Методы кодирования данных

Encoding это процесс преобразования данных или заданной последовательности знаков, символов, алфавитов и т. д. в заданный формат для защищенной передачи данных. Decoding - это обратный процесс кодирования, который заключается в извлечении информации из преобразованного формата.

Кодирование данных

Кодирование - это процесс использования различных шаблонов уровней напряжения или тока для представления 1s и 0s цифровых сигналов на линии передачи.

Распространенными типами линейного кодирования являются униполярный, полярный, биполярный и манчестерский.

Методы кодирования

Техника кодирования данных делится на следующие типы в зависимости от типа преобразования данных.

  • Analog data to Analog signals - К этой категории относятся такие методы модуляции, как амплитудная модуляция, частотная модуляция и фазовая модуляция аналоговых сигналов.

  • Analog data to Digital signals- Этот процесс можно назвать оцифровкой, которая выполняется с помощью импульсно-кодовой модуляции (ИКМ). Следовательно, это не что иное, как цифровая модуляция. Как мы уже обсуждали, здесь важными факторами являются дискретизация и квантование. Дельта-модуляция дает лучший результат, чем PCM.

  • Digital data to Analog signals- К этой категории относятся такие методы модуляции, как амплитудная манипуляция (ASK), частотная манипуляция (FSK), фазовая манипуляция (PSK) и т. Д. Об этом мы поговорим в следующих главах.

  • Digital data to Digital signals- Это в этом разделе. Есть несколько способов сопоставить цифровые данные с цифровыми сигналами. Некоторые из них -

Без возврата к нулю (NRZ)

Коды NRZ имеют 1 для высокого уровня напряжения и 0для низкого уровня напряжения. Основное поведение кодов NRZ заключается в том, что уровень напряжения остается постоянным в течение битового интервала. Конец или начало бита не будут отображаться, и он будет поддерживать то же состояние напряжения, если значение предыдущего бита и значение текущего бита одинаковы.

На следующем рисунке поясняется концепция кодирования NRZ.

Если рассмотреть приведенный выше пример, поскольку существует длинная последовательность постоянного уровня напряжения и синхронизация часов может быть потеряна из-за отсутствия битового интервала, приемнику становится трудно различать 0 и 1.

Есть два варианта NRZ, а именно -

NRZ - L (NRZ - УРОВЕНЬ)

Изменение полярности сигнала происходит только тогда, когда входящий сигнал изменяется с 1 на 0 или с 0 на 1. Это то же самое, что и NRZ, однако первый бит входного сигнала должен иметь изменение полярности.

NRZ - I (NRZ - ПЕРЕВЕРНУТЫЙ)

Если 1происходит при входящем сигнале, затем происходит переход в начале битового интервала. Для0 при входящем сигнале переход в начале битового интервала отсутствует.

Коды NRZ имеют disadvantage что синхронизация часов передатчика с часами приемника полностью нарушается, когда есть строка 1s и 0s. Следовательно, требуется отдельная линия синхронизации.

Двухфазное кодирование

Уровень сигнала проверяется дважды для каждого времени бита, как вначале, так и в середине. Следовательно, тактовая частота вдвое превышает скорость передачи данных, и, следовательно, скорость модуляции также удваивается. Часы взяты из самого сигнала. Полоса пропускания, необходимая для этого кодирования, больше.

Есть два типа двухфазного кодирования.

  • Двухфазный Манчестер
  • Дифференциальный Манчестер

Двухфазный Манчестер

В этом типе кодирования переход выполняется в середине битового интервала. Переход для результирующего импульса происходит от высокого к низкому в середине интервала для входного бита 1. В то время как переход происходит от низкого к высокому для входного бита.0.

Дифференциальный Манчестер

В этом типе кодирования всегда происходит переход в середине битового интервала. Если в начале битового интервала происходит переход, то входной бит0. Если в начале битового интервала переход не происходит, то входной бит1.

На следующем рисунке показаны формы сигналов NRZ-L, NRZ-I, двухфазного манчестерского и дифференциального манчестерского кодирования для различных цифровых входов.

Блочное кодирование

Среди типов блочного кодирования самыми известными являются кодирование 4B / 5B и кодирование 8B / 6T. Количество битов обрабатывается разными способами в обоих этих процессах.

Кодирование 4B / 5B

В манчестерском кодировании для отправки данных требуются часы с двойной скоростью, а не кодирование NRZ. Здесь, как следует из названия, 4 бита кода отображаются в 5 бит с минимальным количеством1 биты в группе.

Проблема синхронизации часов в кодировке NRZ-I устраняется путем назначения эквивалентного слова из 5 бит вместо каждого блока из 4 последовательных битов. Эти 5-битные слова заранее определены в словаре.

Основная идея выбора 5-битного кода заключается в том, что он должен иметь one leading 0 и он должен иметь no more than two trailing 0s. Следовательно, эти слова выбираются так, чтобы на каждый блок битов приходилось две транзакции.

Кодирование 8B / 6T

Мы использовали два уровня напряжения для передачи одного бита по одному сигналу. Но если мы используем более трех уровней напряжения, мы можем отправлять больше бит на сигнал.

Например, если для представления 8 бит в одном сигнале используются 6 уровней напряжения, то такое кодирование называется кодированием 8B / 6T. Следовательно, в этом методе у нас есть 729 (3 ^ 6) комбинаций для сигналов и 256 (2 ^ 8) комбинаций для битов.

Эти методы в основном используются для преобразования цифровых данных в цифровые сигналы путем их сжатия или кодирования для надежной передачи данных.