การสื่อสารดิจิทัล - เทคนิค
มีเทคนิคบางอย่างที่ปูเส้นทางพื้นฐานไปสู่กระบวนการสื่อสารดิจิทัล สำหรับสัญญาณที่จะแปลงเป็นดิจิทัลเรามีเทคนิคการสุ่มตัวอย่างและการหาปริมาณ
เรามี LPC และเทคนิคการมัลติเพล็กซ์แบบดิจิทัลเพื่อให้พวกเขาแสดงทางคณิตศาสตร์ เทคนิคการมอดูเลตแบบดิจิทัลเหล่านี้จะกล่าวถึงเพิ่มเติม
Linear Predictive Coding
Linear Predictive Coding (LPC)เป็นเครื่องมือที่แสดงถึงสัญญาณเสียงพูดดิจิทัลในรูปแบบการทำนายเชิงเส้น ส่วนใหญ่จะใช้ในการประมวลผลสัญญาณเสียงการสังเคราะห์เสียงการรู้จำเสียง ฯลฯ
การทำนายเชิงเส้นอาศัยแนวคิดที่ว่าตัวอย่างปัจจุบันเป็นไปตามการรวมเชิงเส้นของตัวอย่างในอดีต การวิเคราะห์จะประเมินค่าของสัญญาณเวลาที่ไม่ต่อเนื่องเป็นฟังก์ชันเชิงเส้นของตัวอย่างก่อนหน้านี้
ซองสเปกตรัมจะแสดงในรูปแบบบีบอัดโดยใช้ข้อมูลของแบบจำลองการทำนายเชิงเส้น สิ่งนี้สามารถแทนค่าทางคณิตศาสตร์ได้เป็น -
$ s (n) = \ displaystyle \ sum \ LIMIT_ {k = 1} ^ p \ alpha_k s (n - k) $ สำหรับค่าบางค่าของ p และ αk
ที่ไหน
s(n) คือตัวอย่างคำพูดปัจจุบัน
k เป็นตัวอย่างเฉพาะ
p คือค่าล่าสุด
αk เป็นตัวทำนายร่วมที่มีประสิทธิภาพ
s(n - k) คือตัวอย่างคำพูดก่อนหน้านี้
สำหรับ LPC ค่าประสิทธิภาพร่วมของตัวทำนายจะถูกกำหนดโดยการลดผลรวมของความแตกต่างกำลังสอง (ในช่วงเวลา จำกัด ) ระหว่างตัวอย่างเสียงพูดจริงกับค่าที่คาดการณ์เชิงเส้น
นี่เป็นวิธีที่มีประโยชน์มากสำหรับ encoding speechในอัตราบิตต่ำ วิธี LPC ใกล้เคียงกับไฟล์Fast Fourier Transform (FFT) วิธี.
มัลติเพล็กซ์
Multiplexingเป็นกระบวนการรวมสัญญาณหลายสัญญาณเป็นสัญญาณเดียวผ่านสื่อที่ใช้ร่วมกัน สัญญาณเหล่านี้หากเป็นแบบอะนาล็อกกระบวนการนี้จะเรียกว่าเป็นanalog multiplexing. หากสัญญาณดิจิทัลเป็นมัลติเพล็กซ์จะเรียกว่าเป็นdigital multiplexing.
การมัลติเพล็กซ์ได้รับการพัฒนาขึ้นครั้งแรกในระบบโทรศัพท์ สัญญาณจำนวนหนึ่งถูกรวมเข้าด้วยกันเพื่อส่งผ่านสายเคเบิลเส้นเดียว กระบวนการมัลติเพล็กซ์แบ่งช่องทางการสื่อสารออกเป็นช่องทางตรรกะหลายช่องโดยแบ่งช่องสัญญาณแต่ละช่องสำหรับสัญญาณข้อความหรือสตรีมข้อมูลที่จะถ่ายโอน อุปกรณ์ที่ทำมัลติเพล็กซ์สามารถเรียกได้ว่าเป็นไฟล์MUX. กระบวนการย้อนกลับคือการแยกจำนวนช่องสัญญาณออกจากช่องหนึ่งซึ่งทำที่เครื่องรับเรียกว่าเป็นde-multiplexing. อุปกรณ์ที่ทำ de-multiplexing เรียกว่าเป็นDEMUX.
ตัวเลขต่อไปนี้แสดงถึง MUX และ DEMUX การใช้งานหลักอยู่ในด้านการสื่อสาร
ประเภทของ Multiplexers
มัลติเพล็กเซอร์ส่วนใหญ่มีสองประเภท ได้แก่ อนาล็อกและดิจิตอล พวกเขาแบ่งออกเป็น FDM, WDM และ TDM เพิ่มเติม รูปต่อไปนี้ให้แนวคิดโดยละเอียดเกี่ยวกับการจำแนกประเภทนี้
จริงๆแล้วเทคนิคการมัลติเพล็กซ์มีหลายประเภท จากทั้งหมดนี้เรามีประเภทหลักที่มีการจำแนกประเภททั่วไปดังที่กล่าวถึงในรูปด้านบน
มัลติเพล็กซ์แบบอนาล็อก
เทคนิคการมัลติเพล็กซ์แบบอะนาล็อกเกี่ยวข้องกับสัญญาณที่มีลักษณะเป็นอนาล็อก สัญญาณแอนะล็อกถูกมัลติเพล็กซ์ตามความถี่ (FDM) หรือความยาวคลื่น (WDM)
การมัลติเพล็กซ์แบบแบ่งความถี่ (FDM)
ในการมัลติเพล็กซ์แบบอะนาล็อกเทคนิคที่ใช้มากที่สุดคือ Frequency Division Multiplexing (FDM). เทคนิคนี้ใช้ความถี่ต่างๆเพื่อรวมสตรีมข้อมูลเพื่อส่งไปยังสื่อการสื่อสารเป็นสัญญาณเดียว
Example - เครื่องส่งโทรทัศน์แบบดั้งเดิมซึ่งส่งช่องสัญญาณจำนวนมากผ่านสายเคเบิลเส้นเดียวใช้ FDM
การแบ่งส่วนความยาวคลื่นมัลติเพล็กซ์ (WDM)
การมัลติเพล็กซ์แบบหารความยาวคลื่นเป็นเทคนิคอะนาล็อกซึ่งสตรีมข้อมูลจำนวนมากที่มีความยาวคลื่นต่างกันจะถูกส่งไปในสเปกตรัมของแสง ถ้าความยาวคลื่นเพิ่มขึ้นความถี่ของสัญญาณจะลดลง กprism ซึ่งสามารถเปลี่ยนความยาวคลื่นที่แตกต่างกันให้เป็นเส้นเดียวสามารถใช้ที่เอาต์พุตของ MUX และอินพุตของ DEMUX
Example - การสื่อสารด้วยใยแก้วนำแสงใช้เทคนิค WDM เพื่อรวมความยาวคลื่นที่แตกต่างกันให้เป็นแสงเดียวสำหรับการสื่อสาร
Digital Multiplexing
คำว่าดิจิทัลหมายถึงบิตของข้อมูลที่ไม่ต่อเนื่อง ดังนั้นข้อมูลที่มีอยู่จึงอยู่ในรูปแบบของเฟรมหรือแพ็กเก็ตซึ่งไม่ต่อเนื่อง
การมัลติเพล็กซ์แบบแบ่งเวลา (TDM)
ใน TDM กรอบเวลาจะแบ่งออกเป็นช่วงเวลา เทคนิคนี้ใช้ในการส่งสัญญาณผ่านช่องทางการสื่อสารเดียวโดยการจัดสรรหนึ่งช่องสำหรับแต่ละข้อความ
TDM ทุกประเภทหลัก ๆ คือ TDM แบบซิงโครนัสและอะซิงโครนัส
TDM แบบซิงโครนัส
ใน Synchronous TDM อินพุตจะเชื่อมต่อกับเฟรม ถ้ามี 'n'จำนวนการเชื่อมต่อจากนั้นเฟรมจะแบ่งออกเป็น'n' ช่วงเวลา. มีการจัดสรรสล็อตหนึ่งช่องสำหรับแต่ละสายอินพุต
ในเทคนิคนี้อัตราการสุ่มตัวอย่างเป็นเรื่องปกติสำหรับสัญญาณทั้งหมดดังนั้นจึงได้รับอินพุตนาฬิกาเดียวกัน MUX จะจัดสรรสล็อตเดียวกันให้กับอุปกรณ์แต่ละเครื่องตลอดเวลา
TDM แบบอะซิงโครนัส
ใน Asynchronous TDM อัตราการสุ่มตัวอย่างจะแตกต่างกันสำหรับแต่ละสัญญาณและไม่จำเป็นต้องใช้นาฬิกาทั่วไป หากอุปกรณ์ที่กำหนดสำหรับช่องเวลาไม่ส่งข้อมูลใด ๆ และไม่ได้ใช้งานช่องนั้นจะถูกจัดสรรให้กับอุปกรณ์อื่นซึ่งแตกต่างจากซิงโครนัส TDM ประเภทนี้ใช้ในเครือข่ายโหมดถ่ายโอนแบบอะซิงโครนัส
รีเจนเนอเรเตอร์รีพีทเตอร์
เพื่อให้ระบบการสื่อสารใด ๆ มีความน่าเชื่อถือควรส่งและรับสัญญาณอย่างมีประสิทธิภาพโดยไม่มีการสูญเสียใด ๆ คลื่น PCM หลังจากส่งผ่านช่องสัญญาณจะบิดเบี้ยวเนื่องจากสัญญาณรบกวนที่นำมาจากช่องสัญญาณ
ชีพจรกำเนิดใหม่เมื่อเทียบกับชีพจรดั้งเดิมและชีพจรที่ได้รับจะเป็นดังแสดงในรูปต่อไปนี้
สำหรับการสร้างสัญญาณที่ดีขึ้นวงจรที่เรียกว่า as regenerative repeaterถูกว่าจ้างในเส้นทางก่อนเครื่องรับ สิ่งนี้ช่วยในการกู้คืนสัญญาณจากการสูญเสียที่เกิดขึ้น ต่อไปนี้คือการแสดงแผนภาพ
ซึ่งประกอบด้วยอีควอไลเซอร์พร้อมกับแอมพลิฟายเออร์วงจรจับเวลาและอุปกรณ์ตัดสินใจ การทำงานของแต่ละส่วนประกอบมีรายละเอียดดังนี้
อีควอไลเซอร์
ช่องสัญญาณสร้างความกว้างและความผิดเพี้ยนของเฟสให้กับสัญญาณ นี่เป็นเพราะลักษณะการส่งสัญญาณของช่องสัญญาณ วงจรอีควอไลเซอร์จะชดเชยการสูญเสียเหล่านี้โดยการสร้างพัลส์ที่ได้รับ
วงจรเวลา
เพื่อให้ได้เอาต์พุตที่มีคุณภาพควรทำการสุ่มตัวอย่างพัลส์โดยที่อัตราส่วนสัญญาณต่อเสียงรบกวน (SNR) สูงสุด เพื่อให้ได้การสุ่มตัวอย่างที่สมบูรณ์แบบนี้การฝึกพัลส์เป็นระยะจะต้องได้มาจากพัลส์ที่ได้รับซึ่งทำโดยวงจรจับเวลา
ดังนั้นวงจรจับเวลาจึงจัดสรรช่วงเวลาสำหรับการสุ่มตัวอย่างที่ SNR สูงผ่านพัลส์ที่ได้รับ
อุปกรณ์การตัดสินใจ
วงจรจับเวลากำหนดเวลาในการสุ่มตัวอย่าง อุปกรณ์การตัดสินใจเปิดใช้งานในช่วงเวลาสุ่มตัวอย่างเหล่านี้ อุปกรณ์การตัดสินใจจะตัดสินผลลัพธ์โดยพิจารณาจากความกว้างของพัลส์เชิงปริมาณและสัญญาณรบกวนเกินค่าที่กำหนดไว้ล่วงหน้าหรือไม่
นี่เป็นเทคนิคบางส่วนที่ใช้ในการสื่อสารดิจิทัล มีเทคนิคสำคัญอื่น ๆ ที่ต้องเรียนรู้เรียกว่าเป็นเทคนิคการเข้ารหัสข้อมูล ให้เราเรียนรู้เกี่ยวกับพวกเขาในบทต่อ ๆ ไปหลังจากดูรหัสบรรทัดแล้ว