Code de ligne

La plupart des canaux de communication longue distance ne peuvent pas transporter de manière fiable une composante continue (DC) . Cette composante continue est également appelée disparité , biais ou coefficient DC . La disparité d'une séquence binaire correspond à la différence entre le nombre de bits à 1 et le nombre de bits à 0. La disparité cumulée est la somme des disparités de tous les bits précédemment transmis. Le code de ligne le plus simple, le code unipolaire , génère un taux d'erreur trop élevé sur ces systèmes, car sa composante continue est non bornée.

La plupart des codes de ligne éliminent la composante continue ; on les appelle codes à composante continue équilibrée , à composante continue nulle ou sans composante continue. Il existe trois façons d’éliminer la composante continue :

• Utilisez un code à poids constant . Dans un code à poids constant, chaque mot de code transmis est conçu de telle sorte que tout mot de code contenant des niveaux positifs ou négatifs contienne également suffisamment de niveaux opposés, de sorte que le niveau moyen de chaque mot de code soit nul. Le code Manchester et le code Interleaved 2 of 5 sont des exemples de codes à poids constant .
• Utilisez un code à disparité appariée . Dans un tel code, chaque mot de code dont la moyenne est négative est apparié à un autre mot de code dont la moyenne est positive. L'émetteur surveille l'accumulation du courant continu et sélectionne le mot de code qui ramène ce niveau vers zéro. Le récepteur est conçu pour que chaque mot de code de la paire soit décodé en les mêmes bits de données. Parmi les exemples de codes à disparité appariée, on peut citer l'inversion de marque alternée , le 8b/10b et le 4B3T .
• Utilisez un brouilleur . Par exemple, le brouilleur spécifié dans la RFC 2615 pour l'encodage 64b/66b .

Les codes de ligne bipolaires possèdent deux polarités, sont généralement implémentés sous la forme RZ et ont une base de trois puisqu'ils comportent trois niveaux de sortie distincts (négatif, positif et nul). L'un des principaux avantages de ce type de code est sa capacité à éliminer toute composante continue. Ceci est particulièrement important lorsque le signal doit traverser un transformateur ou une longue ligne de transmission.

Malheureusement, plusieurs canaux de communication longue distance présentent une ambiguïté de polarité. Les codes de ligne insensibles à la polarité compensent ce problème sur ces canaux. Il existe trois façons d'assurer une réception non ambiguë des bits 0 et 1 sur de tels canaux :

• Chaque mot de code est associé à son inverse de polarité. Le récepteur est conçu de sorte que chaque mot de code de la paire soit décodé en les mêmes bits de données. Parmi les exemples, citons l'inversion de marque alternée , le codage Manchester différentiel , l'inversion de marque codée et le codage Miller .
• Le codage différentiel consiste à associer chaque symbole au symbole précédent. Par exemple, le codage MLT-3 et le NRZI .
• Inverser le flux entier lorsque des mots de synchronisation inversés sont détectés, par exemple en utilisant l'inversion de polarité.

Pour une récupération fiable de l'horloge au niveau du récepteur, une limitation de la longueur des séquences peut être imposée à la séquence de canal générée ; autrement dit, le nombre maximal de 0 ou de 1 consécutifs est limité à une valeur raisonnable. La période d'horloge est récupérée en observant les transitions dans la séquence reçue, de sorte qu'une longueur de séquence maximale garantit un nombre suffisant de transitions pour assurer la qualité de la récupération de l'horloge.

Les codes RLL sont définis par quatre paramètres principaux : m , n , d et k . Les deux premiers, m / n , correspondent au taux du code, tandis que les deux derniers spécifient le nombre minimal d et maximal k de zéros entre deux uns consécutifs. Ce système est utilisé aussi bien dans les télécommunications que dans les systèmes de stockage qui font défiler un support devant une tête d’enregistrement fixe .

Plus précisément, la boucle à verrouillage de répétition (RLL) limite la longueur des séquences de bits répétés pendant lesquelles le signal reste inchangé. Si ces séquences sont trop longues, la récupération de l'horloge est difficile ; si elles sont trop courtes, les hautes fréquences risquent d'être atténuées par le canal de communication. En modulant les données , la RLL réduit l'incertitude temporelle lors du décodage des données stockées, ce qui pourrait entraîner l'insertion ou la suppression erronée de bits lors de la lecture. Ce mécanisme garantit la détection précise des limites entre les bits (empêchant ainsi les glissements de bits ), tout en optimisant l'utilisation du support pour stocker de manière fiable la quantité maximale de données dans un espace donné.

Les premiers disques durs utilisaient des schémas d'encodage très simples, tels que le code FM RLL (0,1), suivi du code MFM RLL (1,3), largement répandus jusqu'au milieu des années 1980 et encore utilisés dans les disques optiques numériques comme les CD , DVD , MD , Hi-MD et Blu-ray (avec les codes EFM et normes de facto pour les disques durs au début des années 1990.phase du signal reçu. Si la récupération d'horloge n'est pas optimale, le signal à décoder ne sera pas échantillonné aux instants optimaux, ce qui augmentera la probabilité d'erreurs dans les données reçues.

Les codes de ligne biphasés nécessitent au moins une transition par bit. Cela facilite la synchronisation des émetteurs-récepteurs et la détection des erreurs ; cependant, la consommation de bande passante est supérieure à celle des codes NRZ à débit de données égal.

Un code de ligne reflète généralement les exigences techniques du support de transmission, comme la fibre optique ou la paire torsadée blindée . Ces exigences sont spécifiques à chaque support, car chacun présente un comportement différent en matière d'interférences, de distorsion, de capacité et d'atténuation.