バイポーラエンコーディング

電気通信において、バイポーラ符号化は、ゼロ復帰(RZ)ライン コードの一種であり、2 つの非ゼロ値が使用され、3 つの値は +、-、および 0 になります。このような信号は、デュオバイナリ信号と呼ばれます。標準的なバイポーラ符号化は、 DC バランスがとれるように設計されており、+ 状態と - 状態で等しい時間を費やします。

バイポーラ エンコーディングがゼロ復帰(RZ)として分類される理由は、バイポーラ エンコーディングされたチャネルがアイドル状態のときは、ラインが一定の「ゼロ」レベルに保持され、ビットを送信しているときは、ラインは送信されているバイナリ ビットに対応する +V または -V 状態のいずれかになるためです。したがって、ラインは常に「ゼロ」レベルに戻り、オプションでビットの分離を示すか、ラインがアイドル状態であることを示します。

双極性符号化の1つの種類は、対視差符号であり、その最も単純な例は交互マーク反転である。このコードでは、バイナリ0はユニポーラ符号化と同様にゼロボルトとして符号化されるが、バイナリ1は正電圧または負電圧として交互に符号化される。この名前は、 Tキャリアのコンテキストでバイナリ「1」が「マーク」と呼ばれ、バイナリ「0」が「スペース」と呼ばれることから付けられた。^[1]

バイポーラコードを使用すると、正と負のパルスが平均してゼロボルトになるため、DCが大幅に増加するのを防ぐことができます。DC成分がほとんどまたはまったくないことは、ケーブルをより長い距離に使用したり、ラインリピータなどの中間機器に電力を送ったりできるため、利点と見なされます。^[2] DC成分は、信号がデコード回路に到達する前に簡単かつ安価に除去できます。

送信機と受信機の間の同期を維持するために信号遷移が必要な場合は、非ゼロ復帰よりもバイポーラ エンコーディングが適しています。他のシステムでは、何らかの形式の帯域外通信を使用して同期するか、信号にデータを伝送しないフレーム同期シーケンスを追加する必要があります。これらの代替アプローチでは、クロック信号用の追加伝送媒体が必要になるか、オーバーヘッドによるパフォーマンスの低下が発生します。バイポーラ エンコーディングは、多くの場合、適切な妥協策です。1 が連続しても遷移が不足することはありません。

ただし、ゼロの長いシーケンスは問題のままです。ゼロ ビットの長いシーケンスは遷移を生じず、同期が失われます。頻繁な遷移が必要な場合は、ゼロ復帰などのセルフ クロッキング エンコーディングや、その他のより複雑なライン コードの方が適している可能性がありますが、かなりのオーバーヘッドが発生します。

このコーディングは第一世代のPCMネットワークで広く使用されており、今日でも古い多重化装置でよく見られますが、送信が成功するには長いゼロが存在しないことが条件となります。^[3] 同期を確実にするために、15を超える連続したゼロは送信しないでください。

連続するゼロが 15 個以上送信されないようにするための一般的な方法として、robbed-bit signalingとbit stuffingの 2 つがあります。

T キャリアは、robbed-bit シグナリングを使用します。つまり、必要に応じて、バイトの最下位ビットが単に「1」に強制されます。

ビット 7 を変更すると、人間の耳では感知できない音声の変化が発生しますが、データ ストリームの破損としては許容できません。データ チャネルでは、十分な 1 の密度を維持するために、ビット 8 を常に '1' に設定するなど、他の形式のパルス スタッフィングを使用する必要があります^[2]。もちろん、これにより、有効なデータ スループットはチャネルあたり 56 kbit/s に低下します。^[4]

入力データの特性が、8 ビットごとに「1」というパターンに従わない場合、交互マーク反転を使用するコーダは、同期を維持するために、連続する 7 つのゼロの後に「1」を追加します。デコーダ側では、コーダによって追加されたこの余分な「1」が削除され、正しいデータが再作成されます。この方法を使用すると、コーダとデコーダ間で送信されるデータは、平均して元のデータより 1% 未満長くなります。

ユニポーラと比較したバイポーラ符号化のもう 1 つの利点は、エラー検出です。T キャリアの例では、バイポーラ信号は一定の間隔で再生成されるため、距離によって減衰した信号は増幅されるだけでなく、検出されて新たに再生成されます。ノイズによって破損した弱くなった信号は、エラー、つまりマークがゼロと解釈されるか、ゼロが正または負のマークと解釈される可能性があります。1 ビットのエラーはすべて、バイポーラ規則違反になります。このようなバイポーラ違反(BPV) は、送信エラーの兆候です (BPV の位置は、必ずしも元のエラーの位置とは限りません)。

データ チャネルの場合、前述のようにビット 8 を常に 1 に設定する必要性を回避するために、他の T1 エンコード方式 (修正 AMI コード) によって、伝送されるデータに関係なく定期的な遷移が保証されます。このようにして、チャネルあたり 64 kbit/s のデータ スループットが達成されます。B8ZSは北米向けの新しい形式で、HDB3 はヨーロッパと日本で使用されている元のライン コーディング タイプです。

論理位置が逆になっている非常によく似たエンコード方式も使用されており、擬似三元エンコードと呼ばれることもあります。このエンコードは、それ以外は同一です。

B-MACおよび基本的にすべてのMultiplexed Analogue Components Television Transmission ファミリーのメンバーは、配信用のデジタル オーディオ、テレテキスト、クローズド キャプション、選択アクセスをエンコードするためにDuobinary を使用しました。Duobinary が MAC ファミリーのNICAMのようなデジタル オーディオ サブシステムに結合された方法により、ステレオとモノラルの両方の送信モードで最大 50% のデータ削減が可能になりました。少なくとも一部のデータ送信システムでは、Duobinary はロスレス データ削減を実行できますが、実際にはほとんど使用されていません。

ウィキメディア・コモンズには、 AMI コードに関連するメディアがあります。

• MLT-3 エンコーディング
• 極座標エンコード