Théorème d'échantillonnage et codage dans la communication numérique | 3+ faits importants

Théorème d'échantillonnage et codage en communication numérique

Sujet de discussion: Communication numérique

  • Introduction à la communication numérique
  • Ses avantages par rapport à la communication analogique
  • Qu'est-ce que l'encodage
  • Types d'encodage
  • Companding dans le codage
  • Théorème d'échantillonnage

Pour connaître l'encodage et les autres fonctionnalités, il faut d'abord se rappeler ce qu'est la communication numérique et certains de ses avantages.

Qu'est-ce que la communication numérique?

Définition et avantages de la communication numérique:

"C'est le type de système de communication, dans lequel les signaux qui sont utilisés pour transmettre des données ou des informations doivent être discrets en temps et en amplitude. Ils sont également appelés signaux numériques"

Système de communication numérique

Certains des avantages importants sont:

  • Les communications numériques offrent une immunité accrue au bruit et aux interférences externes.
  • Il offre une meilleure flexibilité et compatibilité.
  • La communication numérique améliore la fiabilité grâce au codage des canaux.
  • Le système de communication numérique est comparativement plus simple et moins cher qu'un système de communication analogique.
  • Les ordinateurs peuvent être utilisés directement pour le traitement du signal numérique.
  • Il rend la communication plus sécurisée grâce au cryptage des données.
  • Des canaux large bande sont disponibles pour les communications numériques.

Qu'est-ce que l'encodage?

Encodage dans la communication numérique

Introduction à l'encodage dans la communication numérique:

"Le codage est un type spécial de processus dans lequel divers modèles ou tensions ou niveaux de courant sont utilisés pour représenter des 1 et des 0 des signaux numériques sur une liaison ou un canal de transmission particulier."

Quels sont les différents types d'encodage?

Il existe quatre types de codage; elles sont-

  • Unipolaire
  • Polaire
  • Bipolaire
  • Manchester

Qu'est-ce que la compression?

Pourquoi le Companding est-il nécessaire dans le codage?

La quantification est de deux types

  • Quantification uniforme,
  • Quantification non uniforme.

La quantification non uniforme est obtenue par compression. Il s'agit d'un processus dans lequel la compression du signal d'entrée est effectuée dans l'émetteur, tandis que l'expansion du signal est effectuée au niveau du récepteur. La combinaison de la compression et de l'expansion est complexe.

Le processus de compression:

Dans une quantification linéaire ou uniforme, les signaux de petite amplitude auraient un SNR médiocre que les signaux de grande amplitude. C'est un inconvénient de la quantification linéaire. Pour éliminer ce problème, une quantification non uniforme est utilisée dans laquelle la taille de pas diffère avec l'amplitude du i / p. La variation de taille de pas est obtenue en déformant le signal d'entrée avant le processus de quantification. Ce processus de distorsion du signal d'entrée avant la quantification est appelé compression, dans lequel le signal est amplifié à un niveau de signal bas et atténué à un niveau de signal élevé.

Après compression, une quantification uniforme est appliquée. Ici le signal est compression, ce qui réduit la distorsion globale de la transmission.

Caractéristiques d'entrée-sortie d'un compandeur:

Qu'est-ce que l'aliasing?

Définissez l'effet d'alias:

  • L'aliasing est un terme important dans l'encodage et la communication numérique elle-même.
  • Si le signal est échantillonné à un débit inférieur au débit de Nyquist, la bande latérale se chevauche, produisant un effet d'interférence. C'est ce qu'on appelle le Effet d'aliasing.
  • Si un crénelage a lieu, il n'est pas possible de récupérer le signal analogique d'origine.
Effet d'aliasing

Filtre anti-aliasing:

Pour supprimer le problème de l'aliasing des signaux, un type spécial de filtre est utilisé, appelé le filtre anti-aliasing.

Un filtre anti-crénelage est généralement à l'entrée d'un générateur PAM pour éviter l'effet d'aliasing. Le signal PAM est généré en échantillonnant le signal analogique d'entrée dans un circuit échantillonneur.

L'échantillonnage se fait en accord avec le théorème d'échantillonnage, c'est-à-dire que la fréquence d'échantillonnage fs est maintenue égale ou supérieure à deux fois la fréquence maximale W présente dans le signal analogique d'entrée. Si, cependant, fs <2W, alors un crénelage se produit et la récupération du signal analogique d'origine ne sera pas possible. Comme fs est généralement maintenu inchangé, le signal analogique d'entrée est passé à travers un filtre passe-bas avant l'échantillonnage pour limiter la bande du signal analogique conformément au théorème d'échantillonnage.

Qu'est-ce que l'échantillonnage?

Théorème d'échantillonnage d'état:

La base mathématique du processus d'échantillonnage a été posée par le théorème d'échantillonnage de Nyquist. Cela donne également une idée de la récupération complète du signal d'origine à partir de ses échantillons. L'énoncé du théorème d'échantillonnage est donc donné en deux parties ci-dessous ';

  • Un signal de limitation de bande d'énergie finie qui n'a pas de fréquence. La rage de W Hz est généralement désignée en concordant avec la valeur des signaux à ce moment séparés de ½ W sec.
  • Un signal de limite de bande d'énergie finie qui n'a pas de fréquence. les composants en dehors du W Hz peuvent être totalement reformés à partir des informations de ses données d'échantillon évaluées à 2 W d'échantillon / s.

La fréquence d'échantillonnage de 2 W / s est intitulée «Taux de Nyquist». dans l'explication du théorème d'échantillonnage.

La réciproque 1 / 2W est intitulée «Intervalle de Nyquist».

Théorème d'échantillonnage de Nyquist Shannon
Théorème d'échantillonnage de Nyquist-Shannon, Crédit d'image - anonyme, Spectre aliasé, marqué comme domaine public, plus de détails sur Wikimedia Commons

Comment fonctionne le théorème d'échantillonnage dans l'encodage?

In d'échantillonnage théorème, les signaux de message reçus (bande de base) sont échantillonnés avec une combinaison typique d'impulsions de forme rectangulaire ou carrée. Pour la reconstruction précise du signal de message à l'extrémité de réception, la fréquence d'échantillonnage doit être plus du double de la fréquence maximale. composant spécifié par «W». Dans un cas pratique, un filtre anti-aliasing (lpf) est utilisé au niveau du dispositif d'échantillonnage pour rejeter la bande de fréquences qui sont supérieures à W. Par conséquent, l'utilisation variée de l'échantillonnage permet de minimiser le signal de message incessamment variable (de certains période déterminée) à un certain degré de quantité discrète par seconde.

Expliquez le processus d'encodage:

En fusionnant le théorème d'échantillonnage et les procédures de quantification, l'ordre d'un signal de message continu (bande de base) convertit limité à des valeurs discrètes mais pas dans la procédure appropriée pour la transmission sur un canal de radiocommunication à longue distance. Utiliser les avantages de l'échantillonnage et de la quantification pour créer le signal communiqué plus fort au bruit, aux interférences et à d'autres conditions terribles du canal. La principale exigence est un processus de codage pour interpréter l'ensemble discret de valeurs d'échantillons en une forme appropriée de signal. Cette procédure distincte dans un code est appelée un élément de code ou un symbole. L'arrangement préalable spécifique des symboles employés dans le codage pour signifier une valeur unique de l'ensemble distinctif est intitulé «mot de code» ou «caractère».

Dans le cryptage binaire, le symbole a deux valeurs distinctes, telles qu'une impulsion -ve ou une impulsion + ve. Les codes binaires sont, bien entendu, signifiés comme une combinaison 0 et 1 uniquement.

En fait, un code binaire est préféré à d'autres codes tels que la morue ternaire pour les raisons suivantes.

  • Les avantages les plus significatifs sur les effets du bruit dans un canal de transmission pourraient être obtenus en utilisant un code binaire en raison de sa durabilité avec des bruits plus élevés.
  • Une autre raison est que le code binaire est comparativement simplifié à produire et à régénérer à nouveau.

Qu'est-ce que la loi A et la loi μ en compression?

Il existe deux types de lois de compression utilisées. Ce sont, à savoir, la loi et la loi A.

𝞵 la loi companding est utilisée dans divers pays La loi A-Companding recommandée par le CCITT est utilisée dans les pays asiatiques et européens.

𝞵 la loi est définie par l'expression-

La caractéristique de compression de la loi A se termine par un segment linéaire pour une entrée de bas niveau et un segment log pour une entrée de niveau supérieur. Le cas particulier A = 1 correspond à une quantification uniforme. Une valeur appliquée pour A est 87.561.

La compression de la loi A est inférieure à la loi 𝞵 en termes de qualité de petit signal, c'est-à-dire de bruit de canal idéal.

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À propos de Soumali Bhattacharya

Je suis actuellement investi dans le domaine de l'électronique et de la communication.
Mes articles se concentrent sur les principaux domaines de l'électronique de base dans une approche très simple mais informative.
Je suis un apprenant vif et j'essaie de me tenir au courant de toutes les dernières technologies dans le domaine de l'électronique.

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