Truyền thông Kỹ thuật số - Kỹ thuật

Có một vài kỹ thuật đã mở đường cơ bản cho các quy trình truyền thông kỹ thuật số. Để các tín hiệu được số hóa, chúng tôi có các kỹ thuật lấy mẫu và lượng hóa.

Để chúng được biểu diễn bằng toán học, chúng tôi có LPC và kỹ thuật ghép kênh kỹ thuật số. Các kỹ thuật điều chế kỹ thuật số này được thảo luận thêm.

Mã hóa dự đoán tuyến tính

Linear Predictive Coding (LPC)là một công cụ biểu diễn tín hiệu giọng nói kỹ thuật số trong mô hình dự đoán tuyến tính. Điều này chủ yếu được sử dụng trong xử lý tín hiệu âm thanh, tổng hợp giọng nói, nhận dạng giọng nói, v.v.

Dự đoán tuyến tính dựa trên ý tưởng rằng mẫu hiện tại dựa trên sự kết hợp tuyến tính của các mẫu trong quá khứ. Phân tích ước tính các giá trị của tín hiệu thời gian rời rạc như một hàm tuyến tính của các mẫu trước đó.

Đường bao quang phổ được biểu diễn dưới dạng nén, sử dụng thông tin của mô hình dự đoán tuyến tính. Điều này có thể được biểu diễn về mặt toán học là:

$ s (n) = \ displaystyle \ sum \ limit_ {k = 1} ^ p \ alpha_k s (n - k) $ cho một số giá trị p và α_k

Ở đâu

• s(n) là mẫu bài phát biểu hiện tại

• k là một mẫu cụ thể

• p là giá trị gần đây nhất

• α_k dự đoán có đồng hiệu quả không

• s(n - k) là mẫu bài phát biểu trước đó

Đối với LPC, các giá trị đồng hiệu quả của bộ dự đoán được xác định bằng cách giảm thiểu tổng các khác biệt bình phương (trong một khoảng hữu hạn) giữa các mẫu lời nói thực tế và các mẫu được dự đoán tuyến tính.

Đây là một phương pháp rất hữu ích cho encoding speechở tốc độ bit thấp. Phương pháp LPC rất gần vớiFast Fourier Transform (FFT) phương pháp.

Ghép kênh

Multiplexinglà quá trình kết hợp nhiều tín hiệu thành một tín hiệu, trên một phương tiện dùng chung. Những tín hiệu này, nếu có bản chất tương tự, quá trình này được gọi làanalog multiplexing. Nếu tín hiệu kỹ thuật số được ghép kênh, nó được gọi làdigital multiplexing.

Ghép kênh lần đầu tiên được phát triển trong điện thoại. Một số tín hiệu đã được kết hợp để gửi qua một sợi cáp. Quá trình ghép kênh chia một kênh truyền thông thành một số kênh logic, phân bổ mỗi kênh cho một tín hiệu bản tin khác nhau hoặc một luồng dữ liệu sẽ được chuyển. Thiết bị ghép kênh, có thể được gọi làMUX. Quá trình ngược lại, tức là, trích xuất số kênh từ một, được thực hiện ở bộ thu được gọi làde-multiplexing. Thiết bị khử ghép kênh được gọi làDEMUX.

Các hình sau đại diện cho MUX và DEMUX. Công dụng chính của chúng là trong lĩnh vực truyền thông.

Các loại bộ ghép kênh

Chủ yếu có hai loại bộ ghép kênh, đó là tương tự và kỹ thuật số. Chúng được chia thành FDM, WDM và TDM. Hình dưới đây cho ta một ý tưởng chi tiết về cách phân loại này.

Trên thực tế, có nhiều loại kỹ thuật ghép kênh. Trong số chúng, chúng tôi có các loại chính với phân loại chung, được đề cập trong hình trên.

Ghép kênh tương tự

Các kỹ thuật ghép kênh tương tự liên quan đến các tín hiệu có bản chất tương tự. Các tín hiệu tương tự được ghép theo tần số (FDM) hoặc bước sóng (WDM) của chúng.

Ghép kênh phân chia theo tần số (FDM)

Trong ghép kênh tương tự, kỹ thuật được sử dụng nhiều nhất là Frequency Division Multiplexing (FDM). Kỹ thuật này sử dụng các tần số khác nhau để kết hợp các luồng dữ liệu, để gửi chúng trên một phương tiện truyền thông, dưới dạng một tín hiệu duy nhất.

Example - Một máy phát truyền hình truyền thống, truyền một số kênh thông qua một cáp duy nhất, sử dụng FDM.

Ghép kênh phân chia theo bước sóng (WDM)

Ghép kênh phân chia theo bước sóng là một kỹ thuật tương tự, trong đó nhiều luồng dữ liệu có bước sóng khác nhau được truyền trong quang phổ ánh sáng. Nếu tăng bước sóng thì tần số của tín hiệu giảm. Aprism có thể biến các bước sóng khác nhau thành một đường duy nhất, có thể được sử dụng ở đầu ra của MUX và đầu vào của DEMUX.

Example - Thông tin liên lạc bằng cáp quang sử dụng kỹ thuật WDM để hợp nhất các bước sóng khác nhau thành một ánh sáng duy nhất để liên lạc.

Ghép kênh kỹ thuật số

Thuật ngữ kỹ thuật số đại diện cho các bit thông tin rời rạc. Do đó, dữ liệu có sẵn ở dạng khung hoặc gói, chúng rời rạc.

Ghép kênh phân chia theo thời gian (TDM)

Trong TDM, khung thời gian được chia thành các khe. Kỹ thuật này được sử dụng để truyền tín hiệu qua một kênh truyền thông đơn lẻ, bằng cách phân bổ một vị trí cho mỗi bản tin.

Trong tất cả các loại TDM, loại chính là TDM đồng bộ và không đồng bộ.

TDM đồng bộ

Trong TDM đồng bộ, đầu vào được kết nối với một khung. Nếu có 'n'số lượng kết nối, sau đó khung được chia thành'ncác khe thời gian. Một vị trí được phân bổ cho mỗi dòng đầu vào.

Trong kỹ thuật này, tốc độ lấy mẫu là chung cho tất cả các tín hiệu và do đó cùng một đầu vào xung nhịp được đưa ra. MUX phân bổ cùng một vị trí cho mỗi thiết bị tại mọi thời điểm.

TDM không đồng bộ

Trong TDM không đồng bộ, tốc độ lấy mẫu khác nhau đối với mỗi tín hiệu và không cần đồng hồ chung. Nếu thiết bị được phân bổ, đối với một khe thời gian, không truyền gì cả và không hoạt động, thì khe đó được phân bổ cho một thiết bị khác, không giống như đồng bộ. Loại TDM này được sử dụng trong các mạng chế độ truyền không đồng bộ.

Bộ lặp tái tạo

Để bất kỳ hệ thống liên lạc nào trở nên đáng tin cậy, nó phải truyền và nhận tín hiệu một cách hiệu quả, không bị mất mát. Sóng PCM sau khi truyền qua một kênh sẽ bị méo do nhiễu do kênh đưa vào.

Xung tái tạo được so sánh với xung gốc và xung nhận được, sẽ như trong hình sau.

Để tái tạo tín hiệu tốt hơn, một mạch được gọi là regenerative repeaterđược sử dụng trong đường dẫn trước máy thu. Điều này giúp khôi phục các tín hiệu từ những mất mát đã xảy ra. Sau đây là biểu diễn sơ đồ.

Điều này bao gồm bộ cân bằng cùng với bộ khuếch đại, mạch định thời và thiết bị ra quyết định. Hoạt động của từng thành phần được trình bày chi tiết như sau.

Bộ chỉnh âm

Kênh tạo ra các biến dạng về biên độ và pha đối với các tín hiệu. Điều này là do đặc tính truyền dẫn của kênh. Mạch Equalizer bù đắp những tổn thất này bằng cách định hình các xung nhận được.

Mạch thời gian

Để có được đầu ra chất lượng, việc lấy mẫu các xung phải được thực hiện ở nơi tỷ lệ tín hiệu trên nhiễu (SNR) là lớn nhất. Để đạt được sự lấy mẫu hoàn hảo này, một chuỗi xung tuần hoàn phải được bắt nguồn từ các xung nhận được, được thực hiện bởi mạch định thời.

Do đó, mạch định thời, phân bổ khoảng thời gian để lấy mẫu ở SNR cao, thông qua các xung nhận được.

Thiết bị Quyết định

Mạch định thời xác định thời gian lấy mẫu. Thiết bị quyết định được bật vào những thời điểm lấy mẫu này. Thiết bị quyết định quyết định đầu ra của nó dựa trên liệu biên độ của xung lượng tử hóa và tiếng ồn, có vượt quá giá trị xác định trước hay không.

Đây là một số kỹ thuật được sử dụng trong truyền thông kỹ thuật số. Có những kỹ thuật quan trọng khác cần được học, được gọi là kỹ thuật mã hóa dữ liệu. Hãy để chúng tôi tìm hiểu về chúng trong các chương tiếp theo, sau khi xem qua các mã dòng.