Чи можливо надсилати декілька бітів даних по одному проводу одночасно?

Чи існує існуючий метод протоколу чи модуляції, коли декілька бітів даних надсилаються одразу через один провід або, можливо, додаткова лінія заземлення (наприклад, послідовне спілкування)?

Я знаю, що існують такі методи, як PSK або FSK, де фаза або частота носія змінюються для представлення різних бітів або станів сигналу, але ті зміни фази або частоти передаються одна за одною, тобто послідовно, а не відразу.

Чи існує метод зв'язку або протокол зв'язку або модуляції, який може надсилати відразу декілька бітів даних, а не один за одним, використовуючи зсув, виконаний в PSK або FSK?

16-QAM передає 4 біти одночасно, модулюючи як фазовий кут, так і амплітуду несучої:

На кінці прийому шум, що додається під час розповсюдження передачі, може зробити біти таким чином:

Але, якщо все ще існує розрив між отриманими даними та половиною точки між символами, ви можете їх виявити.

Отже, якщо ви розумієте, що шум у вашому каналі і пропускна здатність вашого каналу сприятливий, ви зможете одночасно надіслати більше одного біта (як це запропонував теоретик Шеннона-Хартлі ): -

Звичайно. PSK і FSK (та інші методи модуляції, з цього приводу) можуть мати більше двох варіантів для фази або частоти. Якщо у вас є чотири варіанти, ви можете надіслати відразу два біти.

Удосконалені телефонні модеми (перш ніж ми перейшли до широкосмугового зв’язку) могли кодувати до 8-10 біт одночасно, використовуючи 256 - 1024 різних станів сигналізації.

Діаграма QAM-256 ( звідси )

Це просто своєрідна метавідповідь, оскільки я не бачив, щоб слово "символ" було виділене так сильно, як хотілося б. У типових системах зв'язку ви надсилаєте одночасно один символ, але у вас може бути більше 1 біта за символ.

Символ - це логічне поняття, яке відображається на якомусь фізичному прояві. Наприклад, в Дейві Чепмен відповіді є 4 -х символи, зображені на фізичні рівні напруги 0В 1.25V 2.5V і 3.75V. У прикладі 16QAM від Енді АКА відповіді є 16 символів, відображені в комбінацію амплітуд і фаз.

Потім можна визначити своє відображення символів на біти. Якщо у вас проста цифрова смуга з 2 символами: 0V і 5V, ви можете зіставити ці символи на біти 1 і 0. Якщо у вас є 4 символи (як відповідь про напругу Дейва), ви можете зіставити карту на пари біт, 00, 01, 10, 11. Якщо у вас є 16 символів, як 16QAM, ви можете зіставити його на 4 бітові групи 0000, 0001, 0010, 0011, 0100, 0101, 0110, 0111, 1000, 1001, 1010, 1011, 1100, 1101, 1110 та 1111.

Таким чином, чим більше у вас символів, тим більше бітів ви можете передати одночасно. Звичайно, більше символів також означає, що важче відрізнити, який символ був переданий пізніше.

Можна також надіслати більше одного символу на дроті, якщо ваші фізичні прояви цих символів легко розділити. Наприклад, кабель передає дані, символи яких вписуються в дуже приємні вузькі смуги частот (по одному на канал). Символи, що надсилаються на кожному з цих каналів, можна обробляти незалежно.

Я знаю, що існують такі методи, як PSK або FSK, де фаза або частота носія змінюються для відображення різних бітів або станів сигналу, але ті зміни фази або частоти передаються одна за одною, тобто послідовно, а не відразу.

Це не обов'язково правда. Якщо ваша схема модуляції FSK має 4 або 8 або 16 різних частот, які можна передавати замість лише двох, ви можете передати 2 або 3 або 4 біта на символ.

Будь-яка схема модуляції, яка пропонує більше 2 різних варіантів символів у кожному інтервалі передачі передачі, передає більше 1 біта на символ.

Тож я хочу знати, чи існує якийсь метод зв’язку чи протокол модуляції чи протокол, який може надсилати декілька бітів даних одночасно, а не один за іншим, використовуючи зсув, виконаний у PSK чи FSK?

Наприклад, імпульсно-амплітудна модуляція (PAM, в даний час є гарячою темою у волоконно-оптичних передачах даних) та квадратурна амплітудна модуляція (QAM), як правило, розроблені з більш ніж 1 бітом на боду.

Написавши цю відповідь, я помітив, що питання позначене як "цифрова електроніка": моя відповідь вимагає аналогових компонентів, тому я не знаю, чи буде це корисно. Я залишу його незалежно від випадку, якщо він є.

Як інженер систем управління, я хотів би запропонувати більш просте рішення.

Якщо ви можете керувати током або напругою аналоговим способом з високою точністю, ви можете вибрати високу і низьку контрольну величину, скажімо, для простоти 0-16v. Звідси, якщо у вас є роздільна здатність для управління, ви можете одночасно передавати до 4 біт інформації, вибираючи десяткове подання бітового поля у якості напруги.

Наприклад:

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

Потім, якщо встановити його на годинник, ви можете зрозуміти, що це значення оновлюється на х Гц, щоб ваші програми могли відповідати, навіть якщо значення не змінилося.

Єдиним обмеженням цього є рівень точності, за допомогою якого ви можете контролювати свою напругу / струм передачі.

Для цього є стандартизовані протоколи, такі як PAM16, який використовується в Ethernet . Це вибирає 16 значень від -1 до 1v. Завдяки коментарям до цієї інформації.

Існує досить стандартний метод, який називається "дибіт", який надсилає два біти в заданий проміжок часу. Біти кодуються як аналогова напруга, як це:

Дані напруги

0,00 В - 00

1,25 В - 01

2,50 В - 10

3,75 В - 11

Ця система використовує перетворювач D / A для надсилання та A / D перетворювач для отримання. Подібні системи існують і для "трибітів" і квадбітів ". Після цього не дуже добре. Проблема, очевидно, полягає в тому, що, переходячи до менших і менших відмінностей між бітовими моделями, ви стаєте більш вразливими до шуму.

Насправді, саме тому цифрову передачу даних було винайдено в першу чергу.

Підсумок, ви можете це зробити, але є компроміси.

Спосіб передачі декількох сигналів по одному проводу або середовищу - за допомогою мультиплексування, два основних типи - FDM (Multiplexing Frequency Division) і TDM (Multi Division multiplexing).

У FDM, в основному, кожен сигнал модулює інший носій, і всі сигнали передаються в одній і тій же середовищі одразу, на приймальній стороні зазвичай є якийсь фільтр, який вибирає цікавий діапазон частот і демодулює сигнал.

У TDM кожен сигнал передається в різні часові інтервали, уявіть собі лінію з 8 сигналів, де кожен сигнал має свою чергу, протягом невеликого часового проміжку буде переданий сигнал 1, потім сигнал 2, потім сигнал 3 і так далі, цикл буде повторіть і почніть з сигналу 1 ще раз.

Також дивіться CDMA (множинний доступ до підрозділу коду) з Вікі:

CDMA - приклад багаторазового доступу, де декілька передавачів можуть надсилати інформацію одночасно по одному каналу зв'язку. Це дозволяє декільком користувачам ділитися діапазоном частот (див. Пропускну здатність). Щоб дозволити це без зайвих втручань між користувачами, CDMA використовує технологію розширеного спектру та спеціальну схему кодування (де кожному передавачу присвоюється код).

Варіантом FDM є OFDM (мультиплексування з ортогональним частотним поділом)