Abtasttheorem und Kodierung in der digitalen Kommunikation: 7 Fakten

Diskussionsthema: Digitale Kommunikation

  • Einführung in die digitale Kommunikation
  • Es hat Vorteile gegenüber der analogen Kommunikation
  • Was ist Codierung?
  • Arten der Codierung
  • Kompandieren in der Codierung
  • Abtasttheorem

Um etwas über Codierung und andere Funktionen zu erfahren, müssen wir uns zuerst daran erinnern, was digitale Kommunikation ist und einige seiner Vorteile.

Was ist digitale Kommunikation?

Definition und die Vorteile der digitalen Kommunikation:

"Dies ist die Art von Kommunikationssystem, bei dem die Signale, die zur Übertragung von Daten oder Informationen verwendet werden, zeitlich und amplitudendiskret sein sollten. Sie werden auch als digitale Signale bezeichnet"

Kommunikation 1
Digitales Kommunikationssystem

Einige der wichtigen Vorteile sind:

  • Digitale Kommunikation bietet eine erhöhte Störfestigkeit gegen Rauschen und externe Störungen.
  • Es bietet eine bessere Flexibilität und Kompatibilität.
  • Die digitale Kommunikation bietet aufgrund der Kanalcodierung eine verbesserte Zuverlässigkeit.
  • Das digitale Kommunikationssystem ist vergleichsweise einfacher und billiger als ein analoges Kommunikationssystem.
  • Computer können direkt für die digitale Signalverarbeitung verwendet werden.
  • Dadurch wird die Kommunikation durch Datenverschlüsselung sicherer.
  • Für die digitale Kommunikation stehen Breitbandkanäle zur Verfügung.

Was ist Codierung?

Berater Antwort Antworten Hilfe 1
Codierung in der digitalen Kommunikation

Einführung in die Codierung in der digitalen Kommunikation:

"Die Codierung ist eine spezielle Art von Prozess, bei dem verschiedene Muster oder Spannungen oder Strompegel verwendet werden, um Einsen und Nullen der digitalen Signale auf einer bestimmten Übertragungsstrecke oder einem bestimmten Kanal darzustellen."

Was sind die verschiedenen Arten der Codierung?

Es gibt vier Arten der Codierung. Sie sind-

  • Unipolar
  • Polar
  • Bipolare
  • Manchester

Was ist Companding?

Warum wird beim Codieren Companding benötigt?

Es gibt zwei Arten der Quantisierung

  • Einheitliche Quantisierung,
  • Ungleichmäßige Quantisierung.

Eine ungleichmäßige Quantisierung wird durch Kompandieren erreicht. Dies ist ein Prozess, bei dem die Komprimierung des Eingangssignals im Sender erfolgt, während die Erweiterung des Signals am Empfänger erfolgt. Die Kombination aus Komprimieren und Erweitern ist kompandierend.

Der Prozess des Companding:

Bei einer linearen oder gleichmäßigen Quantisierung hätten die Signale mit kleiner Amplitude ein schlechtes SNR als die Signale mit großer Amplitude. Dies ist ein Nachteil der linearen Quantisierung. Um dieses Problem zu beseitigen, wird eine ungleichmäßige Quantisierung verwendet, bei der sich die Schrittgröße mit der Amplitude des i / p unterscheidet. Die Variation der Schrittgröße wird erreicht, indem das Eingangssignal vor dem Quantisierungsprozess verzerrt wird. Dieser Vorgang des Verzerrens des Eingangssignals vor der Quantisierung ist bekannt als Werkzeugen, bei dem das Signal bei niedrigem Signalpegel verstärkt und bei hohem Signalpegel gedämpft wird.

Nach der Komprimierung wird eine gleichmäßige Quantisierung angewendet. Hier ist das Signal Kompandieren, Dies soll die Gesamtübertragungsverzerrung verringern.

Eingabe Ausgabeeigenschaften eines Companders:

Was ist Aliasing?

Definieren Sie den Aliasing-Effekt:

  • Aliasing ist ein wichtiger Begriff für die Codierung und digitale Kommunikation.
  • Wenn das Signal mit einer Rate abgetastet wird, die kleiner als die Nyquist-Rate ist, überlappt sich das Seitenband und erzeugt einen Interferenzeffekt. Dies nennt man das Aliasing-Effekt.
  • Wenn ein Aliasing stattfindet, kann das ursprüngliche analoge Signal nicht wiederhergestellt werden.
Aliasing
Aliasing-Effekt

Kantenglättungsfilter:

Um das Problem des Aliasings von Signalen zu beseitigen, ein spezielles Art des Filters verwendet, der als Anti-Aliasing-Filter bekannt ist.

Am Eingang eines PAM-Generators befindet sich normalerweise ein Anti-Aliasing-Filter, um den Aliasing-Effekt zu vermeiden. PAM Das Signal wird durch Abtasten des analogen Eingangssignals in einer Abtastschaltung erzeugt.

Die Abtastung erfolgt in Übereinstimmung mit dem Abtasttheorem, dh die Abtastfrequenz fs wird gleich oder höher als das Doppelte der im analogen Eingangssignal vorhandenen Maximalfrequenz W gehalten. Wenn jedoch fs <2 W ist, tritt ein Aliasing auf, und eine Wiederherstellung des ursprünglichen analogen Signals ist nicht möglich. Da fs normalerweise unverändert bleibt, wird das analoge Eingangssignal vor dem Abtasten durch ein Tiefpassfilter geleitet, um das analoge Signal gemäß dem Abtastsatz bandbegrenzt.

Was ist Sampling?

State-Sampling-Theorem:

Die mathematische Grundlage des Abtastprozesses wurde durch den Nyquist-Abtastsatz gelegt. Es gibt auch eine Vorstellung davon, wie das ursprüngliche Signal vollständig aus seinen Abtastwerten wiederhergestellt werden kann. Die Aussage des Stichprobensatzes ist daher in zwei Teilen unten gegeben ';

  • Ein bandbegrenzendes Signal endlicher Energie ohne Frequenz. Die Wut von W Hz wird üblicherweise dadurch bezeichnet, dass der Wert der Signale zu diesem Zeitpunkt durch ½ W Sek. getrennt wird.
  • Ein Bandgrenzsignal endlicher Energie ohne Frequenz. Komponenten außerhalb von W Hz können aus den Informationen ihrer Probendaten, die mit 2 W Probe / Sek. bewertet sind, vollständig reformiert werden.

Die Abtastrate 2 W / s wird als "Nyquist-Rate" bezeichnet. in der Erklärung des Abtasttheorems.

Das reziproke 1 / 2W trägt den Titel "Nyquist-Intervall".

Nyquist Shannon Sampling Theorem
Nyquist-Shannon-Abtasttheorem, Bildnachweis - anonym, Alias-Spektrum, als gemeinfrei gekennzeichnet, weitere Details zu Wikimedia Commons

Wie funktioniert der Abtastsatz bei der Codierung?

In Probenahme Satz, die empfangenen Nachrichtensignale (Basisbandsignale) werden mit einer typischen Kombination von rechteckigen oder quadratischen Impulsen abgetastet. Für die genaue Rekonstruktion des Nachrichtensignals auf der Empfangsseite muss die Abtastrate mehr als doppelt so hoch sein wie die maximale Frequenz. Komponente angegeben durch 'W'. In einem praktischen Fall wird ein Anti-Aliasing-Filter (lpf) an der Abtastvorrichtung verwendet, um das Frequenzband zu verwerfen, das größer als das W ist. Daher ermöglicht die unterschiedliche Verwendung der Abtastung die Minimierung des unaufhörlich veränderbaren Nachrichtensignals (von einigen) Bestimmungszeitraum) bis zu einem gewissen Grad an diskreter Menge pro Sekunde.

Erläutern Sie den Codierungsprozess:

Durch die Kombination des Abtasttheorems und der Quantisierungsverfahren wird die Ordnung eines kontinuierlichen Nachrichtensignals (Basisbandsignals) auf diskrete Werte beschränkt, jedoch nicht in das Verfahren, das für die Übertragung über einen weit entfernten Funktelekommunikationskanal geeignet ist. Um die Vorteile der Abtastung und Quantisierung zu nutzen, um das übermittelte Signal widerstandsfähiger gegen Rauschen, Interferenzen und andere kanalschädigende Bedingungen zu machen. Die Hauptanforderung ist ein Codierungsprozess, um den diskreten Satz von Abtastwerten in eine geeignete Signalform zu interpretieren. Diese besondere Prozedur in einem Code wird als Codeelement oder Symbol bezeichnet. Eine bestimmte Voranordnung von Symbolen, die bei der Codierung verwendet werden, um einen einzelnen Wert der Unterscheidungsmenge zu kennzeichnen, wird als „Codewort“ oder „Zeichen“ bezeichnet.

Bei der binären Verschlüsselung hat das Symbol zwei unterschiedliche Werte, z. B. einen -ve-Impuls oder einen + ve-Impuls. Die Binärcodes werden selbstverständlich nur als 0- und 1-Kombination bezeichnet.

Tatsächlich wird ein Binärcode aus den folgenden Gründen gegenüber anderen Codes wie dem ternären Code bevorzugt.

  • Die bedeutenderen Vorteile gegenüber den Auswirkungen von Rauschen in einem Übertragungskanal könnten unter Verwendung eines Binärcodes aufgrund seiner Nachhaltigkeit mit höheren Rauschen erzielt werden.
  • Ein weiterer Grund ist, dass der Binärcode vergleichsweise vereinfacht ist, um ihn zu erzeugen und wieder zu regenerieren.

Was ist A-Gesetz und μ-Gesetz beim Kompandieren?

Es gibt zwei Arten von Kompressionsgesetzen. Dies sind nämlich ? Law & A-law Companding.

? Law Companding wird in verschiedenen Ländern verwendet Das von CCITT empfohlene A-law Companding wird in asiatischen und europäischen Ländern verwendet.

? Recht ist definiert durch den Ausdruck-

Die A-Gesetz-Komprimierungscharakteristik besteht aus einem linearen Segment für die Eingabe auf niedriger Ebene und einem Protokollsegment für die Eingabe auf höherer Ebene. Der Sonderfall A = 1 entspricht einer einheitlichen Quantisierung. Ein angewendeter Wert für A ist 87.561.

A-Gesetz-Kompandierung ist unterlegen gegenüber ? Gesetz hinsichtlich der Kleinsignalqualität, dh des idealen Kanalrauschens.

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