Comunicazione digitale - Codici di linea

UN line codeè il codice utilizzato per la trasmissione dei dati di un segnale digitale su una linea di trasmissione. Questo processo di codifica è scelto in modo da evitare la sovrapposizione e la distorsione del segnale come l'interferenza tra simboli.

Proprietà della codifica di linea

Di seguito sono riportate le proprietà della codifica di riga:

  • Poiché la codifica viene eseguita per far trasmettere più bit su un singolo segnale, la larghezza di banda utilizzata è molto ridotta.

  • Per una data larghezza di banda, la potenza viene utilizzata in modo efficiente.

  • La probabilità di errore è molto ridotta.

  • Il rilevamento degli errori viene eseguito e anche il bipolare ha una capacità di correzione.

  • La densità di potenza è molto favorevole.

  • Il contenuto temporale è adeguato.

  • Lunghe stringhe di 1s e 0s viene evitato per mantenere la trasparenza.

Tipi di codifica di linea

Esistono 3 tipi di codifica di linea

  • Unipolar
  • Polar
  • Bi-polar

Segnalazione unipolare

La segnalazione unipolare è anche chiamata come On-Off Keying o semplicemente OOK.

La presenza del polso rappresenta a 1 e l'assenza di polso rappresenta a 0.

Esistono due varianti nella segnalazione unipolare:

  • Non ritorno a zero (NRZ)
  • Ritorno a zero (RZ)

Non ritorno a zero unipolare (NRZ)

In questo tipo di segnalazione unipolare, un alto in dati è rappresentato da un impulso positivo chiamato come Mark, che ha una durata T0uguale alla durata del bit di simbolo. Un ingresso dati basso non ha impulsi.

La figura seguente lo illustra chiaramente.

Advantages

I vantaggi di Unipolar NRZ sono:

  • È semplice.
  • È richiesta una larghezza di banda inferiore.

Disadvantages

Gli svantaggi di NRZ unipolare sono:

  • Nessuna correzione degli errori eseguita.

  • La presenza di componenti a bassa frequenza può causare la caduta del segnale.

  • Nessun orologio è presente.

  • È probabile che si verifichi una perdita di sincronizzazione (specialmente per stringhe lunghe di file 1s e 0s).

Ritorno unipolare a zero (RZ)

In questo tipo di segnalazione unipolare, un alto contenuto di dati, sebbene rappresentato da a Mark pulse, la sua durata T0è inferiore alla durata del bit di simbolo. La metà della durata del bit rimane alta ma ritorna immediatamente a zero e mostra l'assenza di impulsi durante la restante metà della durata del bit.

È chiaramente compreso con l'aiuto della figura seguente.

Advantages

I vantaggi di Unipolar RZ sono:

  • È semplice.
  • La linea spettrale presente al symbol rate può essere utilizzata come orologio.

Disadvantages

Gli svantaggi di Unipolar RZ sono:

  • Nessuna correzione degli errori.
  • Occupa il doppio della larghezza di banda di NRZ unipolare.
  • Il calo del segnale è causato nei punti in cui il segnale è diverso da zero a 0 Hz.

Segnalazione polare

Esistono due metodi di segnalazione polare. Sono -

  • Polar NRZ
  • Polar RZ

Polar NRZ

In questo tipo di segnalazione polare, un dato alto è rappresentato da un impulso positivo, mentre un dato basso è rappresentato da un impulso negativo. La figura seguente lo illustra bene.

Advantages

I vantaggi di Polar NRZ sono:

  • È semplice.
  • Non sono presenti componenti a bassa frequenza.

Disadvantages

Gli svantaggi di Polar NRZ sono:

  • Nessuna correzione degli errori.

  • Nessun orologio è presente.

  • Il calo del segnale è causato nei punti in cui il segnale è diverso da zero 0 Hz.

Polar RZ

In questo tipo di segnalazione polare, un alto nei dati, sebbene rappresentato da a Mark pulse, la sua durata T0è inferiore alla durata del bit di simbolo. La metà della durata del bit rimane alta ma ritorna immediatamente a zero e mostra l'assenza di impulsi durante la restante metà della durata del bit.

Tuttavia, per un ingresso basso, un impulso negativo rappresenta i dati e il livello zero rimane lo stesso per l'altra metà della durata del bit. La figura seguente lo illustra chiaramente.

Advantages

I vantaggi di Polar RZ sono:

  • È semplice.
  • Non sono presenti componenti a bassa frequenza.

Disadvantages

Gli svantaggi di Polar RZ sono:

  • Nessuna correzione degli errori.

  • Nessun orologio è presente.

  • Occupa il doppio della larghezza di banda di Polar NRZ.

  • Il calo del segnale è causato nei punti in cui il segnale è diverso da zero 0 Hz.

Segnalazione bipolare

Questa è una tecnica di codifica che ha tre livelli di tensione vale a dire +, - e 0. Tale segnale è chiamato comeduo-binary signal.

Un esempio di questo tipo è Alternate Mark Inversion (AMI). Per un1, il livello di tensione ottiene una transizione da + a - o da - a +, con alternanza 1sessere di uguale polarità. UN0 avrà un livello di tensione zero.

Anche in questo metodo, abbiamo due tipi.

  • Bipolare NRZ
  • Bipolare RZ

Dai modelli fin qui discussi, abbiamo appreso la differenza tra NRZ e RZ. Anche qui va allo stesso modo. La figura seguente lo illustra chiaramente.

La figura sopra ha entrambe le forme d'onda Bipolar NRZ e RZ. La durata dell'impulso e la durata del bit simbolo sono uguali nel tipo NRZ, mentre la durata dell'impulso è la metà della durata del bit simbolo nel tipo RZ.

Vantaggi

Di seguito sono riportati i vantaggi:

  • È semplice.

  • Non sono presenti componenti a bassa frequenza.

  • Occupa una larghezza di banda ridotta rispetto agli schemi NRZ unipolari e polari.

  • Questa tecnica è adatta per la trasmissione su linee accoppiate in CA, poiché qui non si verifica la caduta del segnale.

  • In questo è presente una singola capacità di rilevamento degli errori.

Svantaggi

Di seguito sono riportati gli svantaggi:

  • Nessun orologio è presente.
  • Lunghe stringhe di dati causano la perdita di sincronizzazione.

Densità spettrale di potenza

La funzione che descrive come la potenza di un segnale è stata distribuita a varie frequenze, nel dominio della frequenza è chiamata come Power Spectral Density (PSD).

PSD è la trasformata di Fourier dell'autocorrelazione (similarità tra osservazioni). Ha la forma di un impulso rettangolare.

Derivazione PSD

Secondo il teorema di Einstein-Wiener-Khintchine, se è nota la funzione di autocorrelazione o densità spettrale di potenza di un processo casuale, l'altra può essere trovata esattamente.

Quindi, per derivare la densità spettrale di potenza, useremo l'auto-correlazione temporale $ (R_x (\ tau)) $ di un segnale di potenza $ x (t) $ come mostrato di seguito.

$ 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 $

Poiché $ x (t) $ è composto da impulsi, $ R_x (\ tau) $ può essere scritto come

$ R_x (\ tau) = \ frac {1} {T} \ displaystyle \ sum \ limits_ {n = - \ infty} ^ \ infty R_n \ delta (\ tau - nT) $

Dove $ R_n = \ lim_ {N \ rightarrow \ infty} \ frac {1} {N} \ sum_ka_ka_ {k + n} $

Imparando a sapere che $ R_n = R _ {- n} $ per segnali reali, abbiamo

$ S_x (w) = \ frac {1} {T} (R_0 + 2 \ displaystyle \ sum \ limits_ {n = 1} ^ \ infty R_n \ cos nwT) $

Poiché il filtro a impulsi ha lo spettro di $ (w) \ leftrightarrow f (t) $, abbiamo

$ s_y (w) = \ mid F (w) \ mid ^ 2S_x (w) $

$ = \ frac {\ mid F (w) \ mid ^ 2} {T} (\ displaystyle \ sum \ limits_ {n = - \ infty} ^ \ infty R_ne ^ {- jnwT_ {b}}) $

$ = \ frac {\ mid F (w) \ mid ^ 2} {T} (R_0 + 2 \ displaystyle \ sum \ limits_ {n = 1} ^ \ infty R_n \ cos nwT) $

Quindi, otteniamo l'equazione per la densità spettrale di potenza. Usando questo, possiamo trovare il PSD di vari codici di linea.