Учебники

Методы кодирования данных

Кодирование – это процесс преобразования данных или заданной последовательности символов, символов, алфавитов и т. Д. В определенный формат для защищенной передачи данных. Декодирование – это обратный процесс кодирования, который заключается в извлечении информации из преобразованного формата.

Кодировка данных

Кодирование – это процесс использования различных комбинаций уровней напряжения или тока для представления единиц и нулей цифровых сигналов в линии передачи.

Распространенными типами кодирования линий являются униполярный, полярный, биполярный и манчестерский.

Методы кодирования

Метод кодирования данных подразделяется на следующие типы в зависимости от типа преобразования данных.

  • Аналоговые данные для аналоговых сигналов. К этой категории относятся методы модуляции, такие как амплитудная модуляция, частотная модуляция и фазовая модуляция аналоговых сигналов.

  • Аналоговые данные для цифровых сигналов. Этот процесс можно назвать оцифровкой, которая осуществляется с помощью импульсной кодовой модуляции (PCM). Следовательно, это не что иное, как цифровая модуляция. Как мы уже обсуждали, выборка и квантование являются важными факторами в этом. Дельта-модуляция дает лучшую производительность, чем PCM.

  • Цифровые данные в аналоговые сигналы . Методы модуляции, такие как амплитудная манипуляция (ASK), частотная манипуляция (FSK), фазовая манипуляция (PSK) и т. Д., Подпадают под эту категорию. Они будут обсуждаться в последующих главах.

  • Цифровые данные в цифровые сигналы – это в этом разделе. Есть несколько способов отобразить цифровые данные на цифровые сигналы. Некоторые из них –

Аналоговые данные для аналоговых сигналов. К этой категории относятся методы модуляции, такие как амплитудная модуляция, частотная модуляция и фазовая модуляция аналоговых сигналов.

Аналоговые данные для цифровых сигналов. Этот процесс можно назвать оцифровкой, которая осуществляется с помощью импульсной кодовой модуляции (PCM). Следовательно, это не что иное, как цифровая модуляция. Как мы уже обсуждали, выборка и квантование являются важными факторами в этом. Дельта-модуляция дает лучшую производительность, чем PCM.

Цифровые данные в аналоговые сигналы . Методы модуляции, такие как амплитудная манипуляция (ASK), частотная манипуляция (FSK), фазовая манипуляция (PSK) и т. Д., Подпадают под эту категорию. Они будут обсуждаться в последующих главах.

Цифровые данные в цифровые сигналы – это в этом разделе. Есть несколько способов отобразить цифровые данные на цифровые сигналы. Некоторые из них –

Невозврат в ноль (NRZ)

Коды NRZ имеют 1 для высокого уровня напряжения и 0 для низкого уровня напряжения. Основное поведение кодов NRZ состоит в том, что уровень напряжения остается постоянным в течение битового интервала. Конец или начало бита не будут указываться, и он будет поддерживать одно и то же состояние напряжения, если значение предыдущего бита и значение текущего бита совпадают.

На следующем рисунке поясняется концепция кодирования NRZ.

Невозврат в ноль

Если рассмотрен вышеприведенный пример, поскольку имеется длинная последовательность постоянного уровня напряжения, и тактовая синхронизация может быть потеряна из-за отсутствия битового интервала, приемнику становится трудно различать 0 и 1.

Есть два варианта в NRZ, а именно –

NRZ – L (NRZ – УРОВЕНЬ)

Полярность сигнала изменяется, только когда входной сигнал изменяется с 1 на 0 или с 0 на 1. Он такой же, как NRZ, однако первый бит входного сигнала должен иметь изменение полярности.

NRZ – I (NRZ – INVERTED)

Если 1 появляется во входящем сигнале, то происходит переход в начале битового интервала. Для 0 во входящем сигнале нет перехода в начале битового интервала.

Коды NRZ имеют недостаток , заключающийся в том, что синхронизация часов передатчика с часами приемника полностью нарушается, когда есть строка 1 с и 0 с . Следовательно, должна быть предусмотрена отдельная линия часов.

Двухфазное кодирование

Уровень сигнала проверяется дважды для каждого бита, как в начале, так и в середине. Следовательно, тактовая частота вдвое превышает скорость передачи данных, и, таким образом, частота модуляции также удваивается. Часы взяты из самого сигнала. Ширина полосы, необходимая для этого кодирования, больше.

Существует два типа двухфазного кодирования.

  • Бифазный Манчестер
  • Дифференциальный Манчестер

Бифазный Манчестер

В этом типе кодирования переход выполняется в середине битового интервала. Переход для результирующего импульса происходит от высокого к низкому в середине интервала для входного бита 1. В то время как переход от низкого к высокому для входного бита 0 .

Дифференциальный Манчестер

В этом типе кодирования всегда происходит переход в середине битового интервала. Если в начале битового интервала происходит переход, то входной бит равен 0 . Если в начале битового интервала перехода не происходит, то входной бит равен 1 .

На следующем рисунке показаны формы сигналов кодирования NRZ-L, NRZ-I, двухфазного Манчестера и дифференциального Манчестера для различных цифровых входов.

Дифференциальный Манчестер

Блочное кодирование

Среди типов блочного кодирования известны следующие: кодирование 4B / 5B и кодирование 8B / 6T. Количество битов обрабатывается по-разному, в обоих этих процессах.

4B / 5B Кодировка

В манчестерском кодировании для отправки данных требуются часы с двойной скоростью, а не кодирование NRZ. Здесь, как следует из названия, 4 бита кода отображаются с 5 битами с минимальным количеством 1 бит в группе.

Проблема синхронизации часов в кодировании NRZ-I устраняется путем назначения эквивалентного слова из 5 битов вместо каждого блока из 4 последовательных битов. Эти 5-битные слова предопределены в словаре.

Основная идея выбора 5-битного кода состоит в том, что он должен иметь один ведущий 0 и не более двух конечных 0 . Следовательно, эти слова выбираются так, что в каждом блоке битов происходят две транзакции.

8B / 6T Кодировка

Мы использовали два уровня напряжения для передачи одного бита по одному сигналу. Но если мы используем более 3 уровней напряжения, мы можем отправлять больше битов на сигнал.

Например, если 6 уровней напряжения используются для представления 8 битов в одном сигнале, то такое кодирование называется кодированием 8B / 6T. Следовательно, в этом методе мы имеем целых 729 (3 ^ 6) комбинаций для сигнала и 256 (2 ^ 8) комбинаций для битов.

Эти методы в основном используются для преобразования цифровых данных в цифровые сигналы путем их сжатия или кодирования для надежной передачи данных.