Técnicas de codificação de dados
Encoding é o processo de converter os dados ou uma determinada sequência de caracteres, símbolos, alfabetos, etc., em um formato especificado, para a transmissão segura de dados. Decoding é o processo reverso de codificação, que consiste em extrair as informações do formato convertido.
Codificação de Dados
Codificação é o processo de usar vários padrões de níveis de tensão ou corrente para representar 1s e 0s dos sinais digitais no link de transmissão.
Os tipos comuns de codificação de linha são Unipolar, Polar, Bipolar e Manchester.
Técnicas de Codificação
A técnica de codificação de dados é dividida nos seguintes tipos, dependendo do tipo de conversão de dados.
Analog data to Analog signals - As técnicas de modulação, como Modulação de Amplitude, Modulação de Frequência e Modulação de Fase de sinais analógicos, caem nesta categoria.
Analog data to Digital signals- Este processo pode ser denominado como digitalização, que é feita por Pulse Code Modulation (PCM). Portanto, nada mais é do que modulação digital. Como já discutimos, amostragem e quantização são os fatores importantes para isso. A modulação delta oferece uma saída melhor do que o PCM.
Digital data to Analog signals- As técnicas de modulação, como Amplitude Shift Keying (ASK), Frequency Shift Keying (FSK), Phase Shift Keying (PSK), etc., se enquadram nesta categoria. Isso será discutido em capítulos subsequentes.
Digital data to Digital signals- Estão nesta seção. Existem várias maneiras de mapear dados digitais para sinais digitais. Alguns deles são -
Sem Retorno a Zero (NRZ)
Códigos NRZ tem 1 para o nível de alta tensão e 0para nível de baixa tensão. O principal comportamento dos códigos NRZ é que o nível de tensão permanece constante durante o intervalo de bits. O fim ou início de um bit não será indicado e manterá o mesmo estado de tensão, se o valor do bit anterior e o valor do bit atual forem iguais.
A figura a seguir explica o conceito de codificação NRZ.
Se o exemplo acima for considerado, como há uma longa sequência de nível de tensão constante e a sincronização do relógio pode ser perdida devido à ausência de intervalo de bits, torna-se difícil para o receptor diferenciar entre 0 e 1.
Existem duas variações na NRZ, a saber -
NRZ - L (NRZ - LEVEL)
Há uma mudança na polaridade do sinal, somente quando o sinal de entrada muda de 1 para 0 ou de 0 para 1. É o mesmo que NRZ, porém, o primeiro bit do sinal de entrada deve ter uma mudança de polaridade.
NRZ - I (NRZ - INVERTIDO)
Se um 1ocorre no sinal de entrada, então ocorre uma transição no início do intervalo de bits. Para0 no sinal de entrada, não há transição no início do intervalo de bits.
Os códigos NRZ têm um disadvantage que a sincronização do relógio do transmissor com o relógio do receptor fica completamente perturbada, quando há uma seqüência de 1s e 0s. Portanto, uma linha de relógio separada deve ser fornecida.
Codificação bifásica
O nível do sinal é verificado duas vezes a cada bit, tanto no início quanto no meio. Conseqüentemente, a taxa de clock é o dobro da taxa de transferência de dados e, portanto, a taxa de modulação também é duplicada. O relógio é obtido do próprio sinal. A largura de banda necessária para esta codificação é maior.
Existem dois tipos de codificação bifásica.
- Manchester bifásico
- Manchester diferencial
Manchester bifásico
Nesse tipo de codificação, a transição é feita no meio do intervalo de bits. A transição para o pulso resultante é de Alto para Baixo no meio do intervalo, para o bit de entrada 1. Enquanto a transição é de Baixo para Alto para o bit de entrada0.
Manchester diferencial
Nesse tipo de codificação, sempre ocorre uma transição no meio do intervalo de bits. Se ocorrer uma transição no início do intervalo de bits, o bit de entrada é0. Se nenhuma transição ocorrer no início do intervalo de bits, o bit de entrada é1.
A figura a seguir ilustra as formas de onda da codificação NRZ-L, NRZ-I, Manchester bifásica e Manchester diferencial para diferentes entradas digitais.
Codificação de Bloco
Dentre os tipos de codificação em bloco, as mais conhecidas são a codificação 4B / 5B e a codificação 8B / 6T. O número de bits é processado de maneiras diferentes, em ambos os processos.
Codificação 4B / 5B
Na codificação Manchester, para enviar os dados, os relógios com velocidade dupla são necessários, em vez da codificação NRZ. Aqui, como o nome indica, 4 bits de código são mapeados com 5 bits, com um número mínimo de1 bits no grupo.
O problema de sincronização do relógio na codificação NRZ-I é evitado atribuindo uma palavra equivalente de 5 bits no lugar de cada bloco de 4 bits consecutivos. Essas palavras de 5 bits são predeterminadas em um dicionário.
A ideia básica de selecionar um código de 5 bits é que ele deve ter one leading 0 e deveria ter no more than two trailing 0s. Portanto, essas palavras são escolhidas de forma que duas transações ocorram por bloco de bits.
Codificação 8B / 6T
Usamos dois níveis de voltagem para enviar um único bit sobre um único sinal. Mas se usarmos mais de 3 níveis de tensão, podemos enviar mais bits por sinal.
Por exemplo, se 6 níveis de voltagem são usados para representar 8 bits em um único sinal, essa codificação é denominada codificação 8B / 6T. Portanto, neste método, temos até 729 (3 ^ 6) combinações para sinais e 256 (2 ^ 8) combinações para bits.
Essas são as técnicas mais usadas para converter dados digitais em sinais digitais, comprimindo ou codificando-os para uma transmissão confiável de dados.