Kodiranje

Kodiranje, šifriranje se u kompjuterskim tehnologijama prevodi kao niz znakova (slova, brojeva, simbola) u specijaliziranom digitalnom formatu, korištenih za prijenos ili pohranu. Kodiranje je i proces pretvaranja podataka u traženi format, za potrebe procesuiranja informacija. To uključuje:

Sastavljanje i pokretanje programa
Prenos podataka, pohrana i kompresija/dekompresija
Primjena obrade podataka^[1]

Kodiranje se u elektronici odnosi na analogno- digitalnu konverziju.

Kodiranje podrazumjeva upotrebu kodova pri promjeni originalnih podataka u neki drugi format. Da bi se signal poslao s jednog mjesta na drugi, nephodno je da isti bude šifriran. Signal mora biti obrađen na način da sadrži prepoznatljive promjene i za pošiljaoca i za primaoca. Signal treba biti preveden na jedan od dva karakterna koda: ASCII Ukošeni tekst(American Standard Code for Information Interchange) ili EBCDIC. ASCII je karakterni kod najčešće korišten za šemu kodiranja fajlova koji sadrže tekst.

Kodiranje se često koristi pri redukciji veličine audio ili video fajlova. Svaki audio i video fajl format ima odgovarajući program za kodiranje/dekodiranje.

U procesu kodiranja, niz bitova je dodijeljen različitim vrijednostima kvantizacije. Obzirom da je ukupan broj kvantizacijskih nivoa dat jednačinom N=2v, ukupno v bitova je neophodno za proces kodiranja. Na taj način, postoji v bitova za svaki uzorak.^[2]

Obzirom da postoje dvije vrste signala: digitalni i analogni, postoje i četiri moguće tehnike šifrovanja:

Digitalno u digitalno
Digitalno u analogno
Analogno u analogno
Analogno u digitalno.

Digitalni signal predstavlja niz diskretnih, isprekidanih pulseva. Svaki puls je jedan element signala. Binarni podaci se prenose šifrovanjem. Prijemnik treba prepoznati vrijeme svakog bita, odnosno njegov tačan početak i kraj. Također, prijemnik treba odrediti da li je signalni nivo za svaku poziciju bita.^[3]

Binarni signali su pretvoreni u niz naponskih pulseva koji mogu biti poslani putem prenosnog medija. Svaki binarni signal je opisan sa dva parametra: amplitudom i trajanjem.

Osnovni tipovi digitalnog u digitalno šifrovanje su:

Unipolarno
Polarno
Bipolarno.

Unipolarno šifrovanje je najprostije i najprimitivnije. Obično, jedan nivo napona stoji za binarnu nulu, a drugi nivo napona za binarnu jedinicu. Polarnost se odnosi na to da li su pulsevi pozitivni ili negativni. Shodno tome, kod unipolarnog šifriranja, svi elementi signala imaju jednaku polarnost. Dva su problema kod ove vrste šifrovanja: DC komponenta i sinhronizacija. DC komponenta pomjera nulti nivo signala, i ne može putovati kroz neki medij. Što se tiče sinhronizacije, dugi nizovi nula i jedinica ne proizvode tranzicije koje mogu prouzrokovati probleme u otkrivanju grešaka kao i uklanjajnju istih.^[4]

U polarnom šifriranju koriste se pozitivni i negativni nivo amplitude. U ovom procesu se eliminišu preostali DC problemi, zbog prosječnog naponskog nivoa koji je reduciran. Snaga korištena za prenos ovakvog signala je polovina one za unipolarni signal.^[4]

Polarno šifrovanje čine razne metode:

Nepovratno na nulti level
Dvofazno kodiranje
Manchester
Diferencijalni Manchester

U nepovratnom na nulti level, sinal je uvijek pozitivan ili negativan. Dvije su vrste ovakvog tipa šifrovanja: NRZ-L gdje nivo signala zavisi od stanju bita; i NRZ-I gdje se signal obrće kada naiđe na bit 1.

Dvofazno kodiranje ima dva puta veću stopu modulacije u odnosu na NRZ, a shodno tome i pojasnu širinu. Obzirom da postoji očekivana tranzicija tokom svakog bit-nog vremena, prijemnik može sinhronizovati tranziciju.

Manchester i Diferencijalni Manchester, su tipovi dvofaznog šifrovanja u kojima se signal mijenja na sredini intervala jednog bita, i to u suprotni pol. Ovi tipovi šifrovanja predstavljaju dobra rješenja za problem sinhronizacije. U dvofaznom manchester kodiranju, tranzicija od većeg ka manjem (na sredini intervala) predstavlja bit 1, a tranzicija od manjeg ka većem (na sredini intervala) predstavlja bit 0.^[5]

Jedna od glavnih prednosti digitalne komunikacije se ogleda u tome da ma koji tip informacije može biti predstavljen digitalno, što podrazumijeva mnogo različitih tipova podataka koji mogu biti prenešeni kroz isti fizički prijenosni medij, i to u isto vrijeme.^[6]

Kada je riječ o pretvaranju podataka iz digitalne u analogne, koristi se modem (modulator/demodulator). Postoje tri načina da se digitalni signal modulira u analogni signal nosilac:

Moduliranje na osnovu promjene amplitude (engl. ASK)- tip modulacije koja predstavlja varijacije digitalnih podataka u amplitudi signala nosioca. Dvije različite amplitude signala nosioca predstavljaju '0' i '1'.
Moduliranje na osnovu promjene frekvencije (engl. FSK)- tip modulacije u kojem promjena frekvencije definiše različite vrijednosti. Dvije različite frekvencije blizu frekvencije nosioca predstavljaju '0' i '1'.
Moduliranje na osnovu promjene faze (engl. PSK)- tip modulacije u kojem faza signala nosioca varira zavisno od referentne faze ili faze prethodnog signalnog elementa. Faza signala nosioca je pomjerena i predstavlja '0' i '1'.

Proces pretvaranja podataka iz analognih u digitalne naziva se digitalizacija. Frekvencija uzorkovanja mora biti najmanje dva puta najviša frekvencija signala. Zavisno od broja bitova, interval je podijeljen na 2n nivoa. Stoga je amplituda određena najbližom vrijednosti n nivoa. Metode ovakvog kodiranja su:

Pulsna kod modulacija (engl .PCM)- intervali su jednako raspoređeni. U nelinearnom kodiranju nivoi mogu biti neravnomjerno raspoređeni.

Delta modulacija (engl. DM)- obzirom na to da se uzorci ne razlikuju mnogo, pravi se razlika između prethodnog i trenutnog uzorka.^[5]

Reference

^ Cory Janssen, “Encoding”, Tachoedia, http://www.techopedia.com/definition/948/encoding
^ Proakis Salehi, “Fundamentals of Communication Systems”, 2005, Prentic Hall
^ William Stallings, “Data and Computer Communications”, 2007, Prentic Hall
^ ^a ^b Bestha Harish, “Signal Encoding”, December 6th, 2012, http://www.slideshare.net/har406/05-signal-encoding?related=1
^ ^a ^b Dheeraj Sanghi, “Data Encoding”, Computer Networks, http://www.cse.iitk.ac.in/users/dheeraj/cs425/lec03.html
^ Cristopher J. Wells, “Telecommunication principles”, TechnologyyUK, http://www.technologyuk.net/telecommunications/telecom_principles/digital_signals.shtml Arhivirano 18. 9. 2014. na Wayback Machine

[1] Cory Janssen, “Encoding”, Tachoedia, http://www.techopedia.com/definition/948/encoding

[2] Proakis Salehi, “Fundamentals of Communication Systems”, 2005, Prentic Hall

[3] William Stallings, “Data and Computer Communications”, 2007, Prentic Hall

[:0-4] Bestha Harish, “Signal Encoding”, December 6th, 2012, http://www.slideshare.net/har406/05-signal-encoding?related=1

[:1-5] Dheeraj Sanghi, “Data Encoding”, Computer Networks, http://www.cse.iitk.ac.in/users/dheeraj/cs425/lec03.html

[6] Cristopher J. Wells, “Telecommunication principles”, TechnologyyUK, http://www.technologyuk.net/telecommunications/telecom_principles/digital_signals.shtml Arhivirano 18. 9. 2014. na Wayback Machine

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]