Communication numérique - Techniques

Il existe quelques techniques qui ont ouvert la voie aux processus de communication numérique. Pour que les signaux soient numérisés, nous disposons des techniques d'échantillonnage et de quantification.

Pour qu'ils soient représentés mathématiquement, nous avons des techniques de multiplexage LPC et numérique. Ces techniques de modulation numérique sont discutées plus en détail.

Codage prédictif linéaire

Linear Predictive Coding (LPC)est un outil qui représente les signaux vocaux numériques dans un modèle prédictif linéaire. Ceci est principalement utilisé dans le traitement du signal audio, la synthèse vocale, la reconnaissance vocale, etc.

La prédiction linéaire est basée sur l'idée que l'échantillon actuel est basé sur la combinaison linéaire d'échantillons passés. L'analyse estime les valeurs d'un signal à temps discret comme une fonction linéaire des échantillons précédents.

L'enveloppe spectrale est représentée sous une forme compressée, en utilisant les informations du modèle prédictif linéaire. Cela peut être représenté mathématiquement par -

$ s (n) = \ displaystyle \ sum \ limits_ {k = 1} ^ p \ alpha_k s (n - k) $ pour une valeur de p et α_k

Où

• s(n) est l'échantillon de discours actuel

• k est un échantillon particulier

• p est la valeur la plus récente

• α_k est le coefficient prédictif

• s(n - k) est l'exemple de discours précédent

Pour LPC, les valeurs du coefficient de prédiction sont déterminées en minimisant la somme des différences au carré (sur un intervalle fini) entre les échantillons de parole réels et ceux qui sont prédits linéairement.

C'est une méthode très utile pour encoding speechà un débit binaire faible. La méthode LPC est très proche de laFast Fourier Transform (FFT) méthode.

Multiplexage

Multiplexingest le processus de combinaison de plusieurs signaux en un seul signal, sur un support partagé. Ces signaux, s'ils sont de nature analogique, le processus est appeléanalog multiplexing. Si les signaux numériques sont multiplexés, il est appelédigital multiplexing.

Le multiplexage a d'abord été développé dans la téléphonie. Un certain nombre de signaux ont été combinés pour être envoyés via un seul câble. Le processus de multiplexage divise un canal de communication en plusieurs nombres de canaux logiques, attribuant chacun à un signal de message différent ou à un flux de données à transférer. L'appareil qui effectue le multiplexage peut être appeléMUX. Le processus inverse, c'est-à-dire l'extraction du nombre de canaux à partir d'un seul, qui est effectué au niveau du récepteur est appeléde-multiplexing. L'appareil qui effectue le démultiplexage est appeléDEMUX.

Les figures suivantes représentent MUX et DEMUX. Leur utilisation principale est dans le domaine des communications.

Types de multiplexeurs

Il existe principalement deux types de multiplexeurs, à savoir analogique et numérique. Ils sont ensuite divisés en FDM, WDM et TDM. La figure suivante donne une idée détaillée de cette classification.

En fait, il existe de nombreux types de techniques de multiplexage. De tous, nous avons les principaux types avec classification générale, mentionnés dans la figure ci-dessus.

Multiplexage analogique

Les techniques de multiplexage analogique impliquent des signaux de nature analogique. Les signaux analogiques sont multiplexés en fonction de leur fréquence (FDM) ou de leur longueur d'onde (WDM).

Multiplexage par répartition en fréquence (FDM)

En multiplexage analogique, la technique la plus utilisée est Frequency Division Multiplexing (FDM). Cette technique utilise différentes fréquences pour combiner des flux de données, pour les envoyer sur un support de communication, en un seul signal.

Example - Un émetteur de télévision traditionnel, qui envoie plusieurs chaînes via un seul câble, utilise FDM.

Multiplexage par division de longueur d'onde (WDM)

Le multiplexage par division de longueur d'onde est une technique analogique, dans laquelle de nombreux flux de données de différentes longueurs d'onde sont transmis dans le spectre lumineux. Si la longueur d'onde augmente, la fréquence du signal diminue. UNEprism qui peut transformer différentes longueurs d'onde en une seule ligne, peut être utilisé à la sortie de MUX et à l'entrée de DEMUX.

Example - Les communications par fibre optique utilisent la technique WDM pour fusionner différentes longueurs d'onde en une seule lumière pour la communication.

Multiplexage numérique

Le terme numérique représente les bits d'information discrets. Par conséquent, les données disponibles se présentent sous la forme de trames ou de paquets, qui sont discrets.

Multiplexage par répartition dans le temps (TDM)

Dans TDM, le délai est divisé en créneaux. Cette technique est utilisée pour transmettre un signal sur un seul canal de communication, en allouant un créneau pour chaque message.

De tous les types de TDM, les principaux sont TDM synchrone et asynchrone.

TDM synchrone

En TDM synchrone, l'entrée est connectée à une trame. S'il y a 'n'nombre de connexions, puis le cadre est divisé en'n' tranches de temps. Un emplacement est alloué pour chaque ligne d'entrée.

Dans cette technique, la fréquence d'échantillonnage est commune à tous les signaux et, par conséquent, la même entrée d'horloge est donnée. Le MUX attribue le même emplacement à chaque appareil à tout moment.

TDM asynchrone

Dans le TDM asynchrone, la fréquence d'échantillonnage est différente pour chacun des signaux et une horloge commune n'est pas nécessaire. Si le périphérique alloué, pour un créneau horaire, ne transmet rien et reste inactif, alors ce créneau est attribué à un autre dispositif, contrairement au synchrone. Ce type de TDM est utilisé dans les réseaux en mode de transfert asynchrone.

Répéteur régénératif

Pour qu'un système de communication soit fiable, il doit transmettre et recevoir les signaux efficacement, sans aucune perte. Une onde PCM, après avoir été transmise par un canal, est déformée en raison du bruit introduit par le canal.

L'impulsion régénérative comparée à l'impulsion d'origine et à l'impulsion reçue sera comme illustré dans la figure suivante.

Pour une meilleure reproduction du signal, un circuit appelé regenerative repeaterest utilisé dans le chemin avant le récepteur. Cela aide à restaurer les signaux des pertes survenues. Voici la représentation schématique.

Cela se compose d'un égaliseur avec un amplificateur, un circuit de synchronisation et un dispositif de prise de décision. Leur fonctionnement de chacun des composants est détaillé comme suit.

Égaliseur

Le canal produit des distorsions d'amplitude et de phase des signaux. Cela est dû aux caractéristiques de transmission du canal. Le circuit égaliseur compense ces pertes en façonnant les impulsions reçues.

Circuit de chronométrage

Pour obtenir une sortie de qualité, l'échantillonnage des impulsions doit être effectué là où le rapport signal sur bruit (SNR) est maximal. Pour réaliser cet échantillonnage parfait, un train d'impulsions périodique doit être dérivé des impulsions reçues, ce qui est fait par le circuit de synchronisation.

Par conséquent, le circuit de synchronisation attribue l'intervalle de synchronisation pour l'échantillonnage à un SNR élevé, à travers les impulsions reçues.

Dispositif de décision

Le circuit de synchronisation détermine les temps d'échantillonnage. Le dispositif de décision est activé à ces moments d'échantillonnage. Le dispositif de décision décide de sa sortie en fonction du fait que l'amplitude de l'impulsion quantifiée et du bruit dépasse une valeur prédéterminée ou non.

Ce ne sont là que quelques-unes des techniques utilisées dans les communications numériques. Il existe d'autres techniques importantes à apprendre, appelées techniques de codage de données. Découvrons-les dans les chapitres suivants, après avoir examiné les codes de ligne.