Дифференциальное кодирование — это техника, используемая для обеспечения однозначного приёма сигнала с использованием некоторых видов модуляции. Эта техника делает передаваемые данные зависимыми как от текущего, так и от предыдущего состояния сигнала (или символа).
К распространенным типам модуляции, которые могут использоваться с дифференциальным кодированием, относятся фазоимпульсная модуляция и квадратурная амплитудная модуляция.
Цели дифференциального кодирования Когда данные передаются через сбалансированные линии, легко случайно перепутать полярность в кабеле между передатчиком и приёмником.
Аналогично для двоичной фазовой модуляции (ДФМ). Для демодуляции ДФМ требуется синхронизировать локальный генератор импульсов с удалённым. Это достигается с помощью схемы . Однако, целочисленная часть восстановленной несущей неоднозначна. Существует n допустимых, но не эквивалентных фазовых сдвигов между двумя генераторами. Для ДФМ n = 2, символы могут быть инвертированы или нет.
Дифференциальное кодирование предотвращает влияние инверсии сигнала и символов на данные.
Предполагая, что — это бит, предназначенный для передачи — это только что переданный символ, тогда символ, который должен быть передан для , равен
где означает двоичное сложение или сложение по модулю 2. На стороне декодирования принимается как
То есть, зависит только от разницы между символами и и не зависит от их значений (инвертировано или нет).
Существует несколько различных линейных кодов, разработанных для независимости от полярности – независимо от того, инвертирован ли поток данных или не, декодированные данные будут всегда правильными.
Линейные коды с таким свойством включают дифференциальное манчестерское кодирование, AMI, NRZI, кодирование двойным изменением. фазы, и MLT-3 кодировка.
Обычное дифференциальное кодирование
Описанный выше метод позволяет устранить неопределённость инверсии потока данных (так называемую неопределенность 180°). Иногда этого достаточно (например, при использовании ДФМ или при обнаружении неопределённости другими схемами, такими как декодер Витерби или ), а иногда нет.
Вообще говоря, дифференциальное кодирование относится к символам (это не обязательно те же символы, что используются в модуляторе). Для разрешения лишь неоднозначности 180°, используются биты. При работе с неоднозначностью 90°, применяются пары байт, а для разрешения неоднозначности 45° (например при 8PSK) используются тройки байт.
Дифференциальный кодировщик обеспечивает операцию (), а дифференциальный декодировщик – операцию ().
Как кодировщик, так и декодировщик являются дискретными не зависящими от времени линейными системами. Первый является рекурсивным и имеет бесконечную импульсную характеристику, второй — нерекурсивный и, следовательно, имеет конечную импульсную характеристику. Их можно анализировать как цифровые фильтры.
Дифференциальный кодировщик похож на аналоговый интегратор. Он имеет импульсную переходную функцию
и передаточную функцию
Дифференциальный декодировщик похож на аналоговый дифференциатор, его импульсная переходная функция
и передаточная функция
Заметьте, что в двоичной арифметике (по модулю 2), сложение и вычитание (а также положительные и отрицательные числа) эквиваелнтны.
Обобщённое дифференциальное кодирование Использование соотношения не является единственным способом осуществления дифференциального кодирования. В общем случае это может быть любая функция при условии, что уравнение имеет единственное решение для любых и .
Приложения Дифференциальное кодирование широко используется в спутниковой и радиорелейной связи вместе с модуляциями ФМн и КАМ.
Недостатки Дифференциальное кодирование имеет один существенный недостаток — оно приводит к умножению ошибок. То есть, если один символ, например, , был получен некорректно, то на выходе дифференциального декодера появятся два некорректных символа и , поскольку и . Это примерно удваивает при соотношениях сигнал/шум, для которых ошибки в последовательных символах случаются редко..
Другие техники разрешения фазовой неоднозначности Дифференциальное кодирование — не единственный способ устранить фазовую неоднозначность. Другой популярный метод для этой цели — использование . То есть, если синхронизатор кадра обнаруживает повторяющиеся инвертированные синхрослова, он инвертирует весь поток. Этот метод применяется в DVB-S.
См. также Категория:Передача данных Спутниковый модем
Примечания
Ссылки Intelsat Earth Station Standard IESS-308 DVB framing structure, channel coding and modulation for 11/12 GHz satellite services (EN 300 421)
Категория:Передача данных