是否可以一次在一条线上发送多个数据位?


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是否存在现有的协议或调制方法,其中多个数据位通过单根导线一次发送,或者可能通过一条附加的地线发送(例如串行通信)?

我知道有些方法可以像PSK或FSK那样改变载波的相位或频率,以表示信号的不同位或状态,但是相位或频率的那些变化是一个接一个地传输,即串行而不是一次传输。

是否存在现有的通信或调制方法或协议,可以使用PSK或FSK中进行的移位一次发送多个数据位,而不是一个接一个地发送?


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好旧的频分复用计数吗?喜欢有线电视吗?
filo

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不是相似,但是这让我想起了有关通信协议的一个有趣的数学问题
通配符

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-1V和1V之间可以有16个电压电平,基本上是4位。
PlasmaHH

您可以使用任何基于符号的传输来完成此操作(例如调制解调器使用波特率)
Gianluca Conte

Answers:


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16-QAM通过调制相位角和载波幅度同时发送4位:-

在此处输入图片说明

在接收端,传输传播期间添加的噪声可能会使这些位看起来像这样:-

在此处输入图片说明

但是,如果接收到的数据与符号之间的中点之间仍然存在间隙,则可以检测到它。

因此,如果您了解频道中的噪声并且频道带宽正在适应,您将能够同时发送多个位(如Shannon-Hartley定理所建议):-

在此处输入图片说明


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当然。PSK和FSK(以及其他调制方法)对于相位或频率可以有两个以上的选择。如果有四个选择,则可以一次发送两个位。

先进的电话调制解调器(在我们全部切换到宽带之前)可以使用256至1024个不同的信令状态一次编码多达8至10位。

QAM-256图(从这里开始


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Oof,看来您那里可能有一点相位噪声问题。
duskwuff -inactive

@duskwuff,是的,这就是DSP.SE的问题所在。
戴夫·特威德

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@duskwuff是的,错误校正会很忙:)
Martin James

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这只是一个总体的元答案,因为我还没有看到“符号”一词的突出程度。在典型的通信系统中,一次只能发送一个符号,但是每个符号可能超过1位。

符号是逻辑概念,映射到某种物理表现形式。例如,在戴夫·查普曼(Dave Chapman)的答案中,有4个符号映射到0V,1.25V,2.5V和3.75V的物理电压电平。在Andy aka的答案的16QAM示例中,有16个符号映射到幅度和相位的组合。

然后,您可以定义符号到位的映射。如果您有一条简单的数字通道,其中包含2个符号:0V和5V,则可以将这些符号映射到位1和0。如果您有4个符号(如Dave的电压应答),则可以将其映射到成对的位00, 01、10、11。如果像16QAM一样有16个符号,则可以将其映射到4个位组0000、0001、0010、0011、0100、0101、0110、0111、1000、1001、1010、1011、1100, 1101、1110和1111。

因此,您拥有的符号越多,您可以同时传输的比特就越多。当然,更多的符号也意味着更难区分以后发送哪个符号。

如果您容易区分这些符号的物理表现形式,则也可以在电线上发送多个符号。例如,电缆发送数据,其符号适合非常好的窄频带(每个通道一个)。在每个通道上发送的符号可以独立处理。


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我知道有类似PSK或FSK的方法,其中载波的相位或频率会改变以表示信号的不同位或状态,但是相位或频率的那些变化会一个接一个地传输,即串行而不是一次传输。

这不一定是真的。如果您的FSK调制方案具有4个或8个或16个可以发射的不同频率,而不仅仅是两个,则每个符号可以发射2或3或4位。

在每个波特间隔中提供超过2种不同符号选择的任何调制方案,每个符号传输的比特数都超过1位。

所以我想知道是否有任何现有的通信或调制方法或协议可以一次发送多个数据位,而不能使用在PSK或FSK中进行的移位一个接一个地发送?

例如,脉冲幅度调制(PAM,当前是光纤数据通信中的热门话题)和正交幅度调制(QAM)通常设计为每个波特超过1位。


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在写完这个答案之后,我注意到这个问题被标记为“数字电子”:我的答案需要模拟元件,所以我不知道它是否会有用。我会保留它,以防万一。


作为控制系统工程师,我想提出一个更简单的解决方案。

如果您可以高精度地以模拟方式控制电流或电压,则可以选择较高和较低的参考值,为简单起见,假设0-16v。从这里开始,如果控制的分辨率为1v,则可以通过选择位字段的十进制表示形式作为电压来同时传输最多4位信息。

例如:

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

然后,如果将其设置为时钟,则可以理解该值以x Hz更新,因此即使该值未更改,程序也可以响应。

对此的唯一限制是可以控制电压/电流传输的精度水平。


为此,存在标准化的协议,例如用于以太网的PAM16。这将在-1v和1v之间选择16个值。感谢对此信息的评论。


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因此,它实际上只是一个4位ADC(模数转换器),其参考电压为16 V +一个时钟来同步数据。
哈里·斯文森

是的,您还可以使用其他编码,但这只是一个简单的示例。感谢您的编辑@HarrySvensson ...夜班越来越近

它可以走得更远。V.90和V.92(也称为V.PCM)使用了多达128个不同的级别来对每个样本编码7位。
jcaron

1
从理论上讲,@ jcaron可以传输无限数量的位(如果您相信无限小的步长)。但是,不利的一面是增量数量呈指数增长。

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从-1V到1V取16个电平,您就有用于10GBit以太网的PAM16
PlasmaHH 18/09/11

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有一种相当标准的方法称为“ dibit”,它在给定的时隙中发送两个位。这些位被编码为模拟电压,如下所示:

电压数据

0.00 V-00

1.25 V-01

2.50 V-10

3.75 V-11

该系统使用D / A转换器发送,并使用A / D转换器接收。对于“三比特”和“四比特”,也存在类似的系统。

实际上,这就是为什么首先发明数字数据传输的原因。

最重要的是,您可以执行此操作,但需要权衡取舍。


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通过单线或介质传输多个信号的一种方法是使用复用,这两种主要类型是FDM(频分复用)和 TDM(时分复用)。

在FDM中,基本上每个信号都调制一个不同的载波,并且所有信号一次都在同一介质中传输,在接收方,通常会有某种滤波器选择感兴趣的频率范围并对信号进行解调。

在TDM中,每个信号在不同的时隙中传输,想象一下,每行有自己的信号的8个信号线在一个小的时隙中传输,先传输信号1,然后传输信号2,再传输信号3,依次类推。重复并再次从信号1开始。

另请参阅 Wiki 中的CDMA(码分多址):

CDMA是多址访问的示例,其中多个发射机可以在单个通信信道上同时发送信息。这允许几个用户共享一个频带(请参阅带宽)。为了在用户之间不会造成不必要的干扰的情况下,CDMA采用了扩频技术和一种特殊的编码方案(其中为每个发射机分配了一个编码)。

FDM的一种变体是OFDM(正交频分复用)

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