Линейный код — это код, используемый для передачи данных цифрового сигнала по линии передачи. Этот процесс кодирования выбирается таким образом, чтобы избежать наложения и искажения сигнала, таких как межсимвольные помехи.
Свойства линейного кодирования
Ниже приведены свойства линейного кодирования —
-
Поскольку кодирование выполняется для передачи большего количества битов в одном сигнале, используемая ширина полосы значительно уменьшается.
-
Для данной полосы пропускания мощность используется эффективно.
-
Вероятность ошибки значительно снижается.
-
Обнаружение ошибок сделано, и биполярный также имеет возможность исправления.
-
Плотность мощности очень благоприятная.
-
Содержание времени является адекватным.
-
Длинные строки 1 и 0 избегают, чтобы сохранить прозрачность.
Поскольку кодирование выполняется для передачи большего количества битов в одном сигнале, используемая ширина полосы значительно уменьшается.
Для данной полосы пропускания мощность используется эффективно.
Вероятность ошибки значительно снижается.
Обнаружение ошибок сделано, и биполярный также имеет возможность исправления.
Плотность мощности очень благоприятная.
Содержание времени является адекватным.
Длинные строки 1 и 0 избегают, чтобы сохранить прозрачность.
Типы линейного кодирования
Есть 3 типа линейного кодирования
- униполярный
- полярный
- Би-полярный
Униполярный сигнал
Однополярная сигнализация также называется включением-выключением или просто OOK .
Наличие импульса представляет собой 1, а отсутствие импульса представляет собой 0 .
Существует две разновидности униполярной сигнализации:
- Невозврат в ноль (NRZ)
- Возвращение к нулю (RZ)
Униполярный невозврат в ноль (NRZ)
В этом типе однополярной сигнализации высокий уровень данных представлен положительным импульсом, называемым меткой , который имеет длительность T 0, равную длительности бит символа. Низкий входной сигнал не имеет импульса.
Следующий рисунок ясно показывает это.
преимущества
Преимущества Unipolar NRZ —
- Это просто.
- Требуется меньшая пропускная способность.
Недостатки
Недостатками Униполярного НРЗ являются —
-
Исправление ошибок не производится.
-
Присутствие низкочастотных компонентов может привести к снижению сигнала.
-
Нет часов нет.
-
Возможна потеря синхронизации (особенно для длинных строк 1 и 0 ).
Исправление ошибок не производится.
Присутствие низкочастотных компонентов может привести к снижению сигнала.
Нет часов нет.
Возможна потеря синхронизации (особенно для длинных строк 1 и 0 ).
Униполярный возврат в ноль (RZ)
В этом типе униполярной сигнализации, высокого уровня данных, хотя он представлен импульсом Марка , его длительность T 0 меньше, чем длительность бит символа. Половина битовой длительности остается высокой, но она немедленно возвращается к нулю и показывает отсутствие импульса в течение оставшейся половины битовой длительности.
Это ясно понять с помощью следующего рисунка.
преимущества
Преимущества Unipolar RZ —
- Это просто.
- Спектральная линия, присутствующая на скорости передачи символов, может использоваться в качестве часов.
Недостатки
Недостатками Unipolar RZ являются —
- Нет исправления ошибок.
- Занимает вдвое большую пропускную способность, чем униполярный NRZ.
- Снижение сигнала происходит в местах, где сигнал ненулевой при 0 Гц.
Полярная Сигнализация
Существует два метода полярной сигнализации. Они —
- Полярный НРЗ
- Полярный РЗ
Полярный НРЗ
В этом типе передачи сигналов Polar максимум данных представлен положительным импульсом, а минимум данных представлен отрицательным импульсом. На следующем рисунке это хорошо видно.
преимущества
Преимущества Polar NRZ —
- Это просто.
- Низкочастотных компонентов нет.
Недостатки
Недостатками Полярного НРЗ являются —
-
Нет исправления ошибок.
-
Нет часов нет.
-
Снижение сигнала происходит в местах, где сигнал ненулевой при 0 Гц .
Нет исправления ошибок.
Нет часов нет.
Снижение сигнала происходит в местах, где сигнал ненулевой при 0 Гц .
Полярный РЗ
В этом типе сигнализации Polar, High в данных, хотя они представлены импульсом Mark , его длительность T 0 меньше, чем длительность бит символа. Половина битовой длительности остается высокой, но она немедленно возвращается к нулю и показывает отсутствие импульса в течение оставшейся половины битовой длительности.
Тем не менее, для входного сигнала Low, отрицательный импульс представляет данные, и нулевой уровень остается тем же самым в течение другой половины битовой длительности. На следующем рисунке это ясно видно.
преимущества
Преимущества Polar RZ —
- Это просто.
- Низкочастотных компонентов нет.
Недостатки
Недостатками Polar RZ являются —
-
Нет исправления ошибок.
-
Нет часов нет.
-
Занимает вдвое большую пропускную способность Полярного НРЗ.
-
Снижение сигнала происходит в местах, где сигнал ненулевой при 0 Гц .
Нет исправления ошибок.
Нет часов нет.
Занимает вдвое большую пропускную способность Полярного НРЗ.
Снижение сигнала происходит в местах, где сигнал ненулевой при 0 Гц .
Биполярная Сигнализация
Это метод кодирования, который имеет три уровня напряжения, а именно +, — и 0 . Такой сигнал называется двойным двоичным сигналом .
Примером этого типа является Alverate Mark Inversion (AMI) . Для 1 уровень напряжения получает переход от + к — или от — к +, имеющий чередующиеся 1 с равной полярности. 0 будет иметь нулевой уровень напряжения.
Даже в этом методе у нас есть два типа.
- Биполярный НРЗ
- Биполярный рз
Из моделей, которые мы обсуждали, мы узнали разницу между NRZ и RZ. Здесь тоже все точно так же. Следующий рисунок ясно показывает это.
На приведенном выше рисунке представлены как биполярные сигналы NRZ, так и RZ. Длительность импульса и длительность символа в битах равны в типе NRZ, а длительность импульса составляет половину длительности символа в типе RZ.
преимущества
Ниже приведены преимущества —
-
Это просто.
-
Низкочастотных компонентов нет.
-
Занимает меньшую пропускную способность, чем униполярные и полярные схемы NRZ.
-
Этот метод подходит для передачи по соединенным линиям переменного тока, поскольку снижение сигнала здесь не происходит.
-
В этом есть возможность обнаружения одной ошибки.
Это просто.
Низкочастотных компонентов нет.
Занимает меньшую пропускную способность, чем униполярные и полярные схемы NRZ.
Этот метод подходит для передачи по соединенным линиям переменного тока, поскольку снижение сигнала здесь не происходит.
В этом есть возможность обнаружения одной ошибки.
Недостатки
Ниже приведены недостатки —
- Нет часов нет.
- Длинные строки данных приводят к потере синхронизации.
Спектральная плотность мощности
Функция, которая описывает, как мощность сигнала распределяется на различных частотах в частотной области, называется спектральной плотностью мощности (PSD) .
PSD — это Фурье-преобразование автокорреляции (сходство между наблюдениями). Это в форме прямоугольного импульса.
PSD Вывод
Согласно теореме Эйнштейна-Винера-Хинчина, если известна автокорреляционная функция или спектральная плотность мощности случайного процесса, точно можно найти другую.
Следовательно, для получения спектральной плотности мощности мы будем использовать временную автокорреляцию $ (R_x (\ tau)) $ сигнала мощности $ x (t) $, как показано ниже.
$ R_x (\ tau) = \ lim_ {T_p \ rightarrow \ infty} \ frac {1} {T_p} \ int _ {\ frac {{- T_p}} {2}} ^ {\ frac {T_p} {2}} x (t) x (t + \ tau) dt $
Поскольку $ x (t) $ состоит из импульсов, $ R_x (\ tau) $ можно записать в виде
$ R_x (\ tau) = \ frac {1} {T} \ displaystyle \ sum \ limit_ {n = — \ infty} ^ \ infty R_n \ delta (\ tau — nT) $
Где $ R_n = \ lim_ {N \ rightarrow \ infty} \ frac {1} {N} \ sum_ka_ka_ {k + n} $
Узнав, что $ R_n = R _ {- n} $ для реальных сигналов, мы имеем
$ S_x (w) = \ frac {1} {T} (R_0 + 2 \ displaystyle \ sum \ limit_ {n = 1} ^ \ infty R_n \ cos nwT) $
Поскольку импульсный фильтр имеет спектр $ (w) \ leftrightarrow f (t) $, мы имеем
$ s_y (w) = \ mid F (w) \ mid ^ 2S_x (w) $
$ = \ frac {\ mid F (w) \ mid ^ 2} {T} (\ displaystyle \ sum \ limit_ {n = — \ infty} ^ \ infty R_ne ^ {- jnwT_ {b}}) $
$ = \ frac {\ mid F (w) \ mid ^ 2} {T} (R_0 + 2 \ displaystyle \ sum \ limit_ {n = 1} ^ \ infty R_n \ cos nwT) $
Отсюда получаем уравнение для спектральной плотности мощности. Используя это, мы можем найти PSD различных линейных кодов.