Return-to-zero

Return-to-Zero（RZ）とは

Return-to-Zero（リターン・トゥー・ゼロ、略称RZ）は、電気通信における信号伝送で用いられる特定の符号化方式です。この方式では、各ビットの伝送間に必ず「ゼロ」の状態が挿入されることで、信号の同期を確保します。具体的には、1や0が連続する信号が存在しても、その合間にゼロが挿入されるため、別途クロック信号を送信することなく、受信側で信号のタイミングを把握することが可能になります。

しかし、RZ方式には帯域幅に関する注意点があります。non-return-to-zero（NRZ）方式と比較すると、RZ方式では約2倍の帯域幅が必要です。これは、信号の中に追加されるゼロの状態が、伝送に必要なデータ量を増加させるためです。また、このゼロ状態とは、有意な信号を表す状態とは異なり、パルス振幅変調（PAM）方式におけるゼロ振幅や、位相シフトキーイング（PSK）におけるゼロ位相シフト、周波数シフトキーイング（FSK）の中間周波数を指しています。これにより、ゼロ状態は、1を示す状態と0を示す状態との中間地点に位置することになります。

光通信におけるReturn-to-Zero

RZ方式は光通信の分野でも使用されており、特にreturn-to-zero, inverted（RZI）として知られる形式も存在します。このRZI方式は、デジタル信号の伝送において、ビットが0の場合に短いパルスを生成し、ビットが1の場合にはパルスを生成しないという特徴を持っています。具体的には、IrDAシリアル赤外線（SIR）の物理層仕様において、パルスの長さがビット長の3/16に設定されています。この方式で必要とされる帯域幅は、データレートRに等しいことが明確です。

複流RZ方式

複流RZ（bi-polar return-to-zero）では、二値信号の1を+Vボルトで表示し、0を-Vボルトで表現します。ビット間のパディングとして0ボルトが用いられ、このアプローチはARINC 429バスにおいて広く用いられています。この方式は、信号の変更を直観的に捉えることができるため、特にエラー訂正や信号の復号化を容易にします。

その他の関連項目

RZ方式のほかにも、3つの状態を持つ他の伝送路符号が存在します。これには、ハイブリッド三元符号、複流符号、およびMLT-3符号などが含まれます。また、4B3Tなどの他の符号化方式も、データの伝送効率を向上させるために様々なアプローチを取っています。

Return-to-Zeroは、データ伝送において非常に便利な方式ですが、帯域幅の要件を意識しながら使用することが重要です。

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