Kỹ thuật mã hóa dữ liệu
Encoding là quá trình chuyển đổi dữ liệu hoặc một chuỗi ký tự, ký hiệu, bảng chữ cái, v.v., thành một định dạng xác định, để truyền dữ liệu một cách an toàn. Decoding là quá trình ngược lại của mã hóa nhằm trích xuất thông tin từ định dạng được chuyển đổi.
Mã hóa dữ liệu
Mã hóa là quá trình sử dụng các mẫu khác nhau của các mức điện áp hoặc dòng điện để biểu diễn 1s và 0s của các tín hiệu số trên đường truyền.
Các loại mã hóa dòng phổ biến là Đơn cực, Cực, Lưỡng cực và Manchester.
Kỹ thuật mã hóa
Kỹ thuật mã hóa dữ liệu được chia thành các loại sau, tùy thuộc vào loại chuyển đổi dữ liệu.
Analog data to Analog signals - Các kỹ thuật điều chế như Điều chế biên độ, Điều chế tần số và Điều chế pha của tín hiệu tương tự, thuộc loại này.
Analog data to Digital signals- Quá trình này có thể được gọi là số hóa, được thực hiện bởi Điều chế mã xung (PCM). Do đó, nó không là gì ngoài điều chế kỹ thuật số. Như chúng ta đã thảo luận, lấy mẫu và lượng tử hóa là những yếu tố quan trọng trong việc này. Điều chế Delta cho đầu ra tốt hơn PCM.
Digital data to Analog signals- Các kỹ thuật điều chế như Chìa khóa dịch chuyển biên độ (ASK), Chìa khóa dịch chuyển tần số (FSK), Chìa khóa dịch chuyển pha (PSK), v.v., thuộc loại này. Những điều này sẽ được thảo luận trong các chương tiếp theo.
Digital data to Digital signals- Những thứ này nằm trong phần này. Có một số cách để ánh xạ dữ liệu kỹ thuật số sang tín hiệu kỹ thuật số. Một số trong số họ là -
Non Return to Zero (NRZ)
NRZ Codes có 1 cho mức điện áp cao và 0đối với cấp điện áp thấp. Hành vi chính của mã NRZ là mức điện áp không đổi trong khoảng thời gian bit. Kết thúc hoặc bắt đầu của một bit sẽ không được chỉ ra và nó sẽ duy trì trạng thái điện áp giống nhau, nếu giá trị của bit trước đó và giá trị của bit hiện tại giống nhau.
Hình sau giải thích khái niệm mã hóa NRZ.
Nếu ví dụ trên được xem xét, vì có một chuỗi dài mức điện áp không đổi và đồng bộ hóa xung nhịp có thể bị mất do không có khoảng bit, máy thu sẽ khó phân biệt giữa 0 và 1.
Có hai biến thể trong NRZ là -
NRZ - L (NRZ - LEVEL)
Có sự thay đổi về cực của tín hiệu, chỉ khi tín hiệu đến thay đổi từ 1 sang 0 hoặc từ 0 sang 1. Nó giống như NRZ, tuy nhiên, bit đầu tiên của tín hiệu đầu vào phải có sự thay đổi phân cực.
NRZ - I (NRZ - INVERTED)
Nếu một 1xảy ra ở tín hiệu đến, sau đó xảy ra quá trình chuyển đổi ở đầu khoảng bit. Cho một0 ở tín hiệu đến, không có chuyển tiếp ở đầu khoảng bit.
Mã NRZ có disadvantage rằng sự đồng bộ hóa của đồng hồ máy phát với đồng hồ máy thu bị xáo trộn hoàn toàn, khi có một chuỗi 1s và 0s. Do đó, cần phải cung cấp một dòng đồng hồ riêng.
Mã hóa hai pha
Mức tín hiệu được kiểm tra hai lần cho mỗi thời gian bit, cả ban đầu và ở giữa. Do đó, tốc độ xung nhịp cao gấp đôi tốc độ truyền dữ liệu và do đó tốc độ điều chế cũng tăng gấp đôi. Đồng hồ được lấy từ chính tín hiệu. Băng thông cần thiết cho việc mã hóa này lớn hơn.
Có hai loại mã hóa hai pha.
- Bi-phase Manchester
- Manchester khác biệt
Bi-phase Manchester
Trong kiểu mã hóa này, quá trình chuyển đổi được thực hiện ở giữa khoảng thời gian bit. Sự chuyển đổi cho xung kết quả là từ Cao xuống Thấp ở giữa khoảng thời gian, đối với bit đầu vào 1. Trong khi quá trình chuyển đổi từ Thấp sang Cao cho bit đầu vào0.
Manchester khác biệt
Trong kiểu mã hóa này, luôn luôn xảy ra sự chuyển đổi ở giữa khoảng bit. Nếu xảy ra quá trình chuyển đổi ở đầu khoảng bit, thì bit đầu vào là0. Nếu không có quá trình chuyển đổi nào xảy ra ở đầu khoảng bit, thì bit đầu vào là1.
Hình sau đây minh họa các dạng sóng của mã hóa NRZ-L, NRZ-I, Bi-phase Manchester và Differential Manchester cho các đầu vào kỹ thuật số khác nhau.
Mã hóa khối
Trong số các loại mã hóa khối, những loại nổi tiếng là mã hóa 4B / 5B và mã hóa 8B / 6T. Số lượng bit được xử lý theo các cách khác nhau, trong cả hai quá trình này.
Mã hóa 4B / 5B
Trong mã hóa Manchester, để gửi dữ liệu, cần có đồng hồ với tốc độ gấp đôi chứ không phải mã hóa NRZ. Ở đây, như tên của nó, 4 bit mã được ánh xạ với 5 bit, với số lượng tối thiểu là1 bit trong nhóm.
Vấn đề đồng bộ hóa xung nhịp trong mã hóa NRZ-I được tránh bằng cách gán một từ tương đương gồm 5 bit vào vị trí của mỗi khối gồm 4 bit liên tiếp. Các từ 5-bit này được xác định trước trong từ điển.
Ý tưởng cơ bản của việc chọn mã 5 bit là nó phải có one leading 0 và nó nên có no more than two trailing 0s. Do đó, những từ này được chọn sao cho hai giao dịch diễn ra trên mỗi khối bit.
Mã hóa 8B / 6T
Chúng tôi đã sử dụng hai mức điện áp để gửi một bit qua một tín hiệu. Nhưng nếu chúng ta sử dụng nhiều hơn 3 mức điện áp, chúng ta có thể gửi nhiều bit hơn cho mỗi tín hiệu.
Ví dụ, nếu 6 mức điện áp được sử dụng để biểu diễn 8 bit trên một tín hiệu, thì mã hóa như vậy được gọi là mã hóa 8B / 6T. Do đó, trong phương pháp này, chúng ta có tới 729 (3 ^ 6) kết hợp cho tín hiệu và 256 (2 ^ 8) kết hợp cho bit.
Đây là những kỹ thuật chủ yếu được sử dụng để chuyển đổi dữ liệu kỹ thuật số thành tín hiệu kỹ thuật số bằng cách nén hoặc mã hóa chúng để truyền dữ liệu đáng tin cậy.