Вимоги до методів цифрового кодування

При використанні прямокутних імпульсів для передачі дискретної інформації необхідно вибрати такий спосіб кодування, що одночасно досягав би декількох цілей:

• мав при одній і тій же бітовій швидкості найменшу ширину спектра результуючого сигналу;

• забезпечував синхронізацію між передавачем і приймачем;

• мав здатність розпізнавати помилки;

• мав низьку вартість реалізації.

Більш вузький спектр сигналів дозволяє на одній і тій же лінії (з однієї і тією же смугою пропущення) домагатися більш високої швидкості передачі даних. Крім того, часто до спектра сигналу пред'являється вимога відсутності постійної складовий, тобто наявності постійного струму між передавачем і приймачем. Зокрема, застосування різних трансформаторних схем гальванічної розв'язки перешкоджає проходженню постійного струму.

Синхронізація передавача і приймача потрібна для того, щоб приймач точно знав, у який момент часу необхідно зчитувати нову інформацію з лінії зв'язку. Ця проблема в мережах зважується складніше, ніж при обміні даними між близько розташованими пристроями, наприклад між блоками усередині чи комп'ютера ж між комп'ютером і принтером. На невеликих відстанях добре працює схема, заснована на окремої тактуючими лінії зв'язку (мал. 9.2.1), так що інформація знімається з лінії даних тільки в момент приходу тактового імпульсу.

У мережах використання цієї схеми викликає труднощі через неоднорідність характеристик провідників у кабелях. На великих відстанях нерівномірність швидкості поширення сигналу може привести до того, що тактовий імпульс прийде настільки пізніше чи  раніше відповідного сигналу даних, що біт даних буде пропущений чи врахований повторно. Іншою причиною, по якій у мережах відмовляються від використання тактуючих імпульсів, є економія провідників у дорогих кабелях.

Тому в мережах застосовуються самосинхронізуючі сигнали які несуть для передавача вказівки про те, у який момент часу потрібно здійснювати розпізнавання чергового біта (чи декількох біт, якщо код орієнтований більш ніж на два стани сигналу). Будь-який різкий перепад сигналу — що зветься фронтом — може служити гарною вказівкою для синхронізації приймача з передавачем.

При використанні синусоїд в якості несучого сигналу результуючий код має властивість самосинхронізації, тому що зміна амплітуди несучої частоти дає можливість приймачу визначити момент появи вхідного коду.

Розпізнавання і корекцію перекручених даних складно здійснити засобами фізичного рівня, тому найчастіше цю роботу беруть на себе протоколи, що лежать вище: канальний, мережний, транспортний чи прикладний. З іншого боку, розпізнавання помилок на фізичному рівні заощаджує час, тому що приймач не чекає повного переміщення кадру в буфер, а відбраковує його відразу при розпізнаванні помилкових біт усередині кадру.

Вимоги, пропоновані до методів кодування, є взаємно суперечливими, тому кожний з розглянутих нижче популярних методів цифрового кодування має свої переваги і свої недоліки в порівнянні з іншими.