Diferansiyel kodlama - Differential coding

Olarak sayısal iletişim , kodlama diferansiyel sağlamak için kullanılan bir tekniktir açık bazı tipleri kullanıldığında sinyal alımı modülasyonu . İletilecek verilerin yalnızca mevcut sinyal durumuna (veya sembole) değil, aynı zamanda bir öncekine de bağlı olmasını sağlar.

Diferansiyel kodlama gerektiren yaygın modülasyon türleri arasında faz kaydırmalı anahtarlama ve kareleme genlik modülasyonu bulunur .

Diferansiyel kodlamanın amaçları

Veriler bükümlü çift teller üzerinden iletildiğinde, verici ve alıcı arasındaki kabloya yanlışlıkla fazladan yarım büküm eklemek kolaydır. Bu olduğunda, alınan sinyal ters çevrilir.

BPSK için de benzer şekilde . BPSK'yı demodüle etmek için, uzak olanla senkronize bir yerel osilatör yapmak gerekir . Bu, bir taşıyıcı kurtarma devresi ile gerçekleştirilir. Ancak, kurtarılan taşıyıcının tamsayı kısmı belirsizdir. Orada n iki osilatör arasında geçerli değil eşdeğer faz kaymaları. BPSK için n = 2; semboller ters görünür veya görünmez.

Diferansiyel kodlama, sırasıyla sinyalin ve sembollerin ters çevrilmesinin verileri etkilemesini önler.

Bunun biraz iletim amaçlı olduğunu ve az önce iletilmiş sembol olduğunu varsayarsak, iletilecek sembol şudur: ${\displaystyle x_{i}}$${\displaystyle y_{i-1}}$${\displaystyle x_{i}}$

${\displaystyle y_{i}=y_{i-1}\oplus x_{i},}$

( 1 )

burada işaret ikili ya da modül-2 ilavesi. Kod çözme tarafında, şu şekilde kurtarılır: ${\görüntüleme stili \oplus {}}$${\displaystyle x_{i}}$

${\displaystyle x_{i}=y_{i}\oplus y_{i-1}.}$

( 2 )

Olduğunu, sadece semboller arasındaki farka bağlıdır ve kendi değeriyle (ters veya değil) ve. ${\displaystyle x_{i}}$${\görüntüleme stili y_{i}}$${\displaystyle y_{i-1}}$

Polariteye duyarsız olacak şekilde tasarlanmış birkaç farklı hat kodu vardır - veri akışı ters çevrilmiş olsun veya olmasın, kodu çözülen veriler her zaman doğru olacaktır. Hat kodları bu özelliği ile dahil diferansiyel Manchester kodlaması , iki kutuplu kodlama , NRZI , iki-fazlı işareti kodunu , kodlanmış işareti inversiyon ve MLT-3 kodlama .

Geleneksel diferansiyel kodlama

Yukarıda gösterilen bir yöntem, bir veri akışının tersine çevrilmesiyle ilgilenebilir (buna 180° belirsizlik denir ). Bazen bu yeterlidir (örneğin BPSK kullanılıyorsa veya Viterbi kod çözücü veya çerçeve senkronizörü gibi diğer devreler tarafından başka belirsizlikler algılanırsa ) ve bazen yeterli değildir.

Genel olarak, sembollere bir diferansiyel kodlama uygulanır (bunlar modülatörde kullanılanla aynı semboller için gerekli değildir). Yalnızca 180° belirsizliği çözmek için bu semboller olarak bitler kullanılır. 90° belirsizliği ile uğraşırken, 45° belirsizliği çözmek için bit çiftleri ve üçlü bitler kullanılır (örn. 8PSK'de ).

Bir diferansiyel kodlayıcı ( 1 ) işlemini, bir diferansiyel kod çözücü - ( 2 ) işlemini sağlar.

Hem diferansiyel kodlayıcı hem de diferansiyel kod çözücü ayrık doğrusal zamanla değişmeyen sistemlerdir . İlki özyinelemeli ve IIR , ikincisi özyinelemesiz ve dolayısıyla FIR . Dijital filtreler olarak analiz edilebilirler .

Bir diferansiyel kodlayıcı analog benzer entegratörü . Bir sahip dürtü yanıtı

${\displaystyle h(k)={\begin{durumlar}1,&{\mbox{if }}k\geq 0\\0,&{\mbox{if }}k<0\end{durumlar}}}$

ve bir transfer fonksiyonu

${\displaystyle H(z)={\frac {1}{1-z^{-1}}}.}$

Bir diferansiyel kod çözücü bu nedenle analog bir farklılaştırıcıya benzer , dürtü yanıtı

${\displaystyle h(k)={\begin{cases}1,&{\mbox{if }}k=0\\-1,&{\mbox{if }}k=1\\0,&{\ mbox{aksi halde}}\end{durumlar}}}$

ve transfer fonksiyonu

${\displaystyle H(z)=1-z^{-1}.}$

İkili (modulo-2) aritmetikte, toplama ve çıkarmanın (ve pozitif ve negatif sayıların) eşdeğer olduğuna dikkat edin.

Genelleştirilmiş diferansiyel kodlama

İlişkiyi kullanmak, diferansiyel kodlamayı gerçekleştirmenin tek yolu değildir. Daha genel olarak, bir denklemin herhangi ve için bir ve yalnızca bir çözümü olması koşuluyla herhangi bir fonksiyon olabilir . ${\displaystyle y_{i-1}\oplus x_{i}=y_{i}}$${\görüntüleme stili u=F(y,x)}$${\displaystyle u_{0}=F(y_{0},x)}$${\görüntüleme stili y_{0}}$${\görüntüleme stili u_{0}}$

Uygulamalar

Diferansiyel kodlama, PSK ve QAM modülasyonları ile birlikte uydu ve radyo röle iletişiminde yaygın olarak kullanılmaktadır .

Dezavantajları

Diferansiyel kodlamanın önemli bir dezavantajı vardır: hata çoğalmasına yol açar. Yani, bir sembol yanlış alınmışsa, iki yanlış sembol ve diferansiyel kod çözücünün çıkışında olacaksa, bakınız: ve . Bu , ardışık sembollerde nadiren hataların meydana geldiği sinyal-gürültü oranlarında BER'yi yaklaşık olarak iki katına çıkarır . ${\görüntüleme stili y_{i}}$${\displaystyle x_{i}}$${\displaystyle x_{i+1}}$${\displaystyle x_{i}=y_{i}\oplus y_{i-1}}$${\displaystyle x_{i+1}=y_{i+1}\oplus y_{i}}$

Faz belirsizliğini çözmek için diğer teknikler

Faz belirsizliği ile başa çıkmanın tek yolu diferansiyel kodlama değildir. Diğer popüler teknik, bu amaç için eş anlamlı sözcükler kullanmaktır . Yani, bir çerçeve eşzamanlayıcısı tekrarlanan ters çevrilmiş eşzamanlama sözcüklerini algılarsa, tüm akışı tersine çevirir. Bu yöntem DVB-S'de kullanılır .

Ayrıca bakınız

• Faz kaydırmalı anahtarlama
• uydu modem

Dış bağlantılar ve referanslar

• INTELSAT Yer İstasyonu Standardı IESS-308
• 11/12 GHz uydu servisleri için DVB çerçeveleme yapısı, kanal kodlaması ve modülasyonu (EN 300 421)