Có thể gửi nhiều bit dữ liệu trên một dây cùng một lúc không?

Có một giao thức hoặc phương thức điều chế hiện có trong đó nhiều bit dữ liệu được gửi qua một dây cùng một lúc hoặc có thể là một đường dây bổ sung (như giao tiếp nối tiếp) không?

Tôi biết có các phương pháp như PSK hoặc FSK trong đó pha hoặc tần số sóng mang bị thay đổi để biểu diễn các bit hoặc trạng thái tín hiệu khác nhau, nhưng những thay đổi về pha hoặc tần số này được truyền lần lượt theo nghĩa khác và không phải cùng một lúc.

Có một phương thức hoặc giao thức điều chế hoặc giao tiếp hiện có nào có thể gửi nhiều bit dữ liệu cùng một lúc và không phải từng bit sử dụng dịch chuyển được thực hiện trong PSK hoặc FSK không?

16-QAM truyền đồng thời 4 bit bằng cách điều chỉnh cả góc pha và biên độ sóng mang: -

Ở đầu nhận, nhiễu được thêm vào trong quá trình truyền truyền có thể làm cho các bit trông như thế này: -

Nhưng, cung cấp vẫn còn một khoảng cách giữa dữ liệu nhận được và điểm giữa các biểu tượng bạn có thể phát hiện ra.

Vì vậy, nếu bạn hiểu tiếng ồn trong kênh và băng thông kênh của bạn đang có, bạn sẽ có thể gửi nhiều hơn một bit (theo đề xuất của lý thuyết Shannon-Hartley ): -

Chắc chắn rồi. PSK và FSK (và các phương pháp điều chế khác, đối với vấn đề đó) có thể có nhiều hơn hai lựa chọn cho pha hoặc tần số. Nếu bạn có bốn lựa chọn, bạn có thể gửi hai bit cùng một lúc.

Modem điện thoại nâng cao (trước khi tất cả chúng ta chuyển sang băng thông rộng) có thể mã hóa từ 8 đến 10 bit cùng một lúc, sử dụng 256 đến 1024 trạng thái báo hiệu khác nhau.

Sơ đồ QAM-256 (từ đây )

Đây chỉ là một loại câu trả lời bao quát, bởi vì tôi chưa thấy từ "biểu tượng" được tô sáng nhiều như tôi muốn. Trong các hệ thống liên lạc thông thường, bạn chỉ gửi một biểu tượng tại một thời điểm, nhưng bạn có thể có nhiều hơn 1 bit cho mỗi biểu tượng.

Biểu tượng là một khái niệm logic được ánh xạ tới một số biểu hiện vật lý. Ví dụ, trong câu trả lời của Dave Chapman, có 4 biểu tượng, được ánh xạ tới các mức điện áp vật lý là 0V 1.25V 2.5V và 3.75V. Trong ví dụ 16QAM từ câu trả lời của Andy aka có 16 ký hiệu, được ánh xạ tới sự kết hợp của biên độ và pha.

Sau đó, bạn có thể xác định ánh xạ biểu tượng của mình lên các bit. Nếu bạn có làn đường kỹ thuật số đơn giản với 2 ký hiệu: 0V và 5V, bạn có thể ánh xạ các ký hiệu đó lên các bit 1 và 0. Nếu bạn có 4 ký hiệu (như câu trả lời điện áp của Dave), bạn có thể ánh xạ các cặp bit, 00, 01, 10, 11. Nếu bạn có 16 ký hiệu, giống như 16QAM, bạn có thể ánh xạ nó thành các nhóm 4 bit 0000, 0001, 0010, 0011, 0100, 0101, 0110, 0111, 1000, 1001, 1010, 1011, 1100, 1101, 1110 và 1111.

Do đó, bạn càng có nhiều biểu tượng, bạn càng có thể truyền nhiều bit cùng lúc. Tất nhiên, nhiều biểu tượng hơn cũng có nghĩa là khó phân biệt biểu tượng nào được truyền đi sau đó.

Cũng có thể gửi nhiều hơn một biểu tượng trên dây, nếu các biểu hiện vật lý của các biểu tượng đó dễ tách rời. Ví dụ: cáp gửi dữ liệu có biểu tượng phù hợp với các dải tần số hẹp rất đẹp (một trên mỗi kênh). Các biểu tượng được gửi trên mỗi kênh này có thể được xử lý độc lập.

Tôi biết có các phương pháp như PSK hoặc FSK trong đó pha hoặc tần số sóng mang bị thay đổi để biểu diễn các bit hoặc trạng thái tín hiệu khác nhau, nhưng những thay đổi đó trong Pha hoặc Tần số được truyền lần lượt, tức là và không phải cùng một lúc.

Điều này không thực sự đúng. Nếu sơ đồ điều chế FSK của bạn có 4 hoặc 8 hoặc 16 tần số khác nhau có thể được truyền thay vì chỉ hai, bạn có thể truyền 2 hoặc 3 hoặc 4 bit cho mỗi ký hiệu.

Bất kỳ sơ đồ điều chế nào cung cấp nhiều hơn 2 lựa chọn ký hiệu khác nhau trong mỗi khoảng thời gian truyền sẽ truyền hơn 1 bit cho mỗi ký hiệu.

Vì vậy, tôi muốn biết có bất kỳ phương thức hoặc giao thức điều chế hoặc giao tiếp hiện có nào có thể gửi nhiều bit dữ liệu cùng một lúc và không phải từng bit sử dụng dịch chuyển được thực hiện trong PSK hoặc FSK không?

Ví dụ, điều chế biên độ xung (PAM, hiện đang là chủ đề nóng trong truyền thông dữ liệu sợi quang) và điều chế biên độ cầu phương (QAM) thường được thiết kế với hơn 1 bit mỗi baud.

Sau khi viết câu trả lời này, tôi nhận thấy câu hỏi được gắn thẻ là "thiết bị điện tử kỹ thuật số": câu trả lời của tôi yêu cầu các thành phần tương tự vì vậy tôi không biết liệu nó có hữu ích không. Tôi sẽ để nó bất kể trong trường hợp đó là.

Là một kỹ sư hệ thống điều khiển, tôi muốn đề xuất một giải pháp đơn giản hơn.

Nếu bạn có thể điều khiển dòng điện hoặc điện áp của mình theo kiểu tương tự với độ chính xác cao, bạn có thể chọn giá trị tham chiếu cao và thấp, giả sử 0-16v vì đơn giản. Từ đây, nếu bạn có độ phân giải 1v cho điều khiển của mình, bạn có thể truyền tối đa 4 bit thông tin bằng cách chọn biểu diễn thập phân của trường bit làm điện áp của bạn.

Ví dụ:

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

Sau đó, nếu bạn đặt nó thành đồng hồ, bạn có thể hiểu rằng giá trị này được cập nhật ở x Hz để các chương trình của bạn có thể đáp ứng ngay cả khi giá trị không thay đổi.

Giới hạn duy nhất cho điều này là mức độ chính xác mà bạn có thể kiểm soát việc truyền tải điện áp / dòng điện của mình.

Có các giao thức được tiêu chuẩn hóa cho điều này như PAM16 được sử dụng trong ethernet . Điều này chọn 16 giá trị giữa -1v và 1v. Nhờ các ý kiến ​​cho thông tin này.

Có một phương pháp khá chuẩn gọi là "dibit", gửi hai bit trong một khe thời gian nhất định. Các bit được mã hóa dưới dạng điện áp tương tự, như thế này:

Dữ liệu điện áp

0,00 V - 00

1,25 V - 01

2,50 V - 10

3,75 V - 11

Hệ thống này sử dụng bộ chuyển đổi D / A để gửi và bộ chuyển đổi A / D để nhận. Các hệ thống tương tự tồn tại cho "bộ lạc" và tứ giác ". Sau đó, không tốt lắm. Vấn đề, rõ ràng là khi bạn đi đến sự khác biệt nhỏ hơn và nhỏ hơn giữa các mẫu bit, bạn sẽ dễ bị nhiễu hơn.

Trong thực tế, đây là lý do tại sao truyền dữ liệu kỹ thuật số được phát minh ở nơi đầu tiên.

Tóm lại, bạn có thể làm điều này, nhưng có sự đánh đổi.

Một cách để truyền một số tín hiệu qua một dây hoặc phương tiện là sử dụng ghép kênh, hai loại chính là FDM (Ghép kênh phân chia tần số) và TDM (Ghép kênh phân chia thời gian).

Trong FDM về cơ bản, mỗi tín hiệu điều chỉnh một sóng mang khác nhau và tất cả các tín hiệu được truyền trong cùng một môi trường cùng một lúc, ở phía bên thu, thường có một số loại bộ lọc chọn dải tần quan tâm và giải điều chế tín hiệu.

Trong TDM, mỗi tín hiệu được truyền trong các khe thời gian khác nhau, hãy tưởng tượng một dòng gồm 8 tín hiệu trong đó mỗi tín hiệu có lượt riêng, trong tín hiệu khe thời gian nhỏ 1 sẽ được truyền đi, sau đó là tín hiệu 2, sau đó là tín hiệu 3 và cứ thế, chu kỳ sẽ lặp lại và bắt đầu với tín hiệu 1 lần nữa.

Cũng xem CDMA (Mã truy cập nhiều bộ phận mã), từ Wiki:

CDMA là một ví dụ về nhiều truy cập, trong đó một số máy phát có thể gửi thông tin đồng thời qua một kênh truyền thông. Điều này cho phép một số người dùng chia sẻ một dải tần số (xem băng thông). Để cho phép điều này mà không có sự can thiệp quá mức giữa những người dùng, CDMA sử dụng công nghệ trải phổ và sơ đồ mã hóa đặc biệt (trong đó mỗi máy phát được gán một mã).

Một biến thể của FDM là OFDM (Ghép kênh theo tần số trực giao)