Die Leitungscodierung (englisch line coding) legt fest, wie die Bits einer Datenübertragung als elektrische Signale auf die Leitung gebracht werden: Jedes Bit oder jede Bitgruppe wird in einen konkreten Spannungs- oder Strompegel übersetzt. Ziel ist es, das Signal so zu formen, dass es möglichst gut zu den Eigenschaften des Übertragungsmediums passt – etwa ohne Gleichspannungsanteil, mit garantierter Taktrückgewinnung und geringer Störanfälligkeit. Die Leitungscodierung arbeitet im Basisband direkt auf der Leitung, während die Modulation das Signal zusätzlich auf eine Trägerfrequenz hebt.
Verbreitete Leitungscodes
- NRZ (Non Return to Zero): 0 und 1 werden durch zwei feste Spannungspegel dargestellt. Einfach aufzubauen, aber lange Bitfolgen ohne Pegelwechsel erschweren die Taktrückgewinnung und erzeugen einen Gleichspannungsanteil.
- Manchester-Codierung: Jedes Bit enthält garantiert einen Pegelwechsel in der Mitte – die Codierung ist selbsttaktend. Der klassische 10-Mbit/s-Ethernet-Standard 10BASE-T nutzte sie.
- 4B5B mit MLT-3: Vier Datenbits werden auf fünf Codesymbole abgebildet, die über drei Spannungspegel gesendet werden. Dieses Verfahren steckt in 100BASE-TX (Fast Ethernet).
- 8B10B: Acht Datenbits werden in zehn Codesymbole übersetzt, um Gleichspannungsfreiheit und ausreichend viele Signalwechsel zu garantieren – eingesetzt in PCIe, USB 3 und SATA.
- PAM-Codierung: Mehrere Spannungspegel übertragen mehrere Bit pro Symbol, etwa PAM-5 bei 1000BASE-T (Gigabit Ethernet).
Warum die Codierung wichtig ist
Übertrager am Leitungsanfang (beispielsweise Ethernet-Transformatoren) können keine Gleichspannung durchreichen – ein Signal mit Gleichanteil würde sie in die Sättigung treiben. Codes wie 8B10B oder Manchester vermeiden das. Gleichzeitig braucht der Empfänger einen verlässlichen Takt, den er aus den Signalwechseln zurückgewinnt; lange Folgen gleicher Bits (wie bei NRZ) lassen ihn driften. Die Leitungscodierung ist von der Kanalcodierung zu unterscheiden: Diese fügt Redundanz zur Fehlerkorrektur hinzu, während die Leitungscodierung nur die Signalform bestimmt. Je höher die Symbolrate und je länger die Leitung, desto stärker machen sich Dämpfung und Rauschen bemerkbar.
Verwandte Grundlagen: Taktung, Symbollaufzeit, Kanalcodierung, Amplitudenumtastung.