SlideShare a Scribd company logo
Signal Encoding 
NETW4004 LECTURE 3 
SOURCE: STALLINGS CHAPTER 6
Encoding Techniques in Wireless 
2 
Digital-to-analog 
 Digital data and digital signals must be converted to 
analog signals for wireless transmission 
Analog-to-analog 
 Baseband signals must be modulated onto a higher-frequency 
carrier for transmission. 
Analog-to-digital 
 Digitising analog signals for digital transmission so as to 
improve quality and take advantage of TDM schemes. 
Digital-to-digital
Signal Encoding Criteria 
3 
What determines how successful a receiver will be in 
interpreting an incoming signal? 
 Signal-to-noise ratio 
 Data rate 
 Bandwidth 
An increase in data rate increases bit error rate 
An increase in SNR decreases bit error rate 
An increase in bandwidth allows an increase in data 
rate
Comparison of Encoding Schemes 
4 
Signal spectrum 
 With lack of high-frequency components, less bandwidth 
required (discuss) 
 No DC component: AC coupling via transformer possible 
Clocking 
 Ease of determining beginning and end of each bit 
position 
Signal interference and noise immunity 
 Performance in the presence of noise 
Cost and complexity 
 The higher the signal rate to achieve a given data rate, the 
greater the cost
Basic Encoding Techniques I 
5 
Digital data to analog signal 
 Amplitude-shift keying (ASK) 
 Amplitude difference of carrier 
frequency 
 Frequency-shift keying (FSK) 
 Frequency difference near carrier 
frequency 
 Phase-shift keying (PSK) 
 Phase of carrier signal shifted 
Fig. 6.2 Modulation of Analog Signals for Digital 
Data
Amplitude-Shift Keying (ASK) 
6 
One binary digit represented by presence of 
carrier, at constant amplitude (1) 
Other binary digit represented by absence of 
carrier (0) 
( ) 
A ( f t) c cos 2p 
0 
ïî 
ïí ì 
s t = 
binary 1 
binary 0 
 where the carrier signal is Acos(2πfct) 
Used to transmit digital data over optical fiber 
Susceptible to sudden gain changes 
Inefficient modulation technique
Binary Frequency-Shift Keying (BFSK) 
7 
Two binary digits represented by two different 
frequencies near the carrier frequency 
( ) 
ïî 
ïí ì 
s t = 
A ( f t) 1 cos 2p 
A ( f t) 2 cos 2p 
binary 1 
binary 0 
 where f1 and f2 are offset from carrier frequency fc by equal but 
opposite amounts 
Less susceptible to error than ASK 
Used for high-frequency (3 to 30 MHz) radio 
transmission
Using Multiple Frequencies (MFSK) 
8 
More than two frequencies are used in FSK 
More bandwidth efficient 
Used for frequency hopping in spread spectrum 
si (t ) =Acos2pfit 
1£i£M 
f = fc + (2 i - 1 - 
M ) 
fd 
i L = = 
M number of different signal elements 2 
= 
L number of bits per signal element
Using Multiple Frequencies (MFSK) 
9 
Example (6.1-P143): 
With fc=250 kHz, fd=25 kHz and M=8 (L=3 bits), we 
have the following frequency assignments for each of 
the 8 possible 3-bits data combinations: 
f fc i M fd i = +(2 -1- ) 
f1= 75 kHz 000 f2=125 kHz 001 f3=175 kHz 010 
f4=225 kHz 011 f5=275 kHz 100 f6=325kHz 101 
f7=375 kHz 110 f8=425 kHz 111
Phase-Shift Keying (PSK) 
10 
Two-level PSK (BPSK):Uses two phases to represent binary digits 
( ) 
A ( f t) c cos 2p 
A ( f t) c - cos 2p 
ïî 
ïí ì 
s t = 
binary 1 
binary 0 
Differential PSK (DPSK): Phase shift with reference to previous bit 
 Binary 0 – signal burst of same phase as previous signal burst 
 Binary 1 – signal burst of opposite phase to previous signal burst
Phase-Shift Keying (PSK) 
11 
Four-level PSK (QPSK) 
 Each element represents two bits 
 Phase shift in multiples of p/4 
( ) 
Acos 2pf t p c 11 
ì 
Acos 2pf t 3p c 
ï ïî 
ïïí 
s t = 
÷øö çè 
æ + 
ö çè 
Acos 2pf t 3p c 
ö çèæ - 
Acos 2pf t p c 
ö çè 
OQPSK: Introducing a time-delay 
 Phase change less than p/2 
 Therefore less interference 
4 
÷ø 
æ + 
4 
÷ø 
4 
÷ø 
æ - 
4 
01 
00 
10
QPSK & OQPSK Diagram 
Fig. 6.6 
12
Quadrature Amplitude Modulation 
13 
QAM is a combination of ASK and PSK 
 Two different signals sent simultaneously on the same 
carrier frequency 
s(t) d (t) f t d (t) f t c c cos 2p sin 2p 1 2 = +
Demodulation of QAM 
14
Reasons for Analog Modulation 
15 
Modulation of digital signals 
When only analog transmission facilities are 
available, digital to analog conversion required 
Modulation of analog signals 
A higher frequency may be needed for effective 
transmission 
Modulation permits frequency division 
multiplexing
Analog Modulation 
16
Basic Encoding Techniques II 
17 
Analog data to digital signal 
Pulse code modulation (PCM) 
Delta modulation (DM) 
Once analog data have been converted 
to digital signals, the digital data 
can be transmitted using NRZ-L 
can be encoded as a digital signal using a 
code other than NRZ-L 
can be converted to an analog signal
Pulse Code Modulation 
18 
Based on the sampling 
theorem 
Each analog sample is 
assigned a binary code 
 Analog samples are referred to 
as pulse amplitude modulation 
(PAM) samples 
The digital signal consists of 
block of n bits, where each n-bit 
number is the amplitude 
of a PCM pulse
Pulse Code Modulation 
19 
By quantizing the PAM pulse, original signal is 
only approximated 
 Leads to quantizing noise 
Signal-to-noise ratio for quantizing noise 
 Each additional bit typically increases SNR by 6 dB, or a 
factor of 4. 
SNR ratio can be improved by nonlinear encoding 
such as non-uniform quantization.
Delta Modulation (DM) 
20 
In DM, analog input is approximated by staircase 
function 
 Moves up or down by one quantization level (d) at each 
sampling interval 
The bit stream approximates derivative of analog 
signal (rather than amplitude) 
 1 is generated if function goes up 
 0 otherwise 
Two important parameters 
 Size of step assigned to each binary digit (d) 
 Sampling rate 
Accuracy improved by increasing sampling rate 
 However, this increases the data rate
DM 
21 
 Advantage of DM over PCM is the simplicity of its implementation. 
 Used for audio signal encoding in Bluetooth. 
 PCM exhibits better SNR at the same data rate.
Recap 
22 
Signal encoding 
Basic encoding techniques 
 Digital to analog 
 Analog to analog 
 Analog to digital 
Problems 6.1, 6.10, 6.16

More Related Content

What's hot

Chapter 5 - Signal Encoding Techniques 9e
Chapter 5 - Signal Encoding Techniques 9eChapter 5 - Signal Encoding Techniques 9e
Chapter 5 - Signal Encoding Techniques 9e
adpeer
 
Encoding techniques
Encoding techniquesEncoding techniques
Encoding techniques
Goriha Naveed
 
signal encoding techniques
signal encoding techniquessignal encoding techniques
signal encoding techniques
Srinivasa Rao
 
Modulation of digital_and_analog_data
Modulation of digital_and_analog_dataModulation of digital_and_analog_data
Modulation of digital_and_analog_data
Muhamamd Awaissaleem
 
Encoding Techniques
Encoding TechniquesEncoding Techniques
Ch05
Ch05Ch05
Transmission of digital signals
Transmission of digital signalsTransmission of digital signals
Transmission of digital signals
Sachin Artani
 
Generation and detection of psk and fsk
Generation and detection of psk and fskGeneration and detection of psk and fsk
Generation and detection of psk and fsk
deepakreddy kanumuru
 
Digital data transmission
Digital data transmissionDigital data transmission
Digital data transmission
BZU lahore
 
Dccn - Digital Transmission
Dccn - Digital TransmissionDccn - Digital Transmission
Dccn - Digital Transmission
Taimoor Muzaffar Gondal
 
Encoding and Decoding
Encoding and DecodingEncoding and Decoding
Encoding and Decoding
mrhaken
 
Communication system lec 8
Communication system lec 8Communication system lec 8
Communication system lec 8
ZareenRauf1
 
Lecture 2 encoding
Lecture 2 encodingLecture 2 encoding
Lecture 2 encoding
Josh Street
 
Digital modulation techniques
Digital modulation techniquesDigital modulation techniques
Digital modulation techniques
thuhienptit2003
 
ANALOG DIGITAL HYBRID MODULATION
ANALOG DIGITAL HYBRID MODULATIONANALOG DIGITAL HYBRID MODULATION
ANALOG DIGITAL HYBRID MODULATION
Deepak kango
 
Dc ppt final
Dc ppt finalDc ppt final
Dc ppt final
Abhijit Rajkhowa
 
Pass band transmission
Pass band transmission Pass band transmission
RF module
RF moduleRF module
RF module
Mohsen Sarakbi
 
communication system lec2
 communication system lec2 communication system lec2
communication system lec2
ZareenRauf1
 

What's hot (19)

Chapter 5 - Signal Encoding Techniques 9e
Chapter 5 - Signal Encoding Techniques 9eChapter 5 - Signal Encoding Techniques 9e
Chapter 5 - Signal Encoding Techniques 9e
 
Encoding techniques
Encoding techniquesEncoding techniques
Encoding techniques
 
signal encoding techniques
signal encoding techniquessignal encoding techniques
signal encoding techniques
 
Modulation of digital_and_analog_data
Modulation of digital_and_analog_dataModulation of digital_and_analog_data
Modulation of digital_and_analog_data
 
Encoding Techniques
Encoding TechniquesEncoding Techniques
Encoding Techniques
 
Ch05
Ch05Ch05
Ch05
 
Transmission of digital signals
Transmission of digital signalsTransmission of digital signals
Transmission of digital signals
 
Generation and detection of psk and fsk
Generation and detection of psk and fskGeneration and detection of psk and fsk
Generation and detection of psk and fsk
 
Digital data transmission
Digital data transmissionDigital data transmission
Digital data transmission
 
Dccn - Digital Transmission
Dccn - Digital TransmissionDccn - Digital Transmission
Dccn - Digital Transmission
 
Encoding and Decoding
Encoding and DecodingEncoding and Decoding
Encoding and Decoding
 
Communication system lec 8
Communication system lec 8Communication system lec 8
Communication system lec 8
 
Lecture 2 encoding
Lecture 2 encodingLecture 2 encoding
Lecture 2 encoding
 
Digital modulation techniques
Digital modulation techniquesDigital modulation techniques
Digital modulation techniques
 
ANALOG DIGITAL HYBRID MODULATION
ANALOG DIGITAL HYBRID MODULATIONANALOG DIGITAL HYBRID MODULATION
ANALOG DIGITAL HYBRID MODULATION
 
Dc ppt final
Dc ppt finalDc ppt final
Dc ppt final
 
Pass band transmission
Pass band transmission Pass band transmission
Pass band transmission
 
RF module
RF moduleRF module
RF module
 
communication system lec2
 communication system lec2 communication system lec2
communication system lec2
 

Viewers also liked

Analog to Digital Encoding in Data Communication DC9
Analog to Digital Encoding in Data Communication DC9Analog to Digital Encoding in Data Communication DC9
Analog to Digital Encoding in Data Communication DC9
koolkampus
 
Source coding
Source codingSource coding
Source coding
MOHIT KUMAR
 
1432.encoding concepts
1432.encoding concepts1432.encoding concepts
1432.encoding concepts
techbed
 
Modulation Techniques for Mobile Radio
Modulation Techniques for Mobile RadioModulation Techniques for Mobile Radio
Modulation Techniques for Mobile Radio
METHODIST COLLEGE OF ENGG & TECH
 
Encoding in Data Communication DC8
Encoding in Data Communication DC8Encoding in Data Communication DC8
Encoding in Data Communication DC8
koolkampus
 
Digital modulation
Digital modulationDigital modulation
Digital modulation
Muhd Iqwan Mustaffa
 
Chapter 4 frequency modulation
Chapter 4 frequency modulationChapter 4 frequency modulation
Chapter 4 frequency modulation
Hattori Sidek
 
Source coding
Source codingSource coding
Source coding
Shamna Saleem
 
Digital communication systems
Digital communication systemsDigital communication systems
Digital communication systems
Nisreen Bashar
 

Viewers also liked (9)

Analog to Digital Encoding in Data Communication DC9
Analog to Digital Encoding in Data Communication DC9Analog to Digital Encoding in Data Communication DC9
Analog to Digital Encoding in Data Communication DC9
 
Source coding
Source codingSource coding
Source coding
 
1432.encoding concepts
1432.encoding concepts1432.encoding concepts
1432.encoding concepts
 
Modulation Techniques for Mobile Radio
Modulation Techniques for Mobile RadioModulation Techniques for Mobile Radio
Modulation Techniques for Mobile Radio
 
Encoding in Data Communication DC8
Encoding in Data Communication DC8Encoding in Data Communication DC8
Encoding in Data Communication DC8
 
Digital modulation
Digital modulationDigital modulation
Digital modulation
 
Chapter 4 frequency modulation
Chapter 4 frequency modulationChapter 4 frequency modulation
Chapter 4 frequency modulation
 
Source coding
Source codingSource coding
Source coding
 
Digital communication systems
Digital communication systemsDigital communication systems
Digital communication systems
 

Similar to Lecture3 signal encoding_in_wireless

05 signal encodingtechniques
05 signal encodingtechniques05 signal encodingtechniques
05 signal encodingtechniques
chameli devi group of institutions
 
komdat5
komdat5komdat5
komdat5
pasca
 
Dcn a03-analog transmission
Dcn a03-analog transmissionDcn a03-analog transmission
Dcn a03-analog transmission
Saurabh Daga
 
EEE323_7.pptx
EEE323_7.pptxEEE323_7.pptx
EEE323_7.pptx
AlfazUddin6
 
Presentation9
Presentation9Presentation9
Presentation9
Mohd Yusak
 
Digital modulation basics(nnm)
Digital modulation basics(nnm)Digital modulation basics(nnm)
Digital modulation basics(nnm)
nnmaurya
 
05_Signal_Encoding_Techniques.pdf
05_Signal_Encoding_Techniques.pdf05_Signal_Encoding_Techniques.pdf
05_Signal_Encoding_Techniques.pdf
MariaBatool42
 
Comparative Study and Performance Analysis of different Modulation Techniques...
Comparative Study and Performance Analysis of different Modulation Techniques...Comparative Study and Performance Analysis of different Modulation Techniques...
Comparative Study and Performance Analysis of different Modulation Techniques...
Souvik Das
 
Unit 3 ppt
Unit 3 pptUnit 3 ppt
Unit 3 ppt
RemyaRoseS
 
Lecture7 encodingmodulation
Lecture7 encodingmodulationLecture7 encodingmodulation
Lecture7 encodingmodulation
H K
 
mod.pptx
mod.pptxmod.pptx
mod.pptx
AbdullahOmar64
 
Te 4 pulse_modulation
Te 4 pulse_modulationTe 4 pulse_modulation
Te 4 pulse_modulation
Shohan Ean
 
digital layer
digital layerdigital layer
digital layer
Maria Deborah Baluran
 
International Journal of Engineering Research and Development (IJERD)
International Journal of Engineering Research and Development (IJERD)International Journal of Engineering Research and Development (IJERD)
International Journal of Engineering Research and Development (IJERD)
IJERD Editor
 
W6_Ch5_Signal Encoding.pdf
W6_Ch5_Signal Encoding.pdfW6_Ch5_Signal Encoding.pdf
W6_Ch5_Signal Encoding.pdf
matom84405
 
GPS Signals (1)
GPS Signals (1)GPS Signals (1)
Introduction to communication system lecture4
Introduction to communication system lecture4Introduction to communication system lecture4
Introduction to communication system lecture4
Jumaan Ally Mohamed
 
Analog transmission
Analog transmissionAnalog transmission
Analog transmission
Engr Ginna
 
Fundamentals of coherent systems
Fundamentals of coherent systemsFundamentals of coherent systems
Fundamentals of coherent systems
farha zeba
 
L 1 5 sampling quantizing encoding pcm
L 1 5 sampling quantizing encoding pcmL 1 5 sampling quantizing encoding pcm
L 1 5 sampling quantizing encoding pcm
DEEPIKA KAMBOJ
 

Similar to Lecture3 signal encoding_in_wireless (20)

05 signal encodingtechniques
05 signal encodingtechniques05 signal encodingtechniques
05 signal encodingtechniques
 
komdat5
komdat5komdat5
komdat5
 
Dcn a03-analog transmission
Dcn a03-analog transmissionDcn a03-analog transmission
Dcn a03-analog transmission
 
EEE323_7.pptx
EEE323_7.pptxEEE323_7.pptx
EEE323_7.pptx
 
Presentation9
Presentation9Presentation9
Presentation9
 
Digital modulation basics(nnm)
Digital modulation basics(nnm)Digital modulation basics(nnm)
Digital modulation basics(nnm)
 
05_Signal_Encoding_Techniques.pdf
05_Signal_Encoding_Techniques.pdf05_Signal_Encoding_Techniques.pdf
05_Signal_Encoding_Techniques.pdf
 
Comparative Study and Performance Analysis of different Modulation Techniques...
Comparative Study and Performance Analysis of different Modulation Techniques...Comparative Study and Performance Analysis of different Modulation Techniques...
Comparative Study and Performance Analysis of different Modulation Techniques...
 
Unit 3 ppt
Unit 3 pptUnit 3 ppt
Unit 3 ppt
 
Lecture7 encodingmodulation
Lecture7 encodingmodulationLecture7 encodingmodulation
Lecture7 encodingmodulation
 
mod.pptx
mod.pptxmod.pptx
mod.pptx
 
Te 4 pulse_modulation
Te 4 pulse_modulationTe 4 pulse_modulation
Te 4 pulse_modulation
 
digital layer
digital layerdigital layer
digital layer
 
International Journal of Engineering Research and Development (IJERD)
International Journal of Engineering Research and Development (IJERD)International Journal of Engineering Research and Development (IJERD)
International Journal of Engineering Research and Development (IJERD)
 
W6_Ch5_Signal Encoding.pdf
W6_Ch5_Signal Encoding.pdfW6_Ch5_Signal Encoding.pdf
W6_Ch5_Signal Encoding.pdf
 
GPS Signals (1)
GPS Signals (1)GPS Signals (1)
GPS Signals (1)
 
Introduction to communication system lecture4
Introduction to communication system lecture4Introduction to communication system lecture4
Introduction to communication system lecture4
 
Analog transmission
Analog transmissionAnalog transmission
Analog transmission
 
Fundamentals of coherent systems
Fundamentals of coherent systemsFundamentals of coherent systems
Fundamentals of coherent systems
 
L 1 5 sampling quantizing encoding pcm
L 1 5 sampling quantizing encoding pcmL 1 5 sampling quantizing encoding pcm
L 1 5 sampling quantizing encoding pcm
 

Lecture3 signal encoding_in_wireless

  • 1. Signal Encoding NETW4004 LECTURE 3 SOURCE: STALLINGS CHAPTER 6
  • 2. Encoding Techniques in Wireless 2 Digital-to-analog  Digital data and digital signals must be converted to analog signals for wireless transmission Analog-to-analog  Baseband signals must be modulated onto a higher-frequency carrier for transmission. Analog-to-digital  Digitising analog signals for digital transmission so as to improve quality and take advantage of TDM schemes. Digital-to-digital
  • 3. Signal Encoding Criteria 3 What determines how successful a receiver will be in interpreting an incoming signal?  Signal-to-noise ratio  Data rate  Bandwidth An increase in data rate increases bit error rate An increase in SNR decreases bit error rate An increase in bandwidth allows an increase in data rate
  • 4. Comparison of Encoding Schemes 4 Signal spectrum  With lack of high-frequency components, less bandwidth required (discuss)  No DC component: AC coupling via transformer possible Clocking  Ease of determining beginning and end of each bit position Signal interference and noise immunity  Performance in the presence of noise Cost and complexity  The higher the signal rate to achieve a given data rate, the greater the cost
  • 5. Basic Encoding Techniques I 5 Digital data to analog signal  Amplitude-shift keying (ASK)  Amplitude difference of carrier frequency  Frequency-shift keying (FSK)  Frequency difference near carrier frequency  Phase-shift keying (PSK)  Phase of carrier signal shifted Fig. 6.2 Modulation of Analog Signals for Digital Data
  • 6. Amplitude-Shift Keying (ASK) 6 One binary digit represented by presence of carrier, at constant amplitude (1) Other binary digit represented by absence of carrier (0) ( ) A ( f t) c cos 2p 0 ïî ïí ì s t = binary 1 binary 0  where the carrier signal is Acos(2πfct) Used to transmit digital data over optical fiber Susceptible to sudden gain changes Inefficient modulation technique
  • 7. Binary Frequency-Shift Keying (BFSK) 7 Two binary digits represented by two different frequencies near the carrier frequency ( ) ïî ïí ì s t = A ( f t) 1 cos 2p A ( f t) 2 cos 2p binary 1 binary 0  where f1 and f2 are offset from carrier frequency fc by equal but opposite amounts Less susceptible to error than ASK Used for high-frequency (3 to 30 MHz) radio transmission
  • 8. Using Multiple Frequencies (MFSK) 8 More than two frequencies are used in FSK More bandwidth efficient Used for frequency hopping in spread spectrum si (t ) =Acos2pfit 1£i£M f = fc + (2 i - 1 - M ) fd i L = = M number of different signal elements 2 = L number of bits per signal element
  • 9. Using Multiple Frequencies (MFSK) 9 Example (6.1-P143): With fc=250 kHz, fd=25 kHz and M=8 (L=3 bits), we have the following frequency assignments for each of the 8 possible 3-bits data combinations: f fc i M fd i = +(2 -1- ) f1= 75 kHz 000 f2=125 kHz 001 f3=175 kHz 010 f4=225 kHz 011 f5=275 kHz 100 f6=325kHz 101 f7=375 kHz 110 f8=425 kHz 111
  • 10. Phase-Shift Keying (PSK) 10 Two-level PSK (BPSK):Uses two phases to represent binary digits ( ) A ( f t) c cos 2p A ( f t) c - cos 2p ïî ïí ì s t = binary 1 binary 0 Differential PSK (DPSK): Phase shift with reference to previous bit  Binary 0 – signal burst of same phase as previous signal burst  Binary 1 – signal burst of opposite phase to previous signal burst
  • 11. Phase-Shift Keying (PSK) 11 Four-level PSK (QPSK)  Each element represents two bits  Phase shift in multiples of p/4 ( ) Acos 2pf t p c 11 ì Acos 2pf t 3p c ï ïî ïïí s t = ÷øö çè æ + ö çè Acos 2pf t 3p c ö çèæ - Acos 2pf t p c ö çè OQPSK: Introducing a time-delay  Phase change less than p/2  Therefore less interference 4 ÷ø æ + 4 ÷ø 4 ÷ø æ - 4 01 00 10
  • 12. QPSK & OQPSK Diagram Fig. 6.6 12
  • 13. Quadrature Amplitude Modulation 13 QAM is a combination of ASK and PSK  Two different signals sent simultaneously on the same carrier frequency s(t) d (t) f t d (t) f t c c cos 2p sin 2p 1 2 = +
  • 15. Reasons for Analog Modulation 15 Modulation of digital signals When only analog transmission facilities are available, digital to analog conversion required Modulation of analog signals A higher frequency may be needed for effective transmission Modulation permits frequency division multiplexing
  • 17. Basic Encoding Techniques II 17 Analog data to digital signal Pulse code modulation (PCM) Delta modulation (DM) Once analog data have been converted to digital signals, the digital data can be transmitted using NRZ-L can be encoded as a digital signal using a code other than NRZ-L can be converted to an analog signal
  • 18. Pulse Code Modulation 18 Based on the sampling theorem Each analog sample is assigned a binary code  Analog samples are referred to as pulse amplitude modulation (PAM) samples The digital signal consists of block of n bits, where each n-bit number is the amplitude of a PCM pulse
  • 19. Pulse Code Modulation 19 By quantizing the PAM pulse, original signal is only approximated  Leads to quantizing noise Signal-to-noise ratio for quantizing noise  Each additional bit typically increases SNR by 6 dB, or a factor of 4. SNR ratio can be improved by nonlinear encoding such as non-uniform quantization.
  • 20. Delta Modulation (DM) 20 In DM, analog input is approximated by staircase function  Moves up or down by one quantization level (d) at each sampling interval The bit stream approximates derivative of analog signal (rather than amplitude)  1 is generated if function goes up  0 otherwise Two important parameters  Size of step assigned to each binary digit (d)  Sampling rate Accuracy improved by increasing sampling rate  However, this increases the data rate
  • 21. DM 21  Advantage of DM over PCM is the simplicity of its implementation.  Used for audio signal encoding in Bluetooth.  PCM exhibits better SNR at the same data rate.
  • 22. Recap 22 Signal encoding Basic encoding techniques  Digital to analog  Analog to analog  Analog to digital Problems 6.1, 6.10, 6.16

Editor's Notes

  1. الرقمية إلى تناظرية يجب أن يتم تحويل البيانات الرقمية والإشارات الرقمية إلى إشارات تناظرية لاسلكية لنقل التناظرية إلى التناظرية يجب أن التضمين إشارات القاعدي على الناقل التردد العالي للإرسال. التناظرية إلى الرقمية Digitising الإشارات التناظرية لنقل الرقمي وذلك لتحسين نوعية والاستفادة من مخططات TDM. الرقمية إلى رقمية Encoding is the process of transforming information from one format into another. The opposite operation is called decoding. This is often used in many digital devices الترميز هو عملية تحويل المعلومات من شكل إلى آخر. وتسمى العملية المعاكسة فك التشفير. وكثيرا ما يستخدم هذا في كثير من الأجهزة الرقمية
  2. ما الذي يحدد مدى نجاح مستقبل سيكون في تفسير إشارة واردة؟ إشارة إلى نسبة الضوضاء معدل البيانات عرض النطاق الترددي زيادة في معدل البيانات إلى زيادة معدل بت خطأ زيادة في SNR يقلل نسبة الخطأ زيادة في عرض النطاق الترددي يسمح بزيادة في معدل البيانات
  3. إشارة الطيف مع عدم وجود مكونات عالية التردد، وعرض النطاق الترددي أقل المطلوبة (مناقشة) أي مكون العاصمة: اقتران AC عبر محول الممكن قطع مسافة السباق سهولة تحديد بداية ونهاية كل موقف قليلا تدخل إشارة والحصانة الضوضاء الأداء في وجود ضوضاء التكلفة والتعقيد وارتفاع نسبة إشارة إلى تحقيق معدل بيانات معينة، كلما زادت التكلفة The encoding schemes should realize these features Signal spectrum :In addition, lack of a direct current (dc) component is also desirable. With a dc component to the signal, there must be direct physical attachment of transmission components. With no dc component, alternating current (ac) coupling via transformer is possible; this provides excellent electrical isolation, reducing interference. Clocking: The receiver must determine the beginning and end of each bit position. This is no easy task. One rather expensive approach is to provide a separate clock channel to synchronize the transmitter and receiver. The alternative is to provide some synchronization mechanism that is based on the transmitted signal. This can be achieved with suitable encoding. • Signal interference and noise immunity: Certain codes exhibit superior performance in the presence of noise. This is usually expressed in terms of a BER. Cost and complexity: Although digital logic continues to drop in price, this factor should not be ignored. In particular, the higher the signaling rate to achieve a given data rate, the greater the cost. We will see that some codes require a signaling rate that is in fact greater than the actual data rate. ينبغي أن أنظمة الترميز يدركون هذه الميزات إشارة الطيف: وبالإضافة إلى ذلك، عدم وجود (العاصمة) المكون الحالي المباشر هو أيضا مرغوب فيه. مع عنصر العاصمة إلى الإشارة، يجب أن يكون هناك ارتباط مادي مباشر من مكونات الإرسال. مع أي مكون العاصمة، بالتناوب الحالي (AC) اقتران عبر محول هو ممكن؛ وهذا يوفر العزل الكهربائي ممتازة، والحد من التدخل. قطع مسافة السباق: المتلقي يجب تحديد بداية ونهاية كل موقف بعض الشيء. هذه ليست مهمة سهلة. نهج واحد مكلفة نوعا ما هو توفير قناة منفصلة على مدار الساعة لمزامنة جهاز الإرسال والاستقبال. البديل هو توفير آلية التزامن الذي يقوم على الإشارة المرسلة. ويمكن تحقيق ذلك مع ترميز مناسب. • تدخل إشارة والحصانة الضوضاء: بعض رموز تظهر الأداء المتفوق في وجود ضوضاء. عادة ما يتم التعبير عن هذا من حيث البر. التكلفة والتعقيد: على الرغم من أن المنطق الرقمي يواصل الانخفاض في الأسعار، ويجب عدم تجاهل هذا العامل. على وجه الخصوص، وارتفاع معدل يشير إلى تحقيق معدل بيانات معينة، كلما زادت التكلفة. سوف نرى أن بعض رموز تتطلب معدل الإشارات التي هي في الواقع أكبر من معدل البيانات الفعلية
  4. البيانات الرقمية إلى إشارات التناظرية تضمين إزاحة السعة (ASK) الفرق السعة من تردد الناقل تضمين إزاحة التردد (FSK) الفرق تردد قرب تردد الناقل تضمين إزاحة الطور (PSK) مرحلة إشارة الناقل تحول modulation involves operation on one or more of the three characteristics of a carrier signal: amplitude, frequency, and phase. Accordingly, there are three basic encoding or modulation techniques for transforming digital data into analog signals. In amplitude shift keying, the amplitude of the carrier signal is varied to create signal elements. Both frequency and phase remain constant while the amplitude changes. تعديل ينطوي على عملية واحدة أو أكثر من الخصائص الثلاث للإشارة الناقل: السعة، والتردد، والمرحلة. وفقا لذلك، هناك هي ثلاثة ترميز أو تعديل التقنيات الأساسية لتحويل البيانات الرقمية إلى إشارات التناظرية. في السعة التحول القفل، وتتنوع السعة للإشارة الناقل لخلق عناصر الإشارة. كل من التردد والمرحلة تظل ثابتة في حين أن التغييرات السعة.
  5. ثنائي الرقم واحد يمثلها وجود الناقل، في اتساع مستمر (1) ثنائي الرقم الآخر الذي يمثله غياب الناقل (0) حيث إشارة الناقل ACOS (2πfct) تستخدم لنقل البيانات الرقمية عبر الألياف الضوئية عرضة للتغيرات مكاسب مفاجئة تقنية التضمين غير فعالة Amplitude-Shift Keying In ASK, the two binary values are represented by two different amplitudes of the carrier frequency. Commonly, one of the amplitudes is zero; that is, one binary digit is represented by the presence, at constant amplitude, of the carrier, the other by the absence of the carrier (Figure 6.2a). binary 1 where the carrier signal is A COS(211fet). ASK is susceptible to sudden gain changes and is a rather inefficient modulation technique. On voice-grade lines, it is typically used only up to 1200 bps. The ASK technique is used to transmit digital data over optical fiber. For LED (light-emitting diode) transmitters, Equation (6.1) is valid. That is, one signal element is represented by a light pulse while the other signal element is represented by the absence of light. Laser transmitters normally have a fixed "bias" current that causes the device to emit a low light level. This low level represents one signal element, while a higher-amplitude light wave represents another signal element. تضمين إزاحة السعة في ASK، يتم تمثيل القيمتين الثنائية من قبل اثنين من سعة مختلفة من تردد الناقل. عادة، واحدة من سعة صفر. وهذا هو، ويمثل رقم ثنائي واحد من خلال وجود، في اتساع مستمر، من جانب الناقل، والآخر بسبب عدم وجود الناقل (الشكل 6.2a). ثنائي 1 حيث إشارة الناقل هو COS (211fet). ASK هو عرضة للتغيرات مكاسب مفاجئة وغير تقنية التضمين غير فعالة إلى حد ما. على خطوط صوت الصف، وعادة ما تستخدم فقط يصل إلى 1200 نقطة أساس. يتم استخدام تقنية ASK لنقل البيانات الرقمية عبر الألياف الضوئية. لLED (الصمام الثنائي الباعث للضوء) الإرسال، والمعادلة (6.1) غير صالحة. وهذا هو، ويمثل عنصر إشارة واحدة من نبض الضوء في حين يتمثل العنصر إشارة الآخرين من خلال غياب الضوء. مرسلات الليزر وعادة ما يكون "التحيز" التيار الثابت الذي يتسبب في الجهاز لتنبعث من مستوى ضوء منخفض. يمثل هذا المستوى المتدني عنصر إشارة واحدة، في حين تمثل موجة الضوء العالي-السعة عنصر إشارة أخرى
  6. رقمين ثنائي ممثلة من قبل اثنين من ترددات مختلفة بالقرب من تردد الناقل حيث يتم إجراء مقاصة بين F1 و F2 من تردد الناقل FC بنسب متساوية ولكن متعاكسين أقل عرضة للخطأ من ASK تستخدم في الترددات العالية (3-30 ميغاهرتز) الإرسال الإذاعي In frequency shift keying, the frequency of the carrier signal is varied to represent data. The frequency of the modulated signal is constant for the duration of one signal element, but changes for the next signal element if the data element changes. Both peak amplitude and phase remain constant for all signal elements. With this scheme, the "1" is called the mark frequency and the "0" is called the space frequency. في وتيرة التحول القفل، وتباينت وتيرة إشارة الناقل لتمثيل البيانات. تردد إشارة التضمين هو ثابت لمدة عنصر إشارة واحدة، ولكن التغييرات للعنصر إشارة المقبل إذا تغير عنصر البيانات. كل من السعة ومرحلة الذروة تبقى ثابتة لجميع عناصر الإشارة. مع هذا البرنامج، ويسمى "1" وتيرة علامة و"0" يسمى تردد الفضاء.
  7. وتستخدم أكثر من عقدين من الترددات في FSK أكثر كفاءة عرض النطاق الترددي تستخدم لتردد التنقل في انتشار الطيف
  8. In phase shift keying, the phase of the carrier is varied to represent two or more different signal elements. Both peak amplitude and frequency remain constant as the phase changes. Today, PSK is more common than ASK or FSK. Because a phase shift of 180 is equivalent to flipping the sine wave or multiplying it by -1 An alternative form of two-level PSK is differential PSK (DPSK). Figure 6.5shows an example. In this scheme, a binary 0 is represented by sending a signal burst of the same phase as the previous signal burst sent.A binary 1 is represented by sending a signal burst of opposite phase to the preceding one. This term differential refers to the fact that the phase shift is with reference to the previous bit transmitted rather than to some constant reference signal. In differential encoding, the information to be transmitted is represented in terms of the changes between successive data symbols rather than the signal elements themselves. DPSK avoids the requirement for an accurate local oscillator phase at the receiver that is matched with the transmitter. As long as the preceding phase is received correctly, the phase reference is accurate. في مرحلة التحول القفل، وتتنوع مرحلة الناقل لتمثيل اثنين أو أكثر من العناصر المختلفة الإشارة. كل من السعة والتردد الذروة تبقى ثابتة مع تغير المرحلة. اليوم، PSK هو أكثر شيوعا من ASK أو FSK. لأن مرحلة التحول من 180 يعادل التقليب موجة جيبية أو ضرب من قبل -1 شكل بديل من مستويين PSK هو PSK التفاضلي (DPSK). الرقم 6.5shows مثال على ذلك. في هذا المخطط، وثنائي 0 يمثله إرسال انفجر إشارة من المرحلة ذاتها كما انفجرت إشارة السابقة sent.A ثنائي 1 يمثله إرسال إشارة انفجر المرحلة معاكسة لتلك التي سبقت. يشير هذا المصطلح إلى فارق حقيقة أن مرحلة التحول هو مع الإشارة إلى بت السابق ينتقل بدلا من بعض إشارة مرجعية ثابتة. في ترميز التفاضلية، والمعلومات التي يجب أن تنتقل يمثل من حيث التغييرات بين رموز البيانات المتتالية بدلا من العناصر إشارة أنفسهم. DPSK يتجنب متطلبات مرحلة مذبذب المحلية دقيقة على المتلقي أن تلاءم مع جهاز الإرسال. طالما استلام المرحلة السابقة بشكل صحيح، فإن الإشارة مرحلة دقيقة.
  9. QPSK uses two carriers, one in-phase and the other quadrature. The point representing 11 is made of two combined signal elements, both with an amplitude of 1 V. One element is represented by an in-phase carrier, the other element by a quadrature carrier. The amplitude of the final signal element sent for this 2-bit data element is 2112, and the phase is 45°. The argument is similar for the other three points. All signal elements have an amplitude of 2112,but their phases are different (45°, 135°, -135°, and -45°). Of course, we could have chosen the amplitude of the carrier to be 1/(21/2) to make the final amplitudes 1V. يستخدم QPSK حاملتي، واحدة في مرحلة والتربيع الآخر. يتم إجراء نقطة تمثل 11 من عنصرين إشارة مجتمعة، سواء مع اتساع 1 خامسا يتمثل أحد العناصر من قبل الناقل في مرحلة، وعنصر آخر من قبل الناقل التربيع. اتساع العنصر النهائي أرسلت إشارة لهذا العنصر البيانات 2-بت 2112، والمرحلة هي 45 درجة. الحجة هي مماثلة لثلاث نقاط أخرى. جميع عناصر إشارة لها سعة 2112، ولكن مراحلها مختلفة (45 درجة و 135 درجة مئوية، -135 درجة مئوية، و-45 درجة). بالطبع، يمكننا أن اختاروا سعة الناقل أن يكون 1 / (21/2) لجعل سعة النهائية 1V.
  10. إشارتين مختلفة أرسلت في وقت واحد على نفس تردد الناقل QAM is a popular analog signaling technique that is used in some wireless standards. This modulation technique is a combination of ASK and PSK. QAM can also be considered a logical extension of QPSK. QAM takes advantage of the fact that it is possible to send two different signals simultaneously on the same carrier frequency, by using two copies of the carrier frequency, one shifted by 900 with respect to the other. Figure 6.10 shows the QAM modulation scheme in general terms. The input is a stream of binary digits arriving at a rate of R bps. This stream is converted into two separate bit streams of R/2 bps each, by taking alternate bits for the two streams. In the diagram, the upper stream is ASK modulated on a carrier of frequency Ie by multiplying the bit stream by the carrier. Thus, a binary zero is represented by the absence of the carrier wave and a binary one is represented by the presence of the carrier wave at a constant amplitude. This same carrier wave is shifted by 900 and used for ASK modulation of the lower binary stream. The two modulated signals are then added together and transmitted. The transmitted signal can be expressed as follows: QAM If two-level ASK is used, then each of the two streams can be in one of two states and the combined stream can be in one of 4 = 2 X 2 states. This is essentially QPSK.
  11. تعديل الإشارات الرقمية عندما تكون فقط مرافق النقل المتاحة التناظرية، والرقمية لتحويل التناظرية مطلوبة تعديل الإشارات التناظرية قد تكون هناك حاجة إلى تردد أعلى لنقل فعالة تعديل يسمح بتقسيم التردد
  12. البيانات التناظرية إلى إشارة رقمية كود نبض التحوير (PCM) دلتا التحوير (DM) مرة واحدة وقد تم تحويل البيانات التناظرية إلى إشارات رقمية، والبيانات الرقمية يمكن أن تنتقل باستخدام NRZ-L يمكن المشفرة في صورة إشارة رقمية باستخدام تعليمات برمجية أخرى من NRZ-L يمكن تحويلها إلى إشارة تناظرية
  13. على أساس نظرية أخذ العينات يتم تعيين كل عينة تمثيلية من الشفرة الثنائية ويشار إلى عينات تمثيلية باسم نبض تعديل السعة عينات (PAM) تتكون الإشارة الرقمية من كتلة بت n، حيث كل رقم N-بت واتساع نبض PCM Pulse code modulation (PCM) is based on the sampling theorem, which states that If a signal f(t) is sampled at regular intervals of time and at a rate higher than twice the highest signal frequency, then the samples contain all the information of the original signaL The function f(t) may be reconstructed from these samples by the use of a low-pass filter. If voice data are limited to frequencies below 4000 Hz, a conservative procedure for intelligibility, 8000 samples per second would be sufficient to characterize the voice signal completely. Note, however, that these are analog samples, called pulse amplitude modulation (PAM) samples. To convert to digital, each of these analog samples must be assigned a binary code. Figure 6.15 shows an example in which the original signal is assumed to be band limited with a bandwidth of B. PAM samples are taken at a rate of 2B, or once every Ts = 1/2B seconds. Each PAM sample is approximated by being quantized into one of 16 different levels. Each sample can then be represented by 4 bits. But because the quantized values are only approximations, it is impossible to recover the original signal exactly. By using an 8-bit sample, which allows 256 quantizing levels, the quality of the recovered voice signal is comparable with that achieved via analog transmission. Note that this implies that a data rate of (8000 samples per second) X (8 bits per sample) = 64 kbps is needed for a single voice signal. Thus, PCM starts with a continuous-time, continuous-amplitude (analog) signal, from which a digital signal is produced. The digital signal consists of blocks of n bits, where each n-bit number is the amplitude of a PCM pulse. On reception, the process is reversed to reproduce the analog signaL Notice, however, that this process violates the terms of the sampling theorem. By quantizing the PAM pulse, the original signal is now only approximated and cannot be recovered exactly. This effect is known as quantizing error or quantizing noise. The signal-to-noise ratio for quantizing noise can be expressed as [GIBS93] SNRdB = 20 log 2n + 1.76 dB = 6.02n + 1.76 dB Thus each additional bit used for quantizing increases SNR by about 6 dB, which is a factor of 4. ويستند كود نبض التحوير (PCM) على نظرية أخذ العينات، والتي تنص على أنه إذا تم أخذ عينات من إشارة و (ر) على فترات منتظمة من الزمن، وبمعدل أعلى من ضعفي أعلى تردد إشارة، ثم العينات تحتوي على جميع المعلومات و الإشارة الأصلية و وظيفة (ر) يجوز بناؤها من هذه العينات باستخدام مرشح تمرير منخفض. إذا كانت البيانات الصوتية تقتصر على ترددات أقل من 4000 هرتز، وهو محافظ إجراءات وضوح، أن 8000 عينة في الثانية يكون كافيا لتوصيف إشارة الصوت تماما. نلاحظ، مع ذلك، أن هذه هي عينات تمثيلية، دعا تعديل نبض السعة عينات (PAM). تحويل إلى الرقمية، ولكل من هذه العينات التناظرية يجب تعيين رمز ثنائي. ويبين الشكل 6.15 مثال الذي يفترض الإشارة الأصلية لتكون الفرقة محدودة مع عرض النطاق الترددي لعينات B. PAM تؤخذ بمعدل 2B، أو مرة واحدة كل تس = 1 / 2B ثواني. ويقترب كل عينة حزب الأصالة والمعاصرة من خلال الكم يجري في واحدة من 16 مستويات مختلفة. ومن ثم يمكن تمثيل كل عينة بنسبة 4 بت. ولكن لأن القيم المكممة تقريبية فقط، فإنه من المستحيل لاسترداد الإشارة الأصلية بالضبط. باستخدام عينة 8 بت، والذي يسمح تثبيت قيمة 256 المستويات، وجودة الإشارة الصوتية تعافى قابلة للمقارنة مع تلك التي تحققت عبر انتقال التناظرية. لاحظ أن هذا يعني أن هناك حاجة إلى البيانات بمعدل (8000 عينة في الثانية) X (8 بت لكل عينة) = 64 كيلو بايت في الثانية لفترة واحدة إشارة صوتية. وبالتالي، يبدأ PCM مع الوقت متواصل ومستمر، سعة (التناظرية) إشارة، والتي تنتج إشارة رقمية. تتكون الإشارة الرقمية كتل بت n، حيث كل رقم N-بت واتساع نبض PCM. على الاستقبال، ويتم عكس عملية إعادة إنشاء إشارة تناظرية لاحظ، مع ذلك، أن هذه العملية تشكل انتهاكا لشروط نظرية أخذ العينات. قبل تثبيت قيمة النبض حزب الأصالة والمعاصرة، الأصلي والآن يقترب إشارة فقط ولا يمكن استردادها بالضبط. يعرف هذا التأثير كما تثبيت قيمة الخطأ أو تثبيت قيمة الضوضاء. نسبة الإشارة إلى الضوضاء لتثبيت قيمة الضوضاء يمكن التعبير عن [GIBS93] SNRdB = 20 سجل 2N + 1.76 ديسيبل = 6.02n + 1.76 ديسيبل وبالتالي كل بت إضافي يستخدم لتثبيت قيمة SNR يزيد بنسبة 6 ديسيبل، وهو عامل 4.
  14. قبل تثبيت قيمة النبض حزب الأصالة والمعاصرة، ويقترب الإشارة الأصلية فقط يؤدي إلى تثبيت قيمة الضوضاء نسبة الإشارة إلى الضوضاء لتثبيت قيمة الضوضاء كل بت إضافي عادة ما يزيد SNR بنسبة 6 ديسيبل، أو عاملا من 4. ويمكن تحسين نسبة SNR بواسطة الترميز غير الخطية مثل تكميم غير موحدة.
  15. في بلدية دبي، ويقترب مدخلات تناظرية حسب الوظيفة الدرج تتحرك صعودا أو هبوطا حسب مستوى تكميم احد () في كل فترة أخذ العينات تيار قليلا يقارب المشتقة من الإشارات التناظرية (بدلا من السعة) 1 يتم إنشاؤها إذا ظيفة ترتفع 0 خلاف ذلك معلمتين هامة حجم خطوة المخصصة لكل ثنائي الرقم () معدل أخذ العينات تحسنت دقة من خلال زيادة معدل أخذ العينات ومع ذلك، فإن هذا يزيد من معدل البيانات
  16. ميزة DM خلال PCM هي بساطة تنفيذه. تستخدم لتشفير إشارة الصوت في بلوتوث. PCM المعارض SNR أفضل في معدل البيانات نفسه.
  17. ترميز إشارة تقنيات الترميز الأساسية الرقمية إلى تناظرية التناظرية إلى تناظرية التناظرية إلى الرقمية مشاكل 6.1، 6.10، 6.16