Digitale Kommunikation - Analog zu Digital
Die Kommunikation, die in unserem täglichen Leben stattfindet, erfolgt in Form von Signalen. Diese Signale, wie beispielsweise Tonsignale, sind im Allgemeinen analoger Natur. Wenn die Kommunikation über eine Entfernung hergestellt werden muss, werden die analogen Signale unter Verwendung verschiedener Techniken für eine effektive Übertragung über Kabel gesendet.
Die Notwendigkeit der Digitalisierung
Die herkömmlichen Kommunikationsmethoden verwendeten analoge Signale für die Fernkommunikation, die unter vielen Verlusten wie Verzerrungen, Interferenzen und anderen Verlusten einschließlich Sicherheitsverletzungen leiden.
Um diese Probleme zu überwinden, werden die Signale unter Verwendung verschiedener Techniken digitalisiert. Die digitalisierten Signale ermöglichen eine klarere und präzisere Kommunikation ohne Verluste.
Die folgende Abbildung zeigt den Unterschied zwischen analogen und digitalen Signalen. Die digitalen Signale bestehen aus1s und 0s die hohe bzw. niedrige Werte anzeigen.
Vorteile der digitalen Kommunikation
Da die Signale digitalisiert werden, bietet die digitale Kommunikation viele Vorteile gegenüber der analogen Kommunikation, wie z.
Die Auswirkungen von Verzerrungen, Rauschen und Interferenzen sind bei digitalen Signalen viel geringer, da sie weniger betroffen sind.
Digitale Schaltungen sind zuverlässiger.
Digitale Schaltungen sind einfach zu entwerfen und billiger als analoge Schaltungen.
Die Hardware-Implementierung in digitalen Schaltkreisen ist flexibler als analog.
Das Auftreten von Übersprechen ist in der digitalen Kommunikation sehr selten.
Das Signal bleibt unverändert, da der Impuls eine hohe Störung benötigt, um seine Eigenschaften zu ändern, was sehr schwierig ist.
Signalverarbeitungsfunktionen wie Verschlüsselung und Komprimierung werden in digitalen Schaltungen verwendet, um die Geheimhaltung der Informationen aufrechtzuerhalten.
Die Wahrscheinlichkeit des Auftretens von Fehlern wird durch Verwendung von Fehlererkennungs- und Fehlerkorrekturcodes verringert.
Die Spread-Spectrum-Technik wird verwendet, um Signalstörungen zu vermeiden.
Das Kombinieren digitaler Signale mit Time Division Multiplexing (TDM) ist einfacher als das Kombinieren von analogen Signalen mit Frequency Division Multiplexing (FDM).
Die Konfiguration digitaler Signale ist einfacher als bei analogen Signalen.
Digitale Signale können bequemer gespeichert und abgerufen werden als analoge Signale.
Viele der digitalen Schaltungen weisen fast übliche Codierungstechniken auf, und daher können ähnliche Vorrichtungen für eine Reihe von Zwecken verwendet werden.
Die Kapazität des Kanals wird effektiv von digitalen Signalen genutzt.
Elemente der digitalen Kommunikation
Die Elemente, die ein digitales Kommunikationssystem bilden, werden zum leichteren Verständnis durch das folgende Blockdiagramm dargestellt.
Es folgen die Abschnitte des digitalen Kommunikationssystems.
Quelle
Die Quelle kann eine sein analog Signal. Example: Ein Tonsignal
Eingangswandler
Dies ist ein Wandler, der einen physikalischen Eingang nimmt und ihn in ein elektrisches Signal umwandelt (Example: Mikrofon). Dieser Block besteht auch aus einemanalog to digital Konverter, bei dem ein digitales Signal für weitere Prozesse benötigt wird.
Ein digitales Signal wird im Allgemeinen durch eine Binärsequenz dargestellt.
Quellcodierer
Der Quellcodierer komprimiert die Daten auf eine minimale Anzahl von Bits. Dieser Prozess hilft bei der effektiven Nutzung der Bandbreite. Es entfernt die redundanten Bits (unnötige überschüssige Bits, dh Nullen).
Kanalcodierer
Der Kanalcodierer führt die Codierung für die Fehlerkorrektur durch. Während der Übertragung des Signals kann sich das Signal aufgrund des Rauschens im Kanal ändern, und um dies zu vermeiden, fügt der Kanalcodierer den übertragenen Daten einige redundante Bits hinzu. Dies sind die Fehlerkorrekturbits.
Digitaler Modulator
Das zu übertragende Signal wird hier von einem Träger moduliert. Das Signal wird auch von der digitalen Sequenz in eine analoge umgewandelt, um es durch den Kanal oder das Medium laufen zu lassen.
Kanal
Der Kanal oder ein Medium ermöglicht es dem analogen Signal, vom Senderende zum Empfängerende zu senden.
Digitaler Demodulator
Dies ist der erste Schritt auf der Empfängerseite. Das empfangene Signal wird demoduliert und wieder von analog zu digital umgewandelt. Das Signal wird hier rekonstruiert.
Kanaldecoder
Der Kanaldecoder führt nach dem Erkennen der Sequenz einige Fehlerkorrekturen durch. Die Verzerrungen, die während der Übertragung auftreten können, werden durch Hinzufügen einiger redundanter Bits korrigiert. Diese Hinzufügung von Bits hilft bei der vollständigen Wiederherstellung des ursprünglichen Signals.
Quelldecoder
Das resultierende Signal wird erneut durch Abtasten und Quantisieren digitalisiert, so dass der reine digitale Ausgang ohne Informationsverlust erhalten wird. Der Quelldecoder erstellt die Quellausgabe neu.
Ausgangswandler
Dies ist der letzte Block, der das Signal in die ursprüngliche physikalische Form umwandelt, die sich am Eingang des Senders befand. Es wandelt das elektrische Signal in eine physikalische Ausgabe um (Example: Lautsprecher).
Ausgangssignal
Dies ist die Ausgabe, die nach dem gesamten Prozess erzeugt wird. Example - Das empfangene Tonsignal.
Diese Einheit hat sich mit der Einführung, der Digitalisierung von Signalen, den Vorteilen und den Elementen der digitalen Kommunikation befasst. In den kommenden Kapiteln lernen wir die Konzepte der digitalen Kommunikation im Detail kennen.