Czy można wysłać wiele bitów danych na jednym przewodzie jednocześnie?

Czy istnieje istniejący protokół lub metoda modulacji, w której wiele bitów danych jest przesyłanych za pomocą jednego drutu na raz, czy może dodatkowa linia uziemiająca (np. Komunikacja szeregowa)?

Wiem, że istnieją metody takie jak PSK lub FSK, w których faza lub częstotliwość nośnej jest zmieniana, aby reprezentować różne bity lub stany sygnału, ale te zmiany fazy lub częstotliwości są przesyłane jeden po drugim, tj. Szeregowo i nie jednocześnie.

Czy istnieje istniejąca metoda lub protokół komunikacyjny lub modulacyjny, który może wysyłać wiele bitów danych jednocześnie, a nie jedna po drugiej przy użyciu przesunięć wykonanych w PSK lub FSK?

16-QAM transmituje 4 bity jednocześnie, modulując zarówno kąt fazowy, jak i amplitudę nośnej:

Na końcu odbiorczym szum dodany podczas propagacji transmisji może powodować, że bity wyglądają tak:

Ale pod warunkiem, że nadal istnieje luka między otrzymanymi danymi a punktem środkowym między symbolami, można je wykryć.

Jeśli więc rozumiesz hałas na swoim kanale i przepustowość kanału jest w stanie pomieścić, będziesz w stanie wysłać więcej niż jeden bit jednocześnie (zgodnie z teorią Shannona-Hartleya ):

Pewnie. PSK i FSK (i inne metody modulacji, jeśli o to chodzi) mogą mieć więcej niż dwie możliwości wyboru fazy lub częstotliwości. Jeśli masz cztery możliwości, możesz wysłać dwa bity jednocześnie.

Zaawansowane modemy telefoniczne (zanim wszyscy przełączyliśmy się na łącze szerokopasmowe) mogą kodować jednocześnie od 8 do 10 bitów na raz, przy użyciu 256 do 1024 różnych stanów sygnalizacji.

Schemat QAM-256 ( stąd )

To rodzaj nadrzędnej meta-odpowiedzi, ponieważ nie widziałem podświetlonego słowa „symbol” tak bardzo, jak bym tego chciał. W typowych systemach komunikacyjnych wysyłasz tylko jeden symbol na raz, ale możesz mieć więcej niż 1 bit na symbol.

Symbol jest logiczną koncepcją odwzorowaną na jakąś fizyczną manifestację. Na przykład, w Dave Chapmana odpowiedzi znajdują się 4 symbole odwzorowywane na fizycznych poziomów napięcia 0V 1.25V 2.5V i 3.75V. W przykładzie z 16QAM Andy aka męska odpowiedź jest 16 symboli, odwzorowane kombinacji amplitudach i fazach.

Następnie możesz zdefiniować mapowanie symboli na bity. Jeśli masz prosty cyfrowy tor z 2 symbolami: 0 V i 5 V, możesz zmapować te symbole na bity 1 i 0. Jeśli masz 4 symbole (np. Odpowiedź napięcia Dave'a), możesz zmapować na pary bitów, 00, 01, 10, 11. Jeśli masz 16 symboli, podobnie jak 16QAM, możesz odwzorować go na 4 grupy bitowe 0000, 0001, 0010, 0011, 0100, 0101, 0110, 0111, 1000, 1001, 1010, 1011, 1100, 1101, 1110 i 1111.

Zatem im więcej symboli masz, tym więcej bitów możesz przesłać jednocześnie. Oczywiście, więcej symboli oznacza również tym trudniej odróżnić, który symbol został przesłany później.

Możliwe jest również przesłanie więcej niż jednego symbolu na drucie, jeśli twoje fizyczne przejawy tych symboli są łatwe do rozdzielenia. Na przykład kabel wysyła dane, których symbole pasują do bardzo ładnych wąskich pasm częstotliwości (jeden na kanał). Symbole wysyłane na każdym z tych kanałów mogą być obsługiwane niezależnie.

Wiem, że istnieją metody takie jak PSK lub FSK, w których faza lub częstotliwość nośnej jest zmieniana, aby reprezentować różne bity lub stany sygnału, ale te zmiany fazy lub częstotliwości są przesyłane jeden po drugim, tj. Szeregowo i nie jednocześnie.

To niekoniecznie jest prawdą. Jeśli twój schemat modulacji FSK ma 4 lub 8 lub 16 różnych częstotliwości, które mogą być przesyłane zamiast tylko dwóch, możesz przesłać 2 lub 3 lub 4 bity na symbol.

Każdy schemat modulacji, który oferuje więcej niż 2 różne wybory symboli w każdym interwale transmisji, przesyła więcej niż 1 bit na symbol.

Więc chcę wiedzieć, czy istnieje jakakolwiek istniejąca metoda lub protokół komunikacji lub modulacji, która może wysyłać wiele bitów danych naraz, a nie jedna po drugiej za pomocą przesunięcia wykonanego w PSK lub FSK?

Na przykład modulacja amplitudy impulsu (PAM, obecnie gorący temat w światłowodowej komunikacji danych) i kwadraturowa modulacja amplitudy (QAM) są zwykle projektowane z wykorzystaniem więcej niż 1 bit na bod.

Po napisaniu tej odpowiedzi zauważyłem, że pytanie jest oznaczone jako „elektronika cyfrowa”: moja odpowiedź wymaga elementów analogowych, więc nie wiem, czy będzie przydatna. Zostawię to bez względu na okoliczności.

Jako inżynier systemów sterowania chciałbym zaproponować prostsze rozwiązanie.

Jeśli potrafisz kontrolować prąd lub napięcie w sposób analogowy z dużą dokładnością, możesz wybrać wysoką i niską wartość odniesienia, powiedzmy 0-16v dla uproszczenia. Stąd, jeśli masz do kontroli rozdzielczość 1v, możesz przesłać do 4 bitów informacji jednocześnie, wybierając dziesiętną reprezentację pola bitowego jako swoje napięcie.

Na przykład:

0v => 0000
1v => 0001
7v => 0111
etc.

Następnie, jeśli ustawisz go na zegarze, możesz zrozumieć, że ta wartość jest aktualizowana przy x Hz, więc twoje programy mogą odpowiedzieć, nawet jeśli wartość się nie zmieniła.

Jedynym ograniczeniem jest poziom precyzji, z jaką można kontrolować transmisję napięcia / prądu.

Istnieją w tym celu znormalizowane protokoły, takie jak PAM16, który jest używany w sieci Ethernet . Wybiera 16 wartości od -1v do 1v. Dzięki komentarzom do tej informacji.

Istnieje dość standardowa metoda zwana „dibit”, która wysyła dwa bity w danym przedziale czasowym. Bity są kodowane jako napięcie analogowe, takie jak to:

Dane napięcia

0,00 V - 00

1,25 V - 01

2,50 V - 10

3,75 V - 11

System wykorzystuje konwerter C / A do wysyłania i konwerter A / C do odbierania. Podobne systemy istnieją dla „plemion” i quadbitów. Potem nie jest to zbyt dobre. Problem polega oczywiście na tym, że przechodząc do coraz mniejszych różnic między wzorami bitowymi, stajesz się bardziej podatny na szum.

Właśnie dlatego cyfrowa transmisja danych została wymyślona w pierwszej kolejności.

Podsumowując, możesz to zrobić, ale są kompromisy.

Sposobem przesyłania kilku sygnałów za pomocą pojedynczego drutu lub medium jest wykorzystanie multipleksowania, dwa główne typy to FDM (Multipleksowanie z podziałem częstotliwości) i TDM (Multipleksowanie z podziałem czasu).

W FDM zasadniczo każdy sygnał moduluje inną nośną, a wszystkie sygnały są transmitowane jednocześnie w tym samym medium, po stronie odbiornika, zwykle jest jakiś filtr, który wybiera interesujący zakres częstotliwości i demoduluje sygnał.

W TDM każdy sygnał jest przesyłany w różnych szczelinach czasowych, wyobraź sobie linię 8 sygnałów, w której każdy sygnał ma swój własny obrót, podczas małej szczeliny czasowej zostanie przesłany sygnał 1, następnie sygnał 2, następnie sygnał 3 itd., Cykl będzie powtórz i zacznij od sygnału 1 ponownie.

Zobacz także CDMA (Code Division Multiple Access), z Wiki:

CDMA jest przykładem wielokrotnego dostępu, w którym kilka nadajników może wysyłać informacje jednocześnie w jednym kanale komunikacyjnym. Pozwala to kilku użytkownikom współdzielić pasmo częstotliwości (patrz szerokość pasma). Aby to umożliwić bez zbędnej ingerencji między użytkownikami, CDMA stosuje technologię rozproszonego widma i specjalny schemat kodowania (w którym każdemu nadajnikowi przypisany jest kod).

Wariantem FDM jest OFDM ( multipleksowanie z ortogonalnym podziałem częstotliwości)