Techniki kodowania danych

Encoding jest procesem przekształcania danych lub określonej sekwencji znaków, symboli, alfabetów itp. na określony format w celu bezpiecznego przesyłania danych. Decoding jest odwrotnym procesem kodowania, który polega na wyodrębnieniu informacji z przekonwertowanego formatu.

Kodowanie danych

Kodowanie to proces wykorzystujący różne wzorce poziomów napięcia lub prądu do przedstawienia 1s i 0s sygnałów cyfrowych w łączu transmisyjnym.

Typowe typy kodowania linii to unipolarne, polarne, bipolarne i Manchester.

Techniki kodowania

Technika kodowania danych dzieli się na następujące typy, w zależności od typu konwersji danych.

Analog data to Analog signals - Techniki modulacji, takie jak modulacja amplitudy, modulacja częstotliwości i modulacja fazy sygnałów analogowych, należą do tej kategorii.
Analog data to Digital signals- Ten proces można nazwać digitalizacją, która jest wykonywana przez modulację impulsową (PCM). Stąd to nic innego jak modulacja cyfrowa. Jak już omówiliśmy, próbkowanie i kwantyzacja są ważnymi czynnikami. Modulacja delta zapewnia lepszą wydajność niż PCM.
Digital data to Analog signals- Techniki modulacji, takie jak kluczowanie z przesunięciem amplitudy (ASK), kluczowanie z przesunięciem częstotliwości (FSK), kluczowanie z przesunięciem fazy (PSK) itp., Mieszczą się w tej kategorii. Zostaną one omówione w kolejnych rozdziałach.
Digital data to Digital signals- Są w tej sekcji. Istnieje kilka sposobów odwzorowania danych cyfrowych na sygnały cyfrowe. Niektóre z nich to -

Bez powrotu do zera (NRZ)

Kody NRZ mają 1 dla poziomu wysokiego napięcia i 0dla niskiego poziomu napięcia. Głównym zachowaniem kodów NRZ jest to, że poziom napięcia pozostaje stały podczas interwału bitów. Koniec lub początek bitu nie zostanie wskazany i będzie utrzymywał ten sam stan napięcia, jeśli wartość poprzedniego bitu i wartość obecnego bitu będą takie same.

Poniższy rysunek wyjaśnia koncepcję kodowania NRZ.

Jeśli weźmie się pod uwagę powyższy przykład, ponieważ występuje długa sekwencja stałego poziomu napięcia i synchronizacja zegara może zostać utracona z powodu braku interwału bitów, odbiornikowi trudno będzie odróżnić od 0 do 1.

Istnieją dwie odmiany NRZ, a mianowicie -

NRZ - L (NRZ - POZIOM)

Zmiana polaryzacji sygnału następuje tylko wtedy, gdy przychodzący sygnał zmienia się z 1 na 0 lub z 0 na 1. Jest to to samo co NRZ, jednak pierwszy bit sygnału wejściowego powinien mieć zmianę polaryzacji.

NRZ - I (NRZ - ODWRÓCONY)

Jeśli 1występuje przy przychodzącym sygnale, następnie następuje przejście na początku przedziału bitowego. Dla0 przy przychodzącym sygnale nie ma przejścia na początku przedziału bitowego.

Kody NRZ mają rozszerzenie disadvantage że synchronizacja zegara nadajnika z zegarem odbiornika zostaje całkowicie zakłócona, gdy występuje ciąg 1s i 0s. W związku z tym należy zapewnić oddzielną linię zegarową.

Kodowanie dwufazowe

Poziom sygnału jest sprawdzany dwukrotnie dla każdego czasu bitu, zarówno początkowo, jak iw środku. W związku z tym częstotliwość taktowania jest dwukrotnie większa od szybkości przesyłania danych, a zatem szybkość modulacji jest również podwojona. Zegar jest pobierany z samego sygnału. Szerokość pasma wymagana do tego kodowania jest większa.

Istnieją dwa rodzaje kodowania dwufazowego.

Dwufazowy Manchester
Różnicowy Manchester

Dwufazowy Manchester

W tego rodzaju kodowaniu przejście odbywa się w środku przedziału bitowego. Przejście dla wynikowego impulsu następuje z wysokiego na niski w środku interwału, dla bitu wejściowego 1. Podczas gdy przejście jest z niskiego na wysoki dla bitu wejściowego0.

Różnicowy Manchester

W tego typu kodowaniu zawsze występuje przejście w środku przedziału bitowego. Jeśli na początku przedziału bitowego występuje przejście, to bit wejściowy jest0. Jeśli na początku przedziału bitowego nie ma przejścia, to bit wejściowy jest1.

Poniższy rysunek ilustruje przebiegi kodowania NRZ-L, NRZ-I, dwufazowego Manchesteru i różnicowego Manchesteru dla różnych wejść cyfrowych.

Kodowanie blokowe

Wśród typów kodowania blokowego znane są kodowanie 4B / 5B i kodowanie 8B / 6T. Liczba bitów jest przetwarzana na różne sposoby w obu tych procesach.

Kodowanie 4B / 5B

W kodowaniu Manchester do wysłania danych wymagane są zegary z podwójną prędkością zamiast kodowania NRZ. Tutaj, jak sama nazwa wskazuje, 4 bity kodu są mapowane na 5 bitów, przy minimalnej liczbie1 bity w grupie.

Problem synchronizacji zegara w kodowaniu NRZ-I unika się przez przypisanie równoważnego słowa 5 bitów w miejsce każdego bloku 4 kolejnych bitów. Te 5-bitowe słowa są z góry określone w słowniku.

Podstawową ideą wyboru 5-bitowego kodu jest to, że powinien one leading 0 i powinien no more than two trailing 0s. Stąd te słowa są tak dobrane, że na jeden blok bitów mają miejsce dwie transakcje.

Kodowanie 8B / 6T

Użyliśmy dwóch poziomów napięcia, aby przesłać jeden bit przez pojedynczy sygnał. Ale jeśli użyjemy więcej niż 3 poziomów napięcia, możemy wysłać więcej bitów na sygnał.

Na przykład, jeśli 6 poziomów napięcia jest używanych do reprezentowania 8 bitów w pojedynczym sygnale, wówczas takie kodowanie określa się jako kodowanie 8B / 6T. Stąd w tej metodzie mamy aż 729 (3 ^ 6) kombinacji sygnału i 256 (2 ^ 8) kombinacji bitów.

Są to techniki najczęściej używane do konwersji danych cyfrowych na sygnały cyfrowe poprzez ich kompresję lub kodowanie w celu niezawodnego przesyłania danych.