Leitungscode

Digitale Signale können einen relativ hohen Gleichstromanteil haben. Z. B. bei der gehäuften Aneinanderreihung von 1 oder 0. Diese Signale unterliegen auf einer längeren Übertragungsstrecke einer Dämpfung. Durch einen Leitungscode werden digitale Signale so verändert, dass sie für die Übertragung auf langen Leitungen geeignet sind.

Anforderungen an den Leitungscode

Das zu übertragende Signal muss gleichspannungsfrei sein.
Der Verlauf des Amplitudenspektrums muss im Übertragungsfenster der Leitung liegen.
Das Nutzsignal sollte zur Taktrückgewinnung möglichst viele Flankenwechsel enthalten.
Die Überwachung der Signalfolge muss durch Codierregeln erfolgen.

Anforderungen von ISDN an den Leitungscode

Taktrückgewinnung	Sender und Empfänger müssen denselben Takt aufweisen.
Gleichspannungsfreiheit	Der Leitungscode muss so ausgelegt sein, dass der S0-Rahmen gleichspannungsfrei ist.
Synchronisation	Im synchronen ISDN-Netz gibt die Vermittlungsstelle den Takt vor, auf den sich das Endgerät mit Hilfe des Leitungscodes synchronisieren muss.
Bandbreitenbegrenzung	Niedrige Frequenzen bedeuten größere Reichweite und geringere Dämpfung der Signale.
Fehlerbegrenzung	Durch festgelegte Coderegeln ist die Erkennung von Fehlern bei der Codierung möglich.
Leitungscode	Der S0-Rahmen wird nach den Regeln des modifizierten AMI-Codes übertragen.

Leitungscodes für ISDN

AMI-Code
Modifizierter AMI-Code
4B3T-Code
2B1Q-Code
HDB3-Code

AMI-Code (Alternate Mark Inversion)

	Binär
	AMI-Code

Der AMI-Code verwendet zur Übertragung der logischen 1 abwechselnd eine positive und eine negative Spannung. Man bezeichnet das als AMI-Regel. Auf diese Weise wird die Gleichspannungsfreiheit hergestellt. Der AMI-Code verhindert jedoch keine langen 0-Folgen.
Der AMI-Code wird als pseudoternärer Code bezeichnet, weil zur Übertragung von 2 logischen Zuständen, insgesamt 3 Spannungszustände zur Verfügung stehen.

Schrittdauer T_S = 125 µs
Schrittgeschwindigkeit v_S = 8 kBaud

Modifizierter AMI-Code

	Binär
	AMI-Code
	Modifizierter AMI-Code

Der modifizierte AMI-Code unterscheidet sich vom AMI-Code nur dadurch, dass die logische 0 abwechselnd eine positive und eine negative Spannung führt. Der modifizierte AMI-Code wird als Leitungscode auf dem S0-Bus verwendet.

4B3T-Code

Der 4B3T-Code fasst jeweils 4 Bit (4B) eines Binären Signals zu einem Block zusammen und codiert ihn in drei ternäre Signalelemente (3T). Die Zuordnung der 4B-Werte in 3T-Elemente erfolgt nach einer Codetabelle.
Wie ein 4B-Wort jeweils codiert wird, hängt von der Codierung des vorherigen 4B-Wortes ab. Auf diese Weise wird die Gleichstromfreiheit hergestellt.
Durch die Umcodierung von 4 Bit auf 3 Bit, beträgt die Schrittgeschwindigkeit nur noch 75% gegenüber der Übertragungsgeschwindigkeit.
Für die Taktrückgewinnung ist ein Scrambler nötig.

Schrittdauer T_S = 166,67 µs
Schrittgeschwindigkeit v_S = 6 kBaud
Übertragungsgeschwindigkeit v_D = 8 kBit

Der 4B3T-Code wird im Nationalen ISDN (veraltet) und im Euro-ISDN auf der U_K0-Schnittstelle standardmäßig als Leitungscode verwendet. Wenn die Reichweite der U_K0-Schnittstelle erhöht werden soll, dann wird der 2B1Q-Code verwendet.

2B1Q-Code

	Binär
	Quaternär

Beim 2B1Q-Code werden 2 Binäre Signale (2B) in ein Quaternäres Signal umgewandelt (1Q). Dieses kann 4 verschiedene Zustände annehmen (00, 01, 10, 11).
Die Schrittgeschwindigkeit v_S beträgt nur 50% der Übertragungsgeschwindigkeit v_D.
Duch die Verwendung des 2B1Q-Leitungscodes verringert sich das zur Übertragung notwendige Frequenzspektrum. Durch die Nutzung des unteren Teils des Frequenzspektrums fällt die Dämpfung äußerst gering aus. Auch die Störung benachbarter Adern durch die Übertragung ist niedrig.
Der 2B1Q-Code wird im Euro-ISDN auf der U_K0-Schnittstelle als Leitungscode verwendet, wenn die Reichweite erhöht werden soll.

HDB3-Code

Der HDB3-Code (High Density Bipolar = hohe Dichte bipolarer Zeichen) ist ein bipolarer Leitungscode mit hoher Störunempfindlichkeit.
Der HDB3-Code ist eine abgewandelte Form des AMI-Codes. Der ursprüngliche AMI-Code wird aber nicht verändert. Der Zusatz "3" sagt aus, dass bei diesem Leitungscode nicht mehr als 3 Nullen in Folge auftreten.

Bei einer Bitgruppe mit 4 Nullen in Folge wird das vierte Bit durch ein Verletzungsbit (V) ersetzt. Dieses Verletzungsbit nimmt immer die gleiche Polarität an, wie das letzte vorangegangene 1-Bit. Folgt eine weitere Bitgruppe mit 4 Nullen, wird die erste Null durch ein Zusatzbit (B) ersetzt. Dieses Bit hat die umgekehrte Polarität zum vorangegangenen Verletzungsbit.
Die Vorteile von HDB3 sind eine sichere Taktrückgewinnung ohne Scrambler, durch häufige Polaritätswechsel und ein gleichstromfreier Spannungsverlauf.
Anwendung findet der HDB3-Code auf der PCM30-Übertragungsstrecke.