Tecniche di codifica dei dati

Encoding è il processo di conversione dei dati o di una data sequenza di caratteri, simboli, alfabeti ecc. in un formato specificato, per la trasmissione sicura dei dati. Decoding è il processo inverso di codifica che consiste nell'estrarre le informazioni dal formato convertito.

Codifica dei dati

La codifica è il processo di utilizzo di vari modelli di livelli di tensione o corrente da rappresentare 1s e 0s dei segnali digitali sul collegamento di trasmissione.

I tipi comuni di codifica di linea sono unipolare, polare, bipolare e Manchester.

Tecniche di codifica

La tecnica di codifica dei dati è suddivisa nei seguenti tipi, a seconda del tipo di conversione dei dati.

• Analog data to Analog signals - Le tecniche di modulazione come la modulazione di ampiezza, la modulazione di frequenza e la modulazione di fase dei segnali analogici, rientrano in questa categoria.

• Analog data to Digital signals- Questo processo può essere definito come digitalizzazione, che viene eseguita tramite Pulse Code Modulation (PCM). Quindi, non è altro che modulazione digitale. Come abbiamo già discusso, il campionamento e la quantizzazione sono i fattori importanti in questo. La modulazione delta offre un output migliore rispetto al PCM.

• Digital data to Analog signals- Le tecniche di modulazione come Amplitude Shift Keying (ASK), Frequency Shift Keying (FSK), Phase Shift Keying (PSK), ecc. Rientrano in questa categoria. Questi saranno discussi nei capitoli successivi.

• Digital data to Digital signals- Questi sono in questa sezione. Esistono diversi modi per mappare i dati digitali ai segnali digitali. Alcuni di loro sono -

Non ritorno a zero (NRZ)

Codici NRZ ha 1 per livello di alta tensione e 0per livello di bassa tensione. Il comportamento principale dei codici NRZ è che il livello di tensione rimane costante durante l'intervallo di bit. La fine o l'inizio di un bit non verrà indicato e manterrà lo stesso stato di tensione, se il valore del bit precedente e il valore del bit presente sono uguali.

La figura seguente spiega il concetto di codifica NRZ.

Se si considera l'esempio precedente, poiché c'è una lunga sequenza di livello di tensione costante e la sincronizzazione del clock può essere persa a causa dell'assenza di intervallo di bit, diventa difficile per il ricevitore distinguere tra 0 e 1.

Ci sono due variazioni in NRZ vale a dire:

NRZ - L (NRZ - LEVEL)

C'è un cambiamento nella polarità del segnale, solo quando il segnale in ingresso cambia da 1 a 0 o da 0 a 1. È uguale a NRZ, tuttavia, il primo bit del segnale di ingresso dovrebbe avere un cambio di polarità.

NRZ - I (NRZ - INVERTED)

Se una 1si verifica al segnale in ingresso, quindi si verifica una transizione all'inizio dell'intervallo di bit. Per un0 al segnale in ingresso, non c'è transizione all'inizio dell'intervallo di bit.

I codici NRZ hanno l'estensione disadvantage che la sincronizzazione dell'orologio del trasmettitore con l'orologio del ricevitore venga completamente disturbata, quando c'è una stringa di 1s e 0s. Quindi, è necessario fornire una linea di clock separata.

Codifica bifase

Il livello del segnale viene controllato due volte per ogni bit time, sia inizialmente che a metà. Quindi, la velocità di clock è il doppio della velocità di trasferimento dati e quindi anche la velocità di modulazione è raddoppiata. L'orologio è preso dal segnale stesso. La larghezza di banda richiesta per questa codifica è maggiore.

Esistono due tipi di codifica bifase.

• Manchester bifase
• Differenziale Manchester

Manchester bifase

In questo tipo di codifica, la transizione viene eseguita a metà dell'intervallo di bit. La transizione per l'impulso risultante è da Alto a Basso nel mezzo dell'intervallo, per il bit di ingresso 1. Mentre la transizione è da Basso ad Alto per il bit di ingresso0.

Differenziale Manchester

In questo tipo di codifica, si verifica sempre una transizione a metà dell'intervallo di bit. Se si verifica una transizione all'inizio dell'intervallo di bit, il bit di ingresso è0. Se non si verifica alcuna transizione all'inizio dell'intervallo di bit, il bit di ingresso è1.

La figura seguente illustra le forme d'onda della codifica NRZ-L, NRZ-I, Manchester bifase e Manchester differenziale per diversi ingressi digitali.

Codifica a blocchi

Tra i tipi di codifica a blocchi, i famosi sono la codifica 4B / 5B e la codifica 8B / 6T. Il numero di bit viene elaborato in modi diversi, in entrambi questi processi.

Codifica 4B / 5B

Nella codifica Manchester, per inviare i dati, sono necessari gli orologi a doppia velocità anziché la codifica NRZ. Qui, come suggerisce il nome, 4 bit di codice sono mappati con 5 bit, con un numero minimo di1 bit nel gruppo.

Il problema della sincronizzazione del clock nella codifica NRZ-I viene evitato assegnando una parola equivalente di 5 bit al posto di ogni blocco di 4 bit consecutivi. Queste parole a 5 bit sono predeterminate in un dizionario.

L'idea di base della selezione di un codice a 5 bit è che dovrebbe avere one leading 0 e dovrebbe avere no more than two trailing 0s. Quindi, queste parole vengono scelte in modo tale che due transazioni avvengano per blocco di bit.

Codifica 8B / 6T

Abbiamo utilizzato due livelli di tensione per inviare un singolo bit su un singolo segnale. Ma se usiamo più di 3 livelli di tensione, possiamo inviare più bit per segnale.

Ad esempio, se vengono utilizzati 6 livelli di tensione per rappresentare 8 bit su un singolo segnale, tale codifica viene definita codifica 8B / 6T. Quindi in questo metodo, abbiamo fino a 729 (3 ^ 6) combinazioni per il segnale e 256 (2 ^ 8) combinazioni per i bit.

Queste sono le tecniche utilizzate principalmente per convertire i dati digitali in segnali digitali comprimendoli o codificandoli per una trasmissione affidabile dei dati.