Данные или информация могут храниться двумя способами, аналоговым и цифровым. Чтобы компьютер мог использовать данные, он должен быть в дискретной цифровой форме. Как и данные, сигналы также могут быть в аналоговой и цифровой форме. Для передачи данных в цифровом виде их необходимо сначала преобразовать в цифровую форму.
Цифро-цифровое преобразование
В этом разделе объясняется, как преобразовать цифровые данные в цифровые сигналы. Это можно сделать двумя способами: линейное и блочное кодирование. Для всех коммуникаций необходимо линейное кодирование, тогда как блочное кодирование необязательно.
Линейное кодирование
Процесс преобразования цифровых данных в цифровой сигнал называется линейным кодированием. Цифровые данные находятся в двоичном формате. Они представляются (хранятся) внутри как серии из 1 и 0.
Цифровой сигнал обозначается дискретным сигналом, который представляет цифровые данные. Существует три типа схем линейного кодирования:
Однополярное кодирование
Схемы униполярного кодирования используют один уровень напряжения для представления данных. В этом случае для представления двоичного 1 передается высокое напряжение, а для представления 0 напряжение не передается. Это также называется Unipolar-Non-return-to-zero, потому что нет условия покоя, то есть оно представляет 1 или 0.
Полярное кодирование
Схема полярного кодирования использует несколько уровней напряжения для представления двоичных значений. Полярные кодировки доступны в четырех типах:
-
Полярный невозврат в ноль (Полярный НРЗ)
Он использует два разных уровня напряжения для представления двоичных значений. Как правило, положительное напряжение представляет 1, а отрицательное значение представляет 0. Это также NRZ, потому что нет состояния покоя.
Схема NRZ имеет два варианта: NRZ-L и NRZ-I.
NRZ-L изменяет уровень напряжения, когда встречается другой бит, тогда как NRZ-I меняет напряжение, когда встречается 1.
-
Возвращение к нулю (RZ)
Проблема с NRZ заключается в том, что получатель не может определить, когда закончился бит и когда начинается следующий бит, в случае, когда часы отправителя и получателя не синхронизированы.
RZ использует три уровня напряжения, положительное напряжение для представления 1, отрицательное напряжение для представления 0 и нулевое напряжение для нулевого значения. Сигналы меняются во время битов, а не между битами.
-
Манчестер
Эта схема кодирования является комбинацией RZ и NRZ-L. Битовое время делится на две половины. Он проходит в середине бита и меняет фазу, когда встречается другой бит.
-
Дифференциальный Манчестер
Эта схема кодирования является комбинацией RZ и NRZ-I. Он также проходит в середине бита, но меняет фазу, только когда встречается 1.
Полярный невозврат в ноль (Полярный НРЗ)
Он использует два разных уровня напряжения для представления двоичных значений. Как правило, положительное напряжение представляет 1, а отрицательное значение представляет 0. Это также NRZ, потому что нет состояния покоя.
Схема NRZ имеет два варианта: NRZ-L и NRZ-I.
NRZ-L изменяет уровень напряжения, когда встречается другой бит, тогда как NRZ-I меняет напряжение, когда встречается 1.
Проблема с NRZ заключается в том, что получатель не может определить, когда закончился бит и когда начинается следующий бит, в случае, когда часы отправителя и получателя не синхронизированы.
RZ использует три уровня напряжения, положительное напряжение для представления 1, отрицательное напряжение для представления 0 и нулевое напряжение для нулевого значения. Сигналы меняются во время битов, а не между битами.
Эта схема кодирования является комбинацией RZ и NRZ-L. Битовое время делится на две половины. Он проходит в середине бита и меняет фазу, когда встречается другой бит.
Эта схема кодирования является комбинацией RZ и NRZ-I. Он также проходит в середине бита, но меняет фазу, только когда встречается 1.
Биполярное кодирование
Биполярное кодирование использует три уровня напряжения, положительный, отрицательный и ноль. Нулевое напряжение представляет двоичный 0, а бит 1 представлен изменением положительного и отрицательного напряжений.
Блочное кодирование
Для обеспечения точности принятого кадра данных используются избыточные биты. Например, при четной четности добавляется один бит четности, чтобы счетчик 1 в кадре был четным. Таким образом, оригинальное количество бит увеличивается. Это называется блочным кодированием.
Блочное кодирование представлено косой нотацией, mB / nB. Значит, m-битный блок заменяется n-битным блоком, где n> m. Блочное кодирование включает три этапа:
- Отдел,
- подмена
- Комбинация.
После того как блочное кодирование выполнено, оно кодируется для передачи.
Аналого-цифровое преобразование
Микрофоны создают аналоговый голос, а камера создает аналоговые видео, которые обрабатывают аналоговые данные. Для передачи этих аналоговых данных по цифровым сигналам нам необходимо аналого-цифровое преобразование.
Аналоговые данные представляют собой непрерывный поток данных в форме волны, тогда как цифровые данные являются дискретными. Для преобразования аналоговой волны в цифровые данные мы используем импульсную кодовую модуляцию (PCM).
PCM — один из наиболее часто используемых методов преобразования аналоговых данных в цифровую форму. Он включает в себя три этапа:
- отбор проб
- квантование
- Кодирование.
отбор проб
Аналоговый сигнал дискретизируется каждый интервал T. Наиболее важным фактором при дискретизации является частота, с которой дискретизируется аналоговый сигнал. Согласно теореме Найквиста, частота дискретизации должна быть как минимум в два раза выше самой высокой частоты сигнала.
квантование
Выборка дает дискретную форму непрерывного аналогового сигнала. Каждый дискретный шаблон показывает амплитуду аналогового сигнала в этом случае. Квантование выполняется между максимальным значением амплитуды и минимальным значением амплитуды. Квантование — это аппроксимация мгновенного аналогового значения.
кодирование
В кодировании каждое приближенное значение затем преобразуется в двоичный формат.
Режимы передачи
Режим передачи определяет, как данные передаются между двумя компьютерами. Двоичные данные в форме единиц и нулей можно отправлять в двух разных режимах: параллельный и последовательный.
Параллельная передача
Бинарные биты организованы в группы фиксированной длины. И отправитель, и получатель соединены параллельно с равным количеством линий данных. Оба компьютера различают строки данных высокого и низкого порядка. Отправитель отправляет все биты сразу по всем линиям. Поскольку строки данных равны количеству битов в группе или кадре данных, полная группа битов (кадр данных) отправляется за один раз. Преимуществом параллельной передачи является высокая скорость, а недостатком — стоимость проводов, так как она равна количеству передаваемых битов параллельно.
Последовательная передача
При последовательной передаче биты отправляются один за другим в порядке очереди. Для последовательной передачи требуется только один канал связи.
Последовательная передача может быть асинхронной или синхронной.
Асинхронная последовательная передача
Он назван так, потому что нет важности времени. Биты данных имеют определенный шаблон, и они помогают приемнику распознавать начальные и конечные биты данных. Например, перед каждым байтом данных стоит префикс 0, а в конце добавляется одна или несколько единиц.
Два непрерывных кадра данных (байты) могут иметь разрыв между ними.
Синхронная последовательная передача
Синхронизация в синхронной передаче имеет значение, так как не существует механизма для распознавания начальных и конечных битов данных. Нет шаблона или метода префикса / суффикса. Биты данных отправляются в пакетном режиме без сохранения промежутка между байтами (8 бит). Один пакет битов данных может содержать количество байтов. Поэтому время становится очень важным.
Приемник должен распознать и разделить биты на байты. Преимущество синхронной передачи заключается в высокой скорости, и он не имеет дополнительных затрат на дополнительные биты заголовка и нижнего колонтитула, как при асинхронной передаче.