Komunikacja cyfrowa - analogowo-cyfrowa
Komunikacja, która zachodzi w naszym codziennym życiu, ma postać sygnałów. Sygnały te, takie jak sygnały dźwiękowe, na ogół mają charakter analogowy. W przypadku konieczności nawiązania komunikacji na odległość sygnały analogowe są przesyłane przewodowo przy użyciu różnych technik efektywnej transmisji.
Konieczność digitalizacji
Konwencjonalne metody komunikacji wykorzystywały sygnały analogowe do komunikacji na duże odległości, które cierpią z powodu wielu strat, takich jak zniekształcenia, zakłócenia i inne straty, w tym naruszenie bezpieczeństwa.
Aby przezwyciężyć te problemy, sygnały są digitalizowane przy użyciu różnych technik. Cyfrowe sygnały pozwalają na bardziej przejrzystą i dokładną komunikację bez strat.
Poniższy rysunek przedstawia różnicę między sygnałami analogowymi i cyfrowymi. Sygnały cyfrowe składają się z1s i 0s które wskazują odpowiednio wysokie i niskie wartości.
Zalety komunikacji cyfrowej
Ponieważ sygnały są zdigitalizowane, komunikacja cyfrowa ma wiele zalet w porównaniu z komunikacją analogową, na przykład:
Wpływ zniekształceń, szumów i interferencji jest znacznie mniejszy w przypadku sygnałów cyfrowych, ponieważ są one mniej podatne na wpływ.
Obwody cyfrowe są bardziej niezawodne.
Obwody cyfrowe są łatwe w projektowaniu i tańsze niż obwody analogowe.
Implementacja sprzętowa w obwodach cyfrowych jest bardziej elastyczna niż analogowa.
Występowanie cross-talk jest bardzo rzadkie w komunikacji cyfrowej.
Sygnał pozostaje niezmieniony, ponieważ impuls wymaga dużego zakłócenia, aby zmienić swoje właściwości, co jest bardzo trudne.
Funkcje przetwarzania sygnału, takie jak szyfrowanie i kompresja, są wykorzystywane w obwodach cyfrowych w celu zachowania poufności informacji.
Prawdopodobieństwo wystąpienia błędu jest zmniejszone dzięki zastosowaniu kodów wykrywania i korekcji błędów.
Aby uniknąć zagłuszania sygnału, stosowana jest technika rozproszonego widma.
Łączenie sygnałów cyfrowych za pomocą zwielokrotniania z podziałem czasu (TDM) jest łatwiejsze niż łączenie sygnałów analogowych za pomocą zwielokrotniania z podziałem częstotliwości (FDM).
Proces konfiguracji sygnałów cyfrowych jest łatwiejszy niż sygnałów analogowych.
Sygnały cyfrowe mogą być zapisywane i odzyskiwane wygodniej niż sygnały analogowe.
Wiele układów cyfrowych ma prawie powszechne techniki kodowania, dlatego podobne urządzenia mogą być używane do wielu celów.
Pojemność kanału jest efektywnie wykorzystywana przez sygnały cyfrowe.
Elementy komunikacji cyfrowej
Elementy, które tworzą system komunikacji cyfrowej, zostały przedstawione na poniższym schemacie blokowym dla ułatwienia zrozumienia.
Poniżej znajdują się sekcje systemu komunikacji cyfrowej.
Źródło
Źródłem może być plik analog sygnał. Example: Sygnał dźwiękowy
Przetwornik wejściowy
Jest to przetwornik, który pobiera fizyczne wejście i przetwarza je na sygnał elektryczny (Example: mikrofon). Ten blok również składa się z plikuanalog to digital przetwornik, w którym do dalszych procesów potrzebny jest sygnał cyfrowy.
Sygnał cyfrowy jest generalnie reprezentowany przez sekwencję binarną.
Source Encoder
Koder źródłowy kompresuje dane do minimalnej liczby bitów. Ten proces pomaga w efektywnym wykorzystaniu przepustowości. Usuwa nadmiarowe bity (niepotrzebne nadmiarowe bity, tj. Zera).
Koder kanałów
Koder kanału wykonuje kodowanie w celu korekcji błędów. Podczas transmisji sygnału, ze względu na szum w kanale, sygnał może zostać zmieniony, a zatem aby tego uniknąć, koder kanału dodaje kilka nadmiarowych bitów do przesyłanych danych. To są bity korygujące błędy.
Modulator cyfrowy
Sygnał do przesłania jest tu modulowany przez nośną. Sygnał jest również konwertowany na analogowy z sekwencji cyfrowej, aby mógł przejść przez kanał lub medium.
Kanał
Kanał lub medium umożliwia transmisję sygnału analogowego od końca nadajnika do końca odbiornika.
Demodulator cyfrowy
To pierwszy krok po stronie odbiornika. Odebrany sygnał jest demodulowany i ponownie konwertowany z analogowego na cyfrowy. Tutaj sygnał jest odtwarzany.
Dekoder kanałów
Dekoder kanału po wykryciu sekwencji dokonuje pewnych korekt błędów. Zniekształcenia, które mogą wystąpić podczas transmisji, są korygowane przez dodanie kilku nadmiarowych bitów. To dodanie bitów pomaga w całkowitym przywróceniu oryginalnego sygnału.
Dekoder źródłowy
Wynikowy sygnał jest ponownie przetwarzany na postać cyfrową przez próbkowanie i kwantyzację, dzięki czemu uzyskuje się czysty sygnał cyfrowy bez utraty informacji. Dekoder źródłowy odtwarza wyjście źródłowe.
Przetwornik wyjściowy
Jest to ostatni blok konwertujący sygnał do oryginalnej postaci fizycznej, która znajdowała się na wejściu nadajnika. Konwertuje sygnał elektryczny na wyjście fizyczne (Example: głośnik).
Sygnał wyjściowy
To jest wynik, który powstaje po całym procesie. Example - Odebrany sygnał dźwiękowy.
Jednostka ta zajmowała się wprowadzaniem, digitalizacją sygnałów, zaletami i elementami komunikacji cyfrowej. W kolejnych rozdziałach szczegółowo poznamy koncepcje komunikacji cyfrowej.