การสื่อสารแบบดิจิทัล - รหัสบรรทัด
ก line codeคือรหัสที่ใช้สำหรับการส่งข้อมูลของสัญญาณดิจิทัลผ่านสายส่ง กระบวนการเข้ารหัสนี้ถูกเลือกเพื่อหลีกเลี่ยงการทับซ้อนและการบิดเบือนของสัญญาณเช่นการรบกวนระหว่างสัญลักษณ์
คุณสมบัติของ Line Coding
ต่อไปนี้เป็นคุณสมบัติของการเข้ารหัสบรรทัด -
เนื่องจากการเข้ารหัสเสร็จสิ้นเพื่อให้ส่งบิตมากขึ้นบนสัญญาณเดียวแบนด์วิดท์ที่ใช้จะลดลงมาก
สำหรับแบนด์วิดท์ที่กำหนดจะใช้พลังงานอย่างมีประสิทธิภาพ
ความน่าจะเป็นของข้อผิดพลาดจะลดลงมาก
การตรวจจับข้อผิดพลาดเสร็จสิ้นแล้วและไบโพลาร์ก็มีความสามารถในการแก้ไขเช่นกัน
ความหนาแน่นของกำลังดีมาก
เนื้อหาเกี่ยวกับเวลานั้นเพียงพอ
สตริงยาวของ 1s และ 0s หลีกเลี่ยงเพื่อรักษาความโปร่งใส
ประเภทของ Line Coding
Line Coding มี 3 ประเภท
- Unipolar
- Polar
- Bi-polar
การส่งสัญญาณ Unipolar
การส่งสัญญาณ Unipolar เรียกอีกอย่างว่า On-Off Keying หรือเพียงแค่ OOK.
การปรากฏตัวของชีพจรแสดงถึง 1 และการไม่มีชีพจรแสดงถึง 0.
การส่งสัญญาณ Unipolar มีสองรูปแบบ -
- ไม่กลับสู่ศูนย์ (NRZ)
- กลับสู่ศูนย์ (RZ)
Unipolar Non-Return to Zero (NRZ)
ในการส่งสัญญาณแบบ unipolar ประเภทนี้ข้อมูลที่มีข้อมูลสูงจะแสดงด้วยพัลส์บวกที่เรียกว่า Markซึ่งมีระยะเวลา T0เท่ากับระยะเวลาบิตสัญลักษณ์ อินพุตข้อมูลต่ำไม่มีพัลส์
รูปต่อไปนี้แสดงให้เห็นอย่างชัดเจน
Advantages
ข้อดีของ Unipolar NRZ คือ -
- มันเป็นเรื่องง่าย
- ต้องการแบนด์วิดท์ที่น้อยกว่านี้
Disadvantages
ข้อเสียของ Unipolar NRZ คือ -
ไม่มีการแก้ไขข้อผิดพลาด
การมีส่วนประกอบความถี่ต่ำอาจทำให้สัญญาณขาดหาย
ไม่มีนาฬิกาอยู่
การสูญเสียการซิงโครไนซ์มีแนวโน้มที่จะเกิดขึ้น (โดยเฉพาะสำหรับสตริงที่ยาวของ 1s และ 0s).
Unipolar Return to Zero (RZ)
ในการส่งสัญญาณแบบ unipolar ประเภทนี้ข้อมูลสูงแม้ว่าจะแสดงด้วยไฟล์ Mark pulseระยะเวลาของมัน T0น้อยกว่าระยะเวลาบิตสัญลักษณ์ ครึ่งหนึ่งของระยะเวลาบิตยังคงสูง แต่จะกลับสู่ศูนย์ทันทีและแสดงการไม่มีพัลส์ในช่วงครึ่งเวลาที่เหลือของบิต
เป็นที่เข้าใจอย่างชัดเจนด้วยความช่วยเหลือของรูปต่อไปนี้
Advantages
ข้อดีของ Unipolar RZ คือ -
- มันเป็นเรื่องง่าย
- เส้นสเปกตรัมที่มีอัตราสัญลักษณ์สามารถใช้เป็นนาฬิกาได้
Disadvantages
ข้อเสียของ Unipolar RZ คือ -
- ไม่มีการแก้ไขข้อผิดพลาด
- ใช้แบนด์วิดท์เป็นสองเท่าของ unipolar NRZ
- การลดลงของสัญญาณเกิดขึ้นในสถานที่ที่สัญญาณไม่เป็นศูนย์ที่ 0 Hz
การส่งสัญญาณขั้วโลก
มีสองวิธีในการส่งสัญญาณขั้วโลก พวกเขาคือ -
- ขั้วโลก NRZ
- ขั้วโลก RZ
ขั้วโลก NRZ
ในการส่งสัญญาณโพลาร์ประเภทนี้ข้อมูลสูงจะแสดงด้วยพัลส์บวกในขณะที่ข้อมูลต่ำจะแสดงด้วยพัลส์ลบ รูปต่อไปนี้แสดงให้เห็นถึงหลุมนี้
Advantages
ข้อดีของ Polar NRZ คือ -
- มันเป็นเรื่องง่าย
- ไม่มีส่วนประกอบความถี่ต่ำอยู่
Disadvantages
ข้อเสียของ Polar NRZ คือ -
ไม่มีการแก้ไขข้อผิดพลาด
ไม่มีนาฬิกาอยู่
การลดลงของสัญญาณเกิดขึ้นในสถานที่ที่สัญญาณไม่เป็นศูนย์ที่ 0 Hz.
ขั้วโลก RZ
ในการส่งสัญญาณโพลาร์ประเภทนี้ข้อมูลสูงแม้ว่าจะแสดงด้วยไฟล์ Mark pulseระยะเวลาของมัน T0น้อยกว่าระยะเวลาบิตสัญลักษณ์ ครึ่งหนึ่งของระยะเวลาบิตยังคงสูง แต่จะกลับสู่ศูนย์ทันทีและแสดงการไม่มีพัลส์ในช่วงครึ่งเวลาที่เหลือของบิต
อย่างไรก็ตามสำหรับอินพุตต่ำพัลส์ลบจะแสดงถึงข้อมูลและระดับศูนย์จะยังคงเหมือนเดิมสำหรับอีกครึ่งหนึ่งของระยะเวลาบิต รูปต่อไปนี้แสดงให้เห็นอย่างชัดเจน
Advantages
ข้อดีของ Polar RZ คือ -
- มันเป็นเรื่องง่าย
- ไม่มีส่วนประกอบความถี่ต่ำอยู่
Disadvantages
ข้อเสียของ Polar RZ คือ -
ไม่มีการแก้ไขข้อผิดพลาด
ไม่มีนาฬิกาอยู่
ใช้แบนด์วิดท์สองเท่าของ Polar NRZ
การลดลงของสัญญาณเกิดขึ้นในสถานที่ที่สัญญาณไม่เป็นศูนย์ที่ 0 Hz.
สัญญาณสองขั้ว
นี่คือเทคนิคการเข้ารหัสที่มีแรงดันไฟฟ้าสามระดับคือ +, - และ 0. สัญญาณดังกล่าวเรียกว่าduo-binary signal.
ตัวอย่างของประเภทนี้คือ Alternate Mark Inversion (AMI). สำหรับ1ระดับแรงดันจะเปลี่ยนจาก + เป็น - หรือจาก - เป็น + โดยมีทางเลือกอื่น 1sจะมีขั้วเท่ากัน ก0 จะมีระดับแรงดันไฟฟ้าเป็นศูนย์
แม้ในวิธีนี้เรามีสองประเภท
- ไบโพลาร์ NRZ
- ไบโพลาร์ RZ
จากแบบจำลองที่กล่าวมาเราได้เรียนรู้ความแตกต่างระหว่าง NRZ และ RZ มันก็ไปในทางเดียวกันที่นี่เช่นกัน รูปต่อไปนี้แสดงให้เห็นอย่างชัดเจน
รูปด้านบนมีทั้งรูปคลื่น Bipolar NRZ และ RZ ระยะเวลาพัลส์และระยะเวลาบิตสัญลักษณ์เท่ากันในประเภท NRZ ในขณะที่ระยะเวลาพัลส์เป็นครึ่งหนึ่งของระยะเวลาบิตสัญลักษณ์ในประเภท RZ
ข้อดี
ต่อไปนี้เป็นข้อดี -
มันเป็นเรื่องง่าย
ไม่มีส่วนประกอบความถี่ต่ำอยู่
ใช้แบนด์วิดท์ต่ำกว่าโครงร่าง NRZ แบบ unipolar และ polar
เทคนิคนี้เหมาะสำหรับการส่งผ่านสาย AC คู่กันเนื่องจากสัญญาณจะไม่เกิดขึ้นที่นี่
ความสามารถในการตรวจจับข้อผิดพลาดเดียวมีอยู่ในสิ่งนี้
ข้อเสีย
ต่อไปนี้เป็นข้อเสีย -
- ไม่มีนาฬิกาอยู่
- สตริงข้อมูลที่ยาวทำให้สูญเสียการซิงโครไนซ์
ความหนาแน่นของสเปกตรัมกำลัง
ฟังก์ชันที่อธิบายถึงวิธีการกระจายพลังของสัญญาณที่ความถี่ต่างๆในโดเมนความถี่เรียกว่าเป็น Power Spectral Density (PSD).
PSD คือการแปลงฟูริเยร์ของความสัมพันธ์อัตโนมัติ (ความคล้ายคลึงกันระหว่างการสังเกต) มันอยู่ในรูปของพัลส์สี่เหลี่ยม
แหล่งที่มาของ PSD
ตามทฤษฎีบทของ Einstein-Wiener-Khintchine หากทราบฟังก์ชันสหสัมพันธ์อัตโนมัติหรือความหนาแน่นของสเปกตรัมกำลังของกระบวนการสุ่มก็จะพบอีกอย่างที่แน่นอน
ดังนั้นเพื่อให้ได้มาซึ่งความหนาแน่นของสเปกตรัมกำลังเราจะใช้เวลาสหสัมพันธ์อัตโนมัติ $ (R_x (\ tau)) $ ของสัญญาณไฟ $ x (t) $ ดังที่แสดงด้านล่าง
$ 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 $
เนื่องจาก $ x (t) $ ประกอบด้วยแรงกระตุ้น $ R_x (\ tau) $ จึงสามารถเขียนเป็น
$ R_x (\ tau) = \ frac {1} {T} \ displaystyle \ sum \ LIMIT_ {n = - \ infty} ^ \ infty R_n \ delta (\ tau - nT) $
โดยที่ $ R_n = \ lim_ {N \ rightarrow \ infty} \ frac {1} {N} \ sum_ka_ka_ {k + n} $
ทำความรู้จักกับ $ R_n = R _ {- n} $ สำหรับสัญญาณจริง
$ S_x (w) = \ frac {1} {T} (R_0 + 2 \ displaystyle \ sum \ LIMIT_ {n = 1} ^ \ infty R_n \ cos nwT) $
เนื่องจากตัวกรองพัลส์มีสเปกตรัมเป็น $ (w) \ leftrightarrow f (t) $ เราจึงมี
$ s_y (w) = \ mid F (w) \ mid ^ 2S_x (w) $
$ = \ frac {\ mid F (w) \ mid ^ 2} {T} (\ displaystyle \ sum \ LIMIT_ {n = - \ infty} ^ \ infty R_ne ^ {- jnwT_ {b}}) $
$ = \ frac {\ mid F (w) \ mid ^ 2} {T} (R_0 + 2 \ displaystyle \ sum \ LIMIT_ {n = 1} ^ \ infty R_n \ cos nwT) $
ดังนั้นเราจึงได้สมการสำหรับ Power Spectral Density เมื่อใช้สิ่งนี้เราจะพบ PSD ของรหัสบรรทัดต่างๆ