اصول اوليه کد گذاري داده‌ها

اصول اوليه کد گذاري داده‌ها


داده‌ها مي‌توانند به صورت ديجيتال و آنالوگ وجود داشته باشند. آنچه حائز اهميت است، پيدا کردن بهترين روش براي انتقال داده‌هاست. اطلاعات پيش از ارسال بايد کد گذاري شوند . اصولا هر نوع داده‌اي جدا از آنکه ديجيتال يا آنالوگ باشد مي‌تواند به شکل سيگنال ديجيتال و يا آنالوگ کد گذاري و ارسال شود. اينکه از کدام روش کد گذاري استفاده مي‌کنيم به دو عامل شکل اوليه سيگنال و سخت افزار انتقال، بستگي دارد.يک سيگنال به تنهايي اطلاعاتي را حمل نمي‌کند و مفهومي را نمي‌رسد. سيگنال‌ها بايد بر اساس الگويي از پيش تعيين شده ساخته و کد گذاري شوند تا وقتي از فرستنده به گيرنده منتقل مي‌شوند براي گيرنده قابل فهم باشد و گيرنده همان اطلاعاتي را از فرستنده دريافت کند که منظور فرستنده بوده است. در واقع تفسير فرستنده و گيرنده از کدگذاري سيگنال بايد يکي باشد.
http://img.tebyan.net/big/1390/03/22...1109173135.jpg
اگر بخواهيم سيگنال اوليه را به روش ديجيتالي کدگذاري کنيم به يک کدکننده در فرستنده و در مقابل به يک کد کشا در گيرنده نياز داريم. براي مثال داده‌ها را به الگوهاي صفر و يک تبديل مي‌کنيم. ولي اگر بخواهيم سيگنال اوليه را به روش سيگنالينگ آنالوگ ارسال کنيم بايد از سيگنال حامل و روش مدولاسيون (Modulation) استفاده کنيم.
سيگنال حامل، سيگنالي پيوسته با فرکانس ثابت است که داده‌ها از طريق آن ارسال مي‌شوند. در واقع فرآيند کدگذاري براي ارسال آنالوگ به گونه‌ايست که الگوها بر روي پارامترهاي اصلي يعني مفاهيم دامنه و فرکانس تغيير ايجاد مي‌کنند. مانند حالت ديجيتالي، در اين روش در فرستنده به يک مدولاتور و در مقابل در گيرنده به دمدولاتور نياز داريم.


در يک تقسيم بندي کلي، تبديلات و کدگذاري سيگنال‌ها را مي‌توان به چهار دسته تقسيم کرد


• تبديل داده ديجيتال به سيگنال ديجيتال که به آن کد گذاري خط (Line encoding) مي‌گويند. به اختصار D/D• تبديل داده آنالوگ به سيگنال ديجيتال که به آن کد گذاري منبع (Source encoding) مي‌گويند. به اختصار A/D
• تبديل داده ديجيتال به سيگنال آنالوگ که به آن مدولاسيون ديجيتال (Digital modulation) مي‌گويند. به اختصار D/A
• تبديل داده آنالوگ به سيگنال آنالوگ که به آن مدولاسيون آنالوگ (Analog Modulation) مي‌گويند.به اختصار A/A
http://img.tebyan.net/big/1390/03/17...8855235112.jpg
هدف نهايي از کد گذاري داده ها به هر يک از روش‌هاي بالا ساده سازي ارسال اطلاعات از طريق کانال است و بسته به کاربردي که انتظار داريم، نوع روش انتخابي متفاوت است.
تبديل داده ديجيتال به سيگنال ديجيتال
شايد بپرسيد براي چه بايد داده‌اي که خود به صورت ديجيتالي است را به سيگنال ديجيتالي تبديل کنيم. فرض کنيد مي‌خواهيم صفر و يک را از طريق زوج سيمي و منبعي که ولتاز 0 تا 5 را تامين مي‌کند، ارسال کنيم. ساده ترين راه براي اين کار در نظر گرفتن ولتاز 0 براي 0 و ولتاژ 5 براي 1 است. اما اين کار را انجام نمي‌دهيم. زيرا با تبديل داده به سيگنال ديجيتالي و در نظر لبه هاي پايين رونده و يا بالا رونده سيگنال، اثر نويز را مي توانيم خنثي مي‌کنيم.
اين تبديل نسبت به تبديل ديجيتال به آنالوگ هزينه و پيچيدگي کمتري دارد.

تبديل داده آنالوگ به سيگنال ديجيتال


استفاده از اين تبديل طيف گسترده‌اي از کاربردها را براي ما فراهم مي‌کند. براي مثال فرض کنيد مي‌خواهيم صداي خود را از طريق کامپيوتر ضبط و به صورت ديجيتالي ارسال کنيم. براي اين کار ابتدا بايد سيگنال الکتريکي را به صفر و يک تبديل کنيم که اين کار توسط رقمي ساز يا Digitizer انجام مي‌شود. سپس داده‌ها را مانند روش قبل ارسال مي‌کنيم.http://img.tebyan.net/big/1390/03/18...1140124255.jpg
تبديل داده ديجيتال به سيگنال آنالوگ


همان طور که در مقاله "محل عبور اطلاعات کجاست؟" گفتيم، بسياري از محيط هاي انتقال توانايي ارسال داده‌هاي ديجيتالي را ندارد و تنها مي‌توانند سيگنال‌هاي آنالوگ را عبور دهند. بهترين مثال براي اين نوع محيط ها که بسيار هم پر کاربرد است، محيط هاي هدايت نشده مانند هوا، خلا و آب هستند که روزانه بسياري از داده‌هاي ما توسط اين محيط ها منتقل مي‌شود. براي اطلاعات بيشتر مطلب اصول ارتباطات بيسيم را بخوانيد.
تبديل داده آنالوگ به سيگنال آنالوگ


داده‌هاي آنالوگ که به صورت سيگنال‌هاي الکتريکي توليد مي‌شوند به راحتي در رسانه‌هاي انتقال منتشر مي‌شوند. پس چرا از تبديل داده آنالوگ به سيگنال آنالوگ استفاده مي‌کنيم؟ در برخي از محيط‌هاي انتقال، سيگنال‌هاي سينوسي خاصي بهتر منتشر مي‌شوند. ما نيز براي استفاده هرچه بهتر از آن محيط، داده آنالوگ خود بر موج‌هاي سينوسي حامل سوار مي‌کنيم. تبديل داده آنالوگ به سيگنال آنالوگ، براي استفاده هر چه بهتر از پهناي باند هم مطرح مي‌شود. زيرا با اين روش مي‌توانيم داده هاي مختلفي را روي سيگنال‌هاي حامل با فرکانس‌هاي متفاوت سوار کنيم. با اين روش چندين سيگنال هر کدام در طيفي متفاوت با يکديگر ارسال مي‌شوند که به آن تقسيم فرکانسي مي‌گويند.

در مقالات بعدي با تکنيک هاي کد گذاري آشنا خواهيم شد.

فاطمه مجدآبادي
بخش دانش و زندگي تبيان

منابع :
Data communications / F.Safaei
Data communication by William Stalling