлдем болмауы артықшылық болып саналады, себебі кабельді ұзақ қашықтықтарға қолдануға және желілік репитерлер сияқты аралық жабдықтарға қуат беруге болады. Тұрақты ток компонентін сигналды декодтау тізбесіне жеткенше оңай да арзан түрде жоюға болады.

Қадамдастыру және нөлдер

Сигналды ауыстыру кезінде сигнал беруші мен қабылдағыш арасындағы синхрондауды сақтау үшін екіполярлы кодтау, нөлдік деңгейге қайтудан (non return to zero) артық тиімді. Басқа жүйелер синхрондау үшін диапазоннан тыс байланыс немесе сигналға дерек тасымайтын кадрлық синхрондау тізбектерін пайдалануы керек. Бұл баламалы тәсілдер сағат сигналын тарату үшін қосымша ортаны немесе үстеме шығындардан туындаған өнімділіктің төмендеуін талап етеді. Екіполярлы кодтау көбінесе жақсы компромисс болып табылады: бірліктердің тізбегі ауысудың жетіспеуіне себеп болмайды. Дегенмен, нөлдердің ұзақ тізбектері проблема болып қалады. Ұзақ нөлдік тізбектер ауысудың болмауына және синхрондаудың жоғалуына әкеледі. Егер жиі ауысулар қажет болса, нөлдік деңгейге қайтару (return to zero) сияқты өзін-өзі синхрондаушы кодтау немесе басқа күрделі желілік кодтар қолайлырақ болуы мүмкін, бірақ олар айтарлықтай үстеме шығындарды тудырады. Бұл кодтау бірінші буын PCM желілерінде кеңінен қолданылды және бүгінде де ескі мультиплекстік жабдықта жиі кездеседі, бірақ сәтті таралу үшін нөлдердің ұзақ тізбектері болмауы керек. Синхрондауды сақтау үшін 15-тен артық тізбектелген нөлдер жіберілмеуі тиіс. 15-тен артық тізбектелген нөлдер жіберілмеуін қамтамасыз етудің екі танымал тәсілі бар: ұрланған бит сигналы (robbed bit signaling) және биттерді толтыру (bit stuffing). T тасымалдағышы ұрланған бит сигналын пайдаланады: қажет болған жағдайда байттың ең кіші мәнді біті "1" деп күштеп белгіленеді. 7-ші биттің өзгеруі адамның құлағына сезілмейтін дауыстың өзгеруіне себеп болса да, бұл дерек ағынының қабылдауға болмайтын бұзылуы болып табылады. Дерек арналары импульстік толтырудың басқа түрін пайдалануы керек. Егер кіріс деректерінің сипаттамалары әр сегізінші биттің "1" болуын қамтамасыз етпесе, баламалы белгіні инверсиялауды қолданатын кодтаушы синхрондауды сақтау үшін жеті тізбектелген нөлден кейін "1" қосады. Декодер жағында кодтаушы қосымша "1" жойылады, нәтижесінде дұрыс дерек қайта құралады. Бұл әдіс қолданылғанда, кодтаушы мен декодер арасындағы дерек көлемі бастапқы деректерден орташа есеппен 1%-дан кем артық болады.

Қателерді анықтау

Біполярлы кодтаманың бірполярлы кодтамамен салыстырғанда тағы бір артықшылығы – қателерді анықтау мүмкіндігі. Т-тасымалдағыш мысалында, биполярлы сигналдар белгілі бір интервалдармен қайта жаңартылады, сондықтан қашықтықтан әлсіреген сигналдар тек күшейтіліп қана қоймай, анықталып, жаңадан құрылады. Шудың салдарынан нашарлаған сигналдар қателерге алып келуі мүмкін, мысалы, белгі нөл ретінде қабылданып немесе нөл оң немесе теріс белгі ретінде түсіндірілуі мүмкін. Кез келген біт қатесі биполярлы ережені бұзуға әкеледі. Мұндай әрбір биполярлы бұзу (BPV) – беріліс қатесінің көрсеткіші. (BPV орналасқан жері бастапқы қате орнымен сәйкес келе бермейді).

Басқа T1 кодтау жүйелері

Дерек арналары үшін, жоғарыда сипатталғандай, 8-ші битті әрқашан 1-ге қою қажеттілігін болдырмау мақсатында, басқа T1 кодтау схемалары (өзгертілген AMI кодтары) деректердің қандай екеніне қарамастан, тұрақты ауысуларды қамтамасыз етеді. Осылайша, әр арна үшін 64 кбит/с деректер өткізу жылдамдығына қол жеткізіледі. B8ZS Солтүстік Америка үшін жаңа формат болып табылады, ал HDB3 – Еуропа мен Жапонияда қолданылатын бастапқы желілік кодтау түрі. Логикалық орналасуы кері ауысқан, өте ұқсас кодтау схемасы да қолданылады және ол көбінесе псевдотернарлық кодтау деп аталады. Бұл кодтау әйтпесе толықтай бірдей.

Тарихи қолданысы

B MAC және, негізінен, Multiplexed Analogue Components Television Transmission отбасының барлық мүшелері дистрибуция үшін цифрлық аудио, телетекст, жабық субтитрлер және таңдаулы қол жеткізуді кодтау үшін Duobinary қолданды. Duobinary MAC отбасы үшін NICAM сияқты цифрлық аудио қосалқы жүйелерімен байланыстырылғандықтан, Stereo және Mono тарату режимдерінде деректерді 50%-ға дейін азайту мүмкін болды. Кем дегенде кейбір деректер беру жүйелерінде duobinary деректерді жоғалтусыз азайтуға қабілетті, бірақ бұл практикада сирек қолданылды.