Non-return-to-zero

非ゼロ復帰符号（NRZ）について

非ゼロ復帰符号、通称NRZ（Non-Return-to-Zero）は、電気通信の分野で広く用いられる信号伝送方式の一つです。この方式は、ビット「1」と「0」を正の電圧と0ボルトなど、2つの異なる状態で表現し、各ビットの間に「ゼロ」に戻ることをしません。この特性により、NRZでは、信号が持つエネルギーが、別の方式である復帰ゼロ符号（Return-to-Zero: RZ）よりも高くなるという利点があります。

NRZの同期の仕組み

RZ符号では、「1」や「0」の他に「休止」状態を持つため、各ビット間で自動的に同期を取ることが可能ですが、NRZではこのような自動同期ができません。そのため、NRZでは他の方法で同期を維持する必要があります。例えば、Run Length Limited（RLL）エンコーディングや、並列同期信号を使用することで、ビットスリップを防止します。

NRZの種類と表現方法

NRZにはいくつかの種類があり、それぞれ異なる表現方法と特性を持っています。一般的には、NRZ-L（Level）およびNRZ-S（Space）というタイプが知られています。また、複流と単流に分類されることもあります。

単流NRZ（NRZ-L）

単流NRZでは、ビット「1」は一般的に正の直流バイアスで表され、ビット「0」はバイアスがない状態（0ボルト）で表現されます。この方式は「オン・オフ・キーイング」とも呼ばれます。ただし、単流NRZには欠点があり、長時間の同じ状態が続くと同期が取れなくなるリスクがあります。また、送信時の直流レベルが存在するため、パワースペクトルに影響を与え、通信品質に問題を引き起こすこともあります。

複流NRZ（NRZ-L）

複流NRZでは、信号が示す物理的状態を2つの異なる電圧（通常は、「1」は正の電圧、「0」は負の電圧）で表現します。例えば、RS-232規格では、「1」を-12Vと-5Vの間、「0」を+5Vと+12Vの間の電圧で示します。このように、複流NRZは複数の状態を利用するため、柔軟性があります。

NRZ-S

NRZ-Sでは、ビット「1」は物理状態に変化が無いこと、ビット「0」はその状態が変化することを示します。この方式はHDLCやUSBプロトコルで使用されており、同期を維持するためにビットスタッフィングを行うことが一般的です。このプロセスでは、例えば、連続する「1」の後に「0」を挿入することで、状態の変化を保ち、同期を確保します。

その他の関連情報

NRZは様々な通信プロトコルで使用されており、関連項目にはE-NRZ-L（Enhanced Non-Return-to-Zero Level）やUART（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter）、さらにマンチェスター符号があります。これらの技術は、データの伝送において重要な役割を果たしています。さらに、NRZに関する文献には、アメリカ合衆国連邦政府作成の文書も含まれており、技術の公式な基準を提供しています。

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