Koder RZ

Eksploatacja Systemów
Telekomunikacyjnych
projekt zaliczeniowy
Koder RZ
Michał Kaszuba, 88515
Tomasz Sroczyoski, 88595
Politechnika Poznaoska, Wydział Elektroniki i Telekomunikacji
Poznao 2011
1. Ogólnie o kodzie RZ
Kod RZ (Return-to-Zero) jest jednym z kodów transmisyjnych stosowanych w telekomunikacji.
Jego cechą rozpoznawczą jest powrót wartości napięcia do zera w połowie odstępu modulacji
(zajmuje dwukrotnie szersze widmo niż kod NRZ). W odmianie bipolarnej "jedynka" jest
reprezentowana wysokim poziomem napięcia, "zero" zaś poziomem napięcia o ujemnej
polaryzacji. Dla przepływności E1 cały odstęp modulacji trwa 488 ns, a zatem wyżej
wspomniany poziom jest podtrzymywany przez 244 ns, po czym sygnał "wraca" do zerowego
poziomu (brak napięcia). W następnych odstępach modulacji sytuacja powtarza się dla
kolejnych bitów danych.
Zaletą bipolarnego kodu RZ jest brak składowej stałej, dzięki czemu przez linię transmisyjną nie
płynie prąd i nie odkłada się na niej (na pojemności pasożytniczej) napięcie. Ta cecha
występuje oczywiście przy założeniu takiego przedstawienia danych przeznaczonych
do transmisji, że średnio występuje tyle samo "jedynek", co "zer" – w przeciwnym razie, przy
długim ciągu "jedynek" albo "zer" pojawi się składowa stała, do której usunięcia będzie dążył
transformator, zniekształcając przy tym sygnał. W przepływności E1 dane są poddane
multipleksacji z 30 kanałów rozmównych i 2 sterujących, więc długie ciągi jedynek lub zer
występują bardzo rzadko. Statystycznie występuje tyle samo zer co i jedynek.
Istotna z punktu widzenia dekodera właściwość kodu RZ pozwala w łatwy sposób odzyskać takt
(wyprostowanie sygnału i ewentualne usunięcie jittera).
Poniżej znajduje się rysunek prezentujący przykład sygnału kodu RZ wraz z właściwymi
mu sygnałami taktu i danych:
2. Schemat i opis kodera wykonanego w programie Multisim
Sygnał zegarowy spełnia dwie funkcje:
 wyzwalanie danych z obiektu Word Generator (zboczem narastającym),
 skracanie o połowę czasu trwania poziomu impulsów reprezentujących dane oraz
wydzielenie poszczególnych symboli tego samego typu, jeżeli wystąpią po sobie.
Sygnał zegarowy do spełnienia drugiej funkcji musi być opóźniony z użyciem dwóch bramek
AND, aby zlikwidować hazard występujący w postaci pików napięcia.
Sygnał danych doprowadzony jest do dwóch bramek XOR, przy czym jedna z nich przepuszcza
sygnał bez zmian (górna), druga go neguje (dolna) – w ten sposób uzyskujemy dwa sygnały
sygnalizujące poziomem wysokim wystąpienie "jedynki" albo "zera".
Następnie oba sygnały są podane na wejście bramek AND aby otrzymać na wyjściu napięcie
o pożądanych przez nas cechach, tj. poziomie wysokim trwającym połowę czasu trwania
impulsu danych (czyli tyle, co zegar, który te dane wyzwalał). Poza tym w przypadku
wystąpienia dwóch lub więcej impulsów reprezentujących tę samą wartość zabieg ten pozwala
je rozdzielić – ułatwiając interpretację i wyekstrahowanie taktu dekoderowi po stronie
odbiorczej.
Na wyjściu kodera umiejscowiony jest transformator oraz rezystory dopasowujące.
Transformator w zasadzie natychmiast łączy oba sygnały dając na wyjściu pożądany kod RZ.
3. Zaobserwowane przebiegi
Takt i dane:
Na powyższych przebiegach widać takt (sygnał zegarowy; górny przebieg) oraz sygnał danych
(dolny przebieg). Widać, że pojedynczy bit w sygnale danych ma szerokość 2 razy większą niż
poziom wysoki w sygnale zegarowym. Dzieje się tak dlatego, że dane są wyzwalane z Word
Generatora tylko narastającym zboczem zegara – ewentualna zmiana wartości napięcia w
sygnale danych występuje zatem co cały okres sygnału zegarowego.
Wydzielone "jedynki" i "zera":
Na powyższych przebiegach widać wydzielone za pomocą bramek XOR „jedynki” i „zera”
z sygnału wejściowego. Widać opóźnienie w narastaniu zboczy w stosunku do sygnału danych
z wcześniejszego rysunku, co wynika z niezerowego czasu propagacji sygnału przez bramki.
Sygnały wydzielonych „zer” i „jedynek” z sygnału danych są komplementarne.
"Jedynki" i "zera" po koniunkcji z taktem:
Na powyższych przebiegach widać sygnał za bramkami AND U3A oraz U3B, gdzie został
dokonany iloczyn logiczny sygnału zegara z wydzielonymi sygnałami odpowiednio „jedynek”
(górny przebieg) oraz „zer” (dolny przebieg). Można zaobserwować dwukrotne zwężenie
impulsów, czyli nadanie im cechy powrotu do zera w połowie odstępu modulacji.
Kod RZ:
Na powyższym przebiegu widać końcowy kod RZ który uzyskaliśmy w naszym układzie.
Można zaobserwować brak składowej stałej, powrót do zera po każdym impulsie w połowie
odstępu modulacji (współczynnik wypełnienia impulsu równy dokładnie 50%).
Odstęp modulacji trwa w przybliżeniu 488 ns czyli tyle ile powinien wynosić dla przepływności
E1:
Na zrzucie z wirtualnego oscyloskopu widać, że różnica między położeniem kursorów wynosi
488,189 ns, co odpowiada z dobrą dokładnością czasowi trwania jednego bitu w sygnale
zbiorczym E1 hierarchii cyfrowej PDH.
Zegar, dane i kod:
Na powyższych przebiegach uwidoczniono w kolejności od góry: takt (sygnał zegarowy),
sygnał danych i wynikowy kod RZ. Widać że całkowite opóźnienie między taktem a kodem RZ
wynosi ok 100 ns – jest to całkowite opóźnienie czasu układu wynikające z czasów propagacji
bramek cyfrowych.
Opóźnienia taktu i danych:
Na oscylogramie widać opóźnienie, które wprowadzają dwie bramki AND do sygnału – ok. 52
ns (stąd czas propagacji przez jedną bramkę AND wynosi ok. 26 ns), dane na wyjściu Word
Generatora również są opóźnione o podobny czas - wynika to prawdopodobnie z czasu
wyzwalania.
Dane, dane po XOR, dane po AND, kod RZ
Na powyższych przebiegach widać odpowiednio (od góry): sygnał danych, sygnał danych po
przejściu przez bramki XOR, sygnał danych po przejściu przez bramki AND, sygnał na wyjściu
transformatora (wynikowy kod RZ).