Trong viễn thông, mã dòng là một mẫu của điện áp, dòng điện hoặc photon được sử dụng để biểu diễn dữ liệu kỹ thuật số truyền xuống đường truyền. Tiết mục tín hiệu này thường được gọi là mã ràng buộc trong các hệ thống lưu trữ dữ liệu. Một số tín hiệu dễ bị lỗi hơn các tín hiệu khác khi được truyền qua kênh truyền thông vì tính chất vật lý của phương tiện truyền thông hoặc lưu trữ sẽ hạn chế các tín hiệu có thể được sử dụng một cách đáng tin cậy. ^[1]

Mã hóa dòng phổ biến là đơn cực, cực, lưỡng cực và Manchester mã.

Truyền và lưu trữ [ chỉnh sửa ]

Sau khi mã hóa đường truyền, tín hiệu được đưa qua kênh truyền thông vật lý, là phương tiện truyền dẫn hoặc phương tiện lưu trữ dữ liệu. ^[2][3] Phổ biến nhất các kênh vật lý là:

Một số mã dòng nhị phân phổ biến hơn bao gồm:

Tín hiệu	Nhận xét	1 trạng thái	0 trạng thái
NRZật L	Không trở về mức không. Đây là định dạng tín hiệu logic tích cực tiêu chuẩn được sử dụng trong các mạch kỹ thuật số.	buộc một cấp cao	buộc một cấp độ thấp
NRZật M	Không trở về điểm không	buộc chuyển đổi	không làm gì cả (tiếp tục gửi cấp độ trước đó)
NRZật S	Không trở về không gian	không làm gì cả (tiếp tục gửi cấp độ trước đó)	buộc chuyển đổi
RZ	Trở về số không	tăng cao trong một nửa thời gian bit và trở về mức thấp	ở mức thấp trong toàn bộ thời gian
Biphase Hướng L	Manchester. Hai bit liên tiếp cùng loại buộc chuyển đổi vào đầu một khoảng thời gian bit.	buộc chuyển đổi tiêu cực ở giữa bit	buộc chuyển đổi tích cực ở giữa bit
Biphase Hướng M	Biến thể của Manchester khác biệt. Luôn luôn có một sự chuyển tiếp giữa các chuyển đổi có điều kiện.	buộc chuyển đổi	giữ mức không đổi
Biphase Hướng S	Manchester khác biệt được sử dụng trong Token Ring. Luôn luôn có một sự chuyển tiếp giữa các chuyển đổi có điều kiện.	giữ mức không đổi	buộc chuyển đổi
Manchester khác biệt (Thay thế)	Cần một chiếc đồng hồ, luôn luôn là một sự chuyển tiếp ở giữa thời gian của đồng hồ	được thể hiện bởi không có sự chuyển đổi.	được thể hiện bằng một chuyển đổi vào đầu thời gian đồng hồ.
Lưỡng cực	Các xung dương và âm xen kẽ.	buộc một xung dương hoặc âm trong một nửa chu kỳ bit	giữ mức 0 trong khoảng thời gian bit

Mỗi mã dòng có ưu điểm và nhược điểm. Mã dòng cụ thể được sử dụng được chọn để đáp ứng một hoặc nhiều tiêu chí sau:

• Giảm thiểu phần cứng truyền
• Đồng bộ hóa thuận lợi
• Dễ dàng phát hiện và sửa lỗi
• Giảm thiểu nội dung phổ
• Loại bỏ thành phần DC

Chênh lệch chỉnh sửa Sự chênh lệch của mẫu bit là sự khác biệt về số lượng một bit so với số lượng bit không. chạy chênh lệch là tổng số chênh lệch của tất cả các từ được truyền trước đó. ^[4]

Thật không may, hầu hết các kênh liên lạc đường dài không thể vận chuyển một cách đáng tin cậy một thành phần DC. Thành phần DC cũng được gọi là chênh lệch, sai lệch hoặc hệ số DC. Mã dòng đơn giản nhất có thể, đơn cực, đưa ra quá nhiều lỗi trên các hệ thống như vậy, bởi vì nó có thành phần DC không giới hạn.

Hầu hết các mã dòng loại bỏ thành phần DC – các mã như vậy được gọi là cân bằng DC, zero-DC hoặc DC-free. Có ba cách để loại bỏ thành phần DC:

• Sử dụng mã trọng lượng không đổi. Nói cách khác, mỗi từ mã truyền được sửa chữa sao cho mỗi từ mã có chứa một số mức dương hoặc âm cũng chứa đủ các cấp độ ngược lại, sao cho mức trung bình trên mỗi từ mã bằng không. Ví dụ: mã Manchester và Interleaved 2 trên 5.
• Sử dụng mã chênh lệch được ghép nối. Nói cách khác, máy phát phải đảm bảo rằng mọi từ mã trung bình đến mức âm được ghép với một từ mã khác trung bình ở mức dương. Do đó, nó phải theo dõi quá trình tích tụ DC đang chạy và luôn chọn từ mã đẩy mức DC về 0. Bộ thu được thiết kế sao cho từ mã của cặp giải mã thành các bit dữ liệu giống nhau. Ví dụ: AMI, 8B10B, 4B3T, v.v …
• Sử dụng một scrambler. Ví dụ: scrambler được chỉ định trong RFC 2615 cho mã hóa 64b / 66b.

Polarity [ chỉnh sửa ]

Mã dòng lưỡng cực có hai cực, thường được triển khai là RZ và có một cực cơ số của ba vì có ba mức đầu ra riêng biệt. Một trong những lợi thế cơ bản của loại mã này là nó có thể loại bỏ hoàn toàn bất kỳ thành phần DC nào. Điều này rất quan trọng nếu tín hiệu phải đi qua máy biến áp hoặc đường truyền dài.

Thật không may, một số kênh liên lạc đường dài có sự mơ hồ phân cực. Để bù lại, một số người đã thiết kế các hệ thống truyền dẫn không phân cực. ^[5][6][7][8] Có ba cách cung cấp khả năng tiếp nhận rõ ràng các bit "0" hoặc bit "1" trên các kênh như vậy:

Mã giới hạn thời lượng chạy [ chỉnh sửa ]

Để phục hồi đồng hồ đáng tin cậy ở máy thu, có thể áp dụng giới hạn độ dài chạy tối đa cho chuỗi kênh được tạo, nghĩa là số lượng tối đa liên tiếp hoặc số không được liên kết với một số hợp lý. Một chu kỳ đồng hồ được phục hồi bằng cách quan sát các chuyển tiếp trong chuỗi đã nhận, do đó độ dài chạy tối đa đảm bảo phục hồi đồng hồ như vậy, trong khi các chuỗi không có ràng buộc như vậy có thể cản trở nghiêm trọng chất lượng phát hiện.

Giới hạn độ dài chạy ^[9] hoặc mã hóa RLL là một kỹ thuật mã hóa dòng được sử dụng để gửi dữ liệu tùy ý qua kênh truyền thông có giới hạn băng thông. Mã RLL được xác định bởi bốn tham số chính: m n d k . Hai cái đầu tiên, m / n đề cập đến tốc độ của mã, trong khi hai cái còn lại chỉ định tối thiểu d và tối đa k ] số lượng không giữa các số liên tiếp. Điều này được sử dụng trong cả hệ thống viễn thông và lưu trữ di chuyển phương tiện qua đầu ghi cố định.

Cụ thể, RLL giới hạn độ dài (kéo dài) của các bit lặp lại trong thời gian tín hiệu không thay đổi. Nếu chạy quá lâu, việc phục hồi đồng hồ là khó khăn; nếu chúng quá ngắn, tần số cao có thể bị suy giảm bởi kênh liên lạc. Bằng cách điều chỉnh dữ liệu, RLL làm giảm độ không đảm bảo về thời gian trong việc giải mã dữ liệu được lưu trữ, điều này sẽ dẫn đến việc chèn sai hoặc loại bỏ các bit khi đọc lại dữ liệu. Cơ chế này đảm bảo rằng ranh giới giữa các bit luôn có thể được tìm thấy chính xác (ngăn ngừa trượt bit), trong khi sử dụng phương tiện một cách hiệu quả để lưu trữ lượng dữ liệu tối đa trong một không gian nhất định.

Các ổ đĩa ban đầu sử dụng các sơ đồ mã hóa rất đơn giản, chẳng hạn như mã FM RLL (0,1), tiếp theo là mã RLL (1,3) MFM được sử dụng rộng rãi trong các ổ đĩa cứng cho đến giữa những năm 1980 và vẫn được sử dụng trong các đĩa quang kỹ thuật số như CD, DVD, MD, Hi-MD và Blu-ray sử dụng mã EFM và EFMPLus ^[10] . Mật độ cao hơn mã RLL (2,7) và RLL (1,7) đã trở thành tiêu chuẩn công nghiệp de facto cho các đĩa cứng vào đầu những năm 1990.

Đồng bộ hóa [ chỉnh sửa ]

Mã hóa đường truyền giúp cho máy thu có thể tự đồng bộ hóa với pha của tín hiệu thu được. Nếu đồng bộ hóa không lý tưởng, thì tín hiệu được giải mã sẽ không có sự khác biệt tối ưu (về biên độ) giữa các chữ số hoặc ký hiệu khác nhau được sử dụng trong mã dòng. Điều này sẽ tăng xác suất lỗi trong dữ liệu nhận được.
Mã dòng Biphase yêu cầu ít nhất một lần chuyển đổi mỗi bit. Điều này giúp dễ dàng đồng bộ hóa các bộ thu phát và phát hiện lỗi, tuy nhiên, tốc độ truyền lớn hơn so với mã NRZ.

Các cân nhắc khác [ chỉnh sửa ]

Mã dòng cũng được ưu tiên để có cấu trúc cho phép phát hiện lỗi. Lưu ý rằng tín hiệu được mã hóa dòng và tín hiệu được tạo ra tại một thiết bị đầu cuối có thể khác nhau, do đó cần phải dịch.

Mã dòng thường phản ánh các yêu cầu kỹ thuật của phương tiện truyền dẫn, chẳng hạn như cáp quang hoặc cặp xoắn được bảo vệ. Các yêu cầu này là duy nhất cho mỗi phương tiện, bởi vì mỗi phương thức có hành vi khác nhau liên quan đến nhiễu, méo, điện dung và mất biên độ. ^{[ cần trích dẫn ]}

Mã dòng chung [ chỉnh sửa ]

Xem thêm [ chỉnh sửa ]

Tài liệu tham khảo [ chỉnh sửa ]

Liên kết ngoài [ chỉnh sửa