Datencodierungstechniken
Encoding ist der Prozess des Konvertierens der Daten oder einer bestimmten Folge von Zeichen, Symbolen, Alphabeten usw. in ein bestimmtes Format für die sichere Übertragung von Daten. Decoding ist der umgekehrte Prozess der Codierung, bei dem die Informationen aus dem konvertierten Format extrahiert werden.
Datencodierung
Beim Codieren werden verschiedene Muster von Spannungs- oder Strompegeln zur Darstellung verwendet 1s und 0s der digitalen Signale auf der Übertragungsstrecke.
Die gängigen Arten der Leitungscodierung sind Unipolar, Polar, Bipolar und Manchester.
Codierungstechniken
Die Datencodierungstechnik wird abhängig von der Art der Datenkonvertierung in die folgenden Typen unterteilt.
Analog data to Analog signals - Die Modulationstechniken wie Amplitudenmodulation, Frequenzmodulation und Phasenmodulation von analogen Signalen fallen unter diese Kategorie.
Analog data to Digital signals- Dieser Vorgang kann als Digitalisierung bezeichnet werden, die durch Pulse Code Modulation (PCM) erfolgt. Daher ist es nichts als digitale Modulation. Wie bereits erwähnt, sind Stichproben und Quantisierung die wichtigsten Faktoren. Delta Modulation liefert eine bessere Ausgabe als PCM.
Digital data to Analog signals- Die Modulationstechniken wie Amplitude Shift Keying (ASK), Frequency Shift Keying (FSK), Phase Shift Keying (PSK) usw. fallen unter diese Kategorie. Diese werden in den folgenden Kapiteln erläutert.
Digital data to Digital signals- Diese befinden sich in diesem Abschnitt. Es gibt verschiedene Möglichkeiten, digitale Daten digitalen Signalen zuzuordnen. Einige von ihnen sind -
Non Return to Zero (NRZ)
NRZ Codes hat 1 für Hochspannungspegel und 0für Niederspannungspegel. Das Hauptverhalten von NRZ-Codes besteht darin, dass der Spannungspegel während des Bitintervalls konstant bleibt. Das Ende oder der Anfang eines Bits wird nicht angezeigt und es behält den gleichen Spannungszustand bei, wenn der Wert des vorherigen Bits und der Wert des aktuellen Bits gleich sind.
Die folgende Abbildung erläutert das Konzept der NRZ-Codierung.
Wenn das obige Beispiel betrachtet wird, wird es für den Empfänger schwierig, zwischen 0 und 1 zu unterscheiden, da es eine lange Folge von konstantem Spannungspegel gibt und die Taktsynchronisation aufgrund des Fehlens eines Bitintervalls verloren gehen kann.
Es gibt zwei Variationen in NRZ, nämlich -
NRZ - L (NRZ - LEVEL)
Die Polarität des Signals ändert sich nur, wenn sich das eingehende Signal von 1 auf 0 oder von 0 auf 1 ändert. Es ist dasselbe wie NRZ, jedoch sollte das erste Bit des Eingangssignals eine Polaritätsänderung aufweisen.
NRZ - I (NRZ - INVERTIERT)
Wenn ein 1tritt beim eingehenden Signal auf, dann tritt zu Beginn des Bitintervalls ein Übergang auf. Für ein0 Beim eingehenden Signal gibt es zu Beginn des Bitintervalls keinen Übergang.
NRZ-Codes hat eine disadvantage dass die Synchronisation der Senderuhr mit der Empfängeruhr bei einer Folge von vollständig gestört wird 1s und 0s. Daher muss eine separate Taktleitung bereitgestellt werden.
Zweiphasencodierung
Der Signalpegel wird für jede Bitzeit sowohl anfangs als auch in der Mitte zweimal überprüft. Daher ist die Taktrate doppelt so hoch wie die Datenübertragungsrate und somit auch die Modulationsrate. Die Uhr wird aus dem Signal selbst entnommen. Die für diese Codierung erforderliche Bandbreite ist größer.
Es gibt zwei Arten der Zweiphasencodierung.
- Zweiphasiges Manchester
- Differential Manchester
Zweiphasiges Manchester
Bei dieser Art der Codierung erfolgt der Übergang in der Mitte des Bitintervalls. Der Übergang für den resultierenden Impuls erfolgt in der Mitte des Intervalls für das Eingangsbit 1 von hoch nach niedrig, während der Übergang für das Eingangsbit von niedrig nach hoch erfolgt0.
Differential Manchester
Bei dieser Art der Codierung tritt immer ein Übergang in der Mitte des Bitintervalls auf. Wenn zu Beginn des Bitintervalls ein Übergang auftritt, ist das Eingangsbit0. Wenn zu Beginn des Bitintervalls kein Übergang auftritt, ist das Eingangsbit1.
Die folgende Abbildung zeigt die Wellenformen der NRZ-L-, NRZ-I-, Bi-Phase-Manchester- und Differential-Manchester-Codierung für verschiedene digitale Eingänge.
Blockcodierung
Unter den Arten der Blockcodierung sind die berühmten 4B / 5B-Codierung und 8B / 6T-Codierung. Die Anzahl der Bits wird in beiden Prozessen auf unterschiedliche Weise verarbeitet.
4B / 5B-Codierung
Bei der Manchester-Codierung sind zum Senden der Daten die Uhren mit doppelter Geschwindigkeit anstelle der NRZ-Codierung erforderlich. Wie der Name schon sagt, werden hier 4 Codebits mit 5 Bit und einer Mindestanzahl von abgebildet1 Bits in der Gruppe.
Das Taktsynchronisationsproblem bei der NRZ-I-Codierung wird vermieden, indem anstelle jedes Blocks von 4 aufeinanderfolgenden Bits ein äquivalentes Wort von 5 Bits zugewiesen wird. Diese 5-Bit-Wörter sind in einem Wörterbuch vorbestimmt.
Die Grundidee bei der Auswahl eines 5-Bit-Codes ist, dass er haben sollte one leading 0 und es sollte haben no more than two trailing 0s. Daher werden diese Wörter so gewählt, dass zwei Transaktionen pro Bitblock stattfinden.
8B / 6T-Codierung
Wir haben zwei Spannungspegel verwendet, um ein einzelnes Bit über ein einzelnes Signal zu senden. Wenn wir jedoch mehr als 3 Spannungspegel verwenden, können wir mehr Bits pro Signal senden.
Wenn beispielsweise 6 Spannungspegel verwendet werden, um 8 Bits in einem einzelnen Signal darzustellen, wird eine solche Codierung als 8B / 6T-Codierung bezeichnet. Daher haben wir bei dieser Methode bis zu 729 (3 ^ 6) Kombinationen für Signal und 256 (2 ^ 8) Kombinationen für Bits.
Dies sind die Techniken, die hauptsächlich verwendet werden, um digitale Daten in digitale Signale umzuwandeln, indem sie für eine zuverlässige Datenübertragung komprimiert oder codiert werden.