Digital-communication-data-encoding-techniques
データエンコーディング技術
- エンコード*は、データの安全な送信のために、データまたは特定の文字、記号、アルファベットなどのシーケンスを指定された形式に変換するプロセスです。 *デコード*は、変換された形式から情報を抽出するためのエンコードの逆プロセスです。
データエンコーディング
エンコードは、電圧または電流レベルのさまざまなパターンを使用して、伝送リンク上のデジタル信号の 1s および 0s を表すプロセスです。
ラインエンコーディングの一般的なタイプは、ユニポーラ、ポーラー、バイポーラ、およびマンチェスターです。
エンコード技術
データエンコーディング技術は、データ変換のタイプに応じて、次のタイプに分類されます。
- アナログデータからアナログ信号-アナログ信号の振幅変調、周波数変調、位相変調などの変調技術は、このカテゴリに分類されます。
- アナログ信号からデジタル信号-このプロセスはデジタル化と呼ばれ、パルス符号変調（PCM）によって行われます。 したがって、それはデジタル変調に他なりません。 すでに説明したように、サンプリングと量子化はこの重要な要素です。 デルタ変調は、PCMよりも優れた出力を提供します。
- アナログ信号へのデジタルデータ-振幅シフトキーイング（ASK）、周波数シフトキーイング（FSK）、位相シフトキーイング（PSK）などの変調技術は、このカテゴリに分類されます。 これらについては、以降の章で説明します。
- デジタルデータからデジタル信号-これらはこのセクションにあります。 デジタルデータをデジタル信号にマップするには、いくつかの方法があります。 それらのいくつかは-
非ゼロ復帰（NRZ）
NRZコードには、高電圧レベルに 1 、低電圧レベルに 0 があります。 NRZコードの主な動作は、ビット間隔中に電圧レベルが一定のままであることです。 前のビットの値と現在のビットの値が同じ場合、ビットの終了または開始は示されず、同じ電圧状態を維持します。
次の図は、NRZコーディングの概念を説明しています。
上記の例を考慮すると、一定の電圧レベルの長いシーケンスがあり、ビット間隔がないためにクロック同期が失われる可能性があるため、受信機が0と1を区別することが難しくなります。
NRZには2つのバリエーションがあります-
NRZ-L（NRZ –レベル）
着信信号が1から0または0から1に変化する場合にのみ、信号の極性に変化があります。 これはNRZと同じですが、入力信号の最初のビットの極性を変更する必要があります。
NRZ-I（NRZ-反転）
着信信号で 1 が発生した場合、ビット間隔の開始時に遷移が発生します。 着信信号の 0 の場合、ビット間隔の開始時に遷移はありません。
NRZコードには、 1s と 0s の文字列がある場合に、送信側クロックと受信側クロックの同期が完全に乱されるという*欠点*があります。 したがって、個別のクロックラインを用意する必要があります。
二相エンコード
信号レベルは、最初と中間の両方で、ビット時間ごとに2回チェックされます。 したがって、クロックレートはデータ転送レートの2倍であるため、変調レートも2倍になります。 クロックは信号自体から取得されます。 このコーディングに必要な帯域幅は大きくなります。
バイフェーズエンコーディングには2つのタイプがあります。
- 二相マンチェスター
- 差動マンチェスター
二相マンチェスター
このタイプのコーディングでは、ビット間隔の途中で移行が行われます。 結果のパルスの遷移は、入力ビット1の間隔の中間でHighからLowになります。 入力ビット 0 の遷移がLowからHighの間。
差動マンチェスター
このタイプのコーディングでは、ビット間隔の途中で常に遷移が発生します。 ビット間隔の開始時に遷移が発生する場合、入力ビットは 0 です。 ビット間隔の開始時に遷移が発生しない場合、入力ビットは 1 です。
次の図は、さまざまなデジタル入力に対するNRZ-L、NRZ-I、二相マンチェスターおよび差動マンチェスターコーディングの波形を示しています。
ブロックコーディング
ブロックコーディングのタイプのうち、有名なものは4B/5Bエンコーディングと8B/6Tエンコーディングです。 これらの両方のプロセスで、ビット数は異なる方法で処理されます。
4B/5Bエンコーディング
マンチェスターエンコーディングでは、データを送信するために、NRZコーディングではなく倍速のクロックが必要です。 ここで、名前が示すように、4ビットのコードは5ビットでマッピングされ、グループ内の最小数は 1 ビットです。
NRZ-Iエンコーディングのクロック同期の問題は、4つの連続したビットの各ブロックの代わりに5ビットの同等のワードを割り当てることにより回避されます。 これらの5ビットの単語は、辞書で事前に定義されています。
5ビットコードを選択する基本的な考え方は、 1つの先行0 があり、 2つ以下の後続の0 を持つ必要があるということです。 したがって、これらのワードは、ビットのブロックごとに2つのトランザクションが発生するように選択されます。
8B/6Tエンコーディング
1つの信号で1つのビットを送信するために2つの電圧レベルを使用しました。 ただし、3つ以上の電圧レベルを使用すると、信号ごとにより多くのビットを送信できます。
たとえば、1つの信号で8ビットを表すために6つの電圧レベルが使用される場合、そのようなエンコードは8B/6Tエンコードと呼ばれます。 したがって、この方法では、信号には729（3 ^ 6）の組み合わせ、ビットには256（2 ^ 8）の組み合わせがあります。
これらは、データの信頼性の高い伝送のためにデジタルデータを圧縮またはコーディングすることにより、デジタルデータをデジタル信号に変換するために主に使用される手法です。
