Komunikacja cyfrowa - kody linii
ZA line codejest kodem używanym do transmisji danych sygnału cyfrowego przez linię transmisyjną. Ten proces kodowania jest wybrany tak, aby uniknąć nakładania się i zniekształcania sygnału, takiego jak interferencja między symbolami.
Właściwości kodowania linii
Poniżej przedstawiono właściwości kodowania liniowego -
Ponieważ kodowanie ma na celu przesłanie większej liczby bitów w jednym sygnale, wykorzystywana szerokość pasma jest znacznie zmniejszona.
Dla danej przepustowości moc jest efektywnie wykorzystywana.
Prawdopodobieństwo błędu jest znacznie ograniczone.
Wykonywane jest wykrywanie błędów, a dwubiegunowy również ma możliwość korekcji.
Gęstość mocy jest bardzo korzystna.
Treść czasowa jest odpowiednia.
Długie sznurki 1s i 0s w celu zachowania przejrzystości.
Rodzaje kodowania linii
Istnieją 3 rodzaje kodowania linii
- Unipolar
- Polar
- Bi-polar
Sygnalizacja jednobiegunowa
Sygnalizacja jednobiegunowa jest również nazywana as On-Off Keying lub po prostu OOK.
Obecność impulsu oznacza a 1 a brak impulsu oznacza a 0.
Istnieją dwie odmiany sygnalizacji jednobiegunowej -
- Bez powrotu do zera (NRZ)
- Powrót do zera (RZ)
Unipolar Non-Return to Zero (NRZ)
W tego typu sygnalizacji jednobiegunowej wysoki w danych jest reprezentowany przez dodatni impuls nazywany as Mark, który ma czas trwania T0równy czasowi trwania bitu symbolu. Niski poziom danych wejściowych nie ma impulsu.
Poniższy rysunek wyraźnie to ilustruje.
![](https://post.nghiatu.com/assets/tutorial/digital_communication/images/nrz.jpg)
Advantages
Zalety Unipolar NRZ to -
- To jest proste.
- Wymagana jest mniejsza przepustowość.
Disadvantages
Wady Unipolar NRZ to -
Nie wykonano korekcji błędów.
Obecność składowych o niskiej częstotliwości może spowodować zanik sygnału.
Brak zegara.
Może wystąpić utrata synchronizacji (szczególnie w przypadku długich ciągów 1s i 0s).
Jednobiegunowy powrót do zera (RZ)
W tym typie sygnalizacji jednobiegunowej, wysoki w danych, chociaż reprezentowany przez Mark pulse, czas jego trwania T0jest krótszy niż czas trwania bitu symbolu. Połowa czasu trwania bitu pozostaje wysoka, ale natychmiast powraca do zera i pokazuje brak impulsu podczas pozostałej połowy czasu trwania bitu.
Jest to wyraźnie zrozumiałe na podstawie poniższego rysunku.
![](https://post.nghiatu.com/assets/tutorial/digital_communication/images/unipolar_return_to_zero.jpg)
Advantages
Zalety Unipolar RZ to -
- To jest proste.
- Linia widmowa obecna przy szybkości transmisji symboli może służyć jako zegar.
Disadvantages
Wady Unipolar RZ to -
- Brak korekcji błędów.
- Zajmuje dwukrotnie większą przepustowość niż unipolarny NRZ.
- Stłumienie sygnału jest powodowane w miejscach, w których sygnał jest niezerowy przy 0 Hz.
Sygnalizacja biegunowa
Istnieją dwie metody sygnalizacji biegunowej. Oni są -
- Polar NRZ
- Polar RZ
Polar NRZ
W tego typu sygnalizacji biegunowej wysoki poziom danych jest reprezentowany przez dodatni impuls, a niski w danych jest reprezentowany przez impuls ujemny. Poniższy rysunek dobrze to przedstawia.
![](https://post.nghiatu.com/assets/tutorial/digital_communication/images/polar_nrz.jpg)
Advantages
Zalety Polar NRZ to -
- To jest proste.
- Brak elementów o niskiej częstotliwości.
Disadvantages
Wady Polar NRZ to -
Brak korekcji błędów.
Brak zegara.
Spadek sygnału jest spowodowany w miejscach, w których sygnał jest niezerowy w 0 Hz.
Polar RZ
W tego typu sygnalizacji biegunowej, wysoki w danych, chociaż reprezentowany przez Mark pulse, czas jego trwania T0jest krótszy niż czas trwania bitu symbolu. Połowa czasu trwania bitu pozostaje wysoka, ale natychmiast powraca do zera i pokazuje brak impulsu podczas pozostałej połowy czasu trwania bitu.
Jednak dla wejścia Low, ujemny impuls reprezentuje dane, a poziom zerowy pozostaje taki sam przez drugą połowę czasu trwania bitu. Poniższy rysunek wyraźnie to ilustruje.
![](https://post.nghiatu.com/assets/tutorial/digital_communication/images/polar_rz.jpg)
Advantages
Zalety Polar RZ to -
- To jest proste.
- Brak elementów o niskiej częstotliwości.
Disadvantages
Wady Polar RZ to -
Brak korekcji błędów.
Brak zegara.
Zajmuje dwukrotnie większą przepustowość niż Polar NRZ.
Spadek sygnału jest spowodowany w miejscach, w których sygnał jest niezerowy w 0 Hz.
Sygnalizacja bipolarna
Jest to technika kodowania, która ma trzy poziomy napięcia, a mianowicie +, - i 0. Taki sygnał nazywa sięduo-binary signal.
Przykładem tego typu jest Alternate Mark Inversion (AMI). Dla1poziom napięcia przechodzi od + do - lub od - do +, na przemian 1smieć równą biegunowość. ZA0 będzie miał zerowy poziom napięcia.
Nawet w tej metodzie mamy dwa typy.
- Bipolarny NRZ
- Bipolarny RZ
Z dotychczas omówionych modeli poznaliśmy różnicę między NRZ a RZ. Tutaj też jest tak samo. Poniższy rysunek wyraźnie to ilustruje.
![](https://post.nghiatu.com/assets/tutorial/digital_communication/images/bipolar_signaling.jpg)
Powyższy rysunek ma zarówno przebiegi bipolarne NRZ, jak i RZ. Czas trwania impulsu i czas trwania bitu symbolu są równe w typie NRZ, podczas gdy czas trwania impulsu jest równy połowie czasu trwania bitu symbolu w typie RZ.
Zalety
Oto zalety -
To jest proste.
Brak elementów o niskiej częstotliwości.
Zajmuje niską przepustowość niż jednobiegunowe i polarne schematy NRZ.
Technika ta jest odpowiednia do transmisji przez linie sprzężone z prądem przemiennym, ponieważ nie występuje tutaj opadanie sygnału.
Jest w tym obecna możliwość wykrywania pojedynczego błędu.
Niedogodności
Oto wady -
- Brak zegara.
- Długie ciągi danych powodują utratę synchronizacji.
Gęstość widmowa mocy
Funkcja, która opisuje, w jaki sposób moc sygnału została rozłożona na różnych częstotliwościach w dziedzinie częstotliwości, nazywa się as Power Spectral Density (PSD).
PSD to transformata Fouriera autokorelacji (podobieństwo między obserwacjami). Ma postać prostokątnego impulsu.
![](https://post.nghiatu.com/assets/tutorial/digital_communication/images/power_spectral_density.jpg)
Wyprowadzenie PSD
Zgodnie z twierdzeniem Einsteina-Wienera-Khintchine'a, jeśli znana jest funkcja autokorelacji lub gęstość widmowa mocy procesu losowego, drugą można dokładnie znaleźć.
Stąd, aby otrzymać gęstość widmową mocy, użyjemy autokorelacji czasowej $ (R_x (\ tau)) $ sygnału mocy $ x (t) $, jak pokazano poniżej.
$ R_x (\ tau) = \ lim_ {T_p \ rightarrow \ infty} \ frac {1} {T_p} \ int _ {\ frac {{- T_p}} {2}} ^ {\ frac {T_p} {2}} x (t) x (t + \ tau) dt $
Ponieważ $ x (t) $ składa się z impulsów, $ R_x (\ tau) $ można zapisać jako
$ R_x (\ tau) = \ Frac {1} {T} \ Displaystyle \ suma \ limit_ {n = - \ infty} ^ \ infty R_n \ delta (\ tau - nT) $
Gdzie $ R_n = \ lim_ {N \ rightarrow \ infty} \ frac {1} {N} \ sum_ka_ka_ {k + n} $
Dowiadując się, że $ R_n = R _ {- n} $ dla rzeczywistych sygnałów, mamy
$ S_x (w) = \ Frac {1} {T} (R_0 + 2 \ Displaystyle \ suma \ limity_ {n = 1} ^ \ infty R_n \ cos nwT) $
Ponieważ filtr impulsowy ma widmo $ (w) \ leftrightarrow f (t) $, mamy
$ s_y (w) = \ mid F (w) \ mid ^ 2S_x (w) $
$ = \ Frac {\ mid F (w) \ mid ^ 2} {T} (\ Displaystyle \ sum \ limity_ {n = - \ infty} ^ \ infty R_ne ^ {- jnwT_ {b}}) $
$ = \ Frac {\ mid F (w) \ mid ^ 2} {T} (R_0 + 2 \ Displaystyle \ suma \ limity_ {n = 1} ^ \ infty R_n \ cos nwT) $
Stąd otrzymujemy równanie na gęstość widmową mocy. Korzystając z tego, możemy znaleźć PSD różnych kodów linii.