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Codages RZ et NRZ

RZ signifie " Return to Zero" // NRZ signifie " No Return to Zero"

De quoi s'agit-il ? On veut transmettre des binaires de n bits d'un dispositif transmetteur à un dospositif réepteur distant à tranvers une ligne de transmission bifilaire. Chacun des bits à transmettre est représeté par un "symbole" physique. Une tension, une variation de tension, etc... En binaire, il faut préciser le "symbole" qui représentera "0" et celui qui représentera "1"

1° Codage RZ Le plus simple est de les représenter par deux tensions. V1 pour "0" V2 pour "1" Généralement V1= 0V et V2 = tension positive : codage NRZ Monopolaie. Ou alors V1 est une tension positive et V2 = - V1 : codage Bipolaire. Ce type codage se nomme NRZ (No Return to Zero) Problème de dénomination ! Pourquoi "NRZ" dans le premier cas ? Vu que pour transmettre des zéros logiques on revient à la tension 0 v Il faut lire la définition du code RZ (Return to Zero) pour comprendre.

2° Codage RZ Voici les deux chronogrammes NRZ / RZ: Dans un codage de type NRZ il n'y a que deux états de ligne : 0 ou 1 (0V ou 5V) ou (+12V ou - 12 V) Dans un codage RZ il existe en plus un "état de latence" pendant lequel on ne transmet aucun bit. Dans le chronogramme RZ ci-dessus cet état est une tension nulle en ligne. J'ai repéré ces temps de latence par des accolades et des petits zéros tout en bas en rouge. Dans le sigle RZ : Zéro doit être compris comme cet état latent 0 intermédiaire. Pas comme un état binaire significatif. Un signal NRZ est constitué par une tension en ligne dont la valeur varie entre un niveau bas et un niveau haut (0 , 5 V, ou -12 , +12 V). Le problème que comprendront très bien les électroniciens est que ce signal possède une valeur moyenne. Cette valeur moyenne se propage mal sur les lignes L'électronique des récepteurs a des difficultés à traiter ce type de signal. Le signal transporte ainsi une énergie électrique inutile. On lui préfère le signal codé RZ qui est du type alternatif et n'a pas, de ce fait, les inconvénients signalés pour RZ. Mais en contrepartie, le spectre fréquentiel du signal RZ est plus élevé que pour NRZ. La bande passante de ce signal s'en trouve élargie. Dans certaines applications, la bande passante est chère...

3° Comparatif Un signal NRZ est constitué par une tension en ligne dont la valeur varie entre un niveau bas et un niveau haut (0 , 5 V, ou -12 , +12 V). Le problème que comprendront très bien les électroniciens est que ce signal possède une valeur moyenne. Cette valeur moyenne se propage mal sur les lignes L'électronique des récepteurs a des difficultés à traiter ce type de signal. Le signal transporte ainsi une énergie électrique inutile. On lui préfère le signal codé RZ qui est du type alternatif et n'a pas, de ce fait, les inconvénients signalés pour RZ. Mais en contrepartie, le spectre fréquentiel du signal RZ est plus élevé que pour NRZ. La bande passante de ce signal s'en trouve élargie. Dans certaines applications sur lignes à grande distance , la bande passante est chère... Mais pas à courte distance. Je pense aux liaisons par le bus série "universel" USB ( Universal Serial Bus) utilisant un code alternatif : le NRZI étudié ci-après.

Codage NRZI ( No Return to Zero Inverted)

1° Chronogrammes comparatifs La transmisssion joue sur les transitions du signal en ligne. A l'émission du signal : Un "1" logique sera représenté par une transition du signal. Un "0" logique sera représenté par une absence de transmission du signal en ligne. Attention ! Le Bus sériel universel USB utilise le codage NRZI. Mais le rôle des "0" et "1" y sont inversés. Ce sont les "0" logiques qui se traduisent par une transition du signal en ligne. Les "1" logiques ne provoquent pas de transition.

2° Bourrage de bits ( Bit Stuffing) Puisque seuls les états "0" sont marqués par une transition du signal, (condition de codage NRZI spécifique à USB) une suite d'états "1" laissent le signal en ligne inchangé sans aucune transition. Or, l'horloge du récepteur ne peut se synchroniser (s' "isochroniser" ? ) qu'à l'aide des transitions montantes ou descendantes du signal en ligne. Il est donc possible que, lors d'une transmission de nombreux "1" consécutifs, l'oscillateur local puisse dériver hors la fréquence du transmetteur. L'oscillateur électronique du recepteur ne peut rester stable longtemps sans transitions de "synchronisation". Le récepteur est alors incapable de restituer correctementle signal transmis ! Il a été convenu qu'à la suite de la transmission de 6 "uns" consécutifs, le transmetteur introduise systématimquement un "0" logique. On le nomme "bit de remplissage" ( bit stuffing) Le logiciel de l'interface USB du récepteur doit, bien entendu, tenir compte de cette disposition. Il éliminera systématiquement le premier "0" à la suite de 6 'uns'. Le nombre 6 ayant été choisi de manière que la dérive de l'oscillateur local du récepteur, compte tenu des performances possibles de l'électronique, ne puisse dériver de plus d'un demi période T de l'oscillateur pendant un temps équivalent à six périodes d'horloge,