1. Codifica della fonte:
* Compressione dei dati: Questo passaggio riduce le dimensioni dei dati da trasmettere, migliorando l'efficienza e l'utilizzo della larghezza di banda. Le tecniche comuni includono la codifica Huffman, la codifica per lunghezza e metodi più sofisticati come JPEG e MPEG per immagini e video. L'obiettivo è rappresentare le informazioni utilizzando meno bit riducendo al minimo la perdita di informazioni.
* Formattazione dei dati: Questo prepara i dati compressi per la codifica del canale. Potrebbe comportare la strutturazione dei dati in pacchetti o frame con intestazioni contenenti informazioni di indirizzamento e controllo.
2. Codifica del canale:
Questo è il nucleo di correzione degli errori e protezione nella comunicazione wireless. Aggiunge ridondanza ai dati per consentire il rilevamento e la correzione degli errori introdotti durante la trasmissione. Le tecniche comuni includono:
* Correzione degli errori in avanti (FEC): Aggiunge bit extra al flusso di dati che consentono al ricevitore di rilevare e correggere errori senza richiedere la ritrasmissione. I codici FEC popolari includono:
* Codici convoluzionali: Impiega una finestra scorrevole per generare bit di parità in base a una sequenza di bit di input.
* Codici turbo: Codici potenti che ottengono prestazioni vicino allo shannon (le migliori prestazioni teoriche possibili).
* Codici di parità a bassa densità (LDPC): Un'altra classe di codici potenti spesso utilizzati nei moderni sistemi wireless.
* Codici Reed-Solomon: Efficace nel correggere errori di scoppio (più bit consecutivi corrotti).
* Interleaving: Questa tecnica diffonde i bit codificati nel tempo o nella frequenza. Se uno scoppio di rumore corrompe più bit consecutivi, Interleaving assicura che siano distribuiti nei dati ricevuti, rendendo più facile per il decoder FEC correggerli.
3. Modulazione:
Questo passaggio converte i dati digitali codificati in un segnale analogico adatto alla trasmissione sul canale wireless. Esistono diversi schemi di modulazione, ciascuno con compromessi tra velocità di dati, robustezza al rumore e efficienza energetica:
* Keying shift di ampiezza (chiedi): Rappresenta i bit modificando l'ampiezza di un'onda vettore.
* Keying Shift Frequency (FSK): Rappresenta i bit modificando la frequenza di un'onda vettore.
* Keying di sfasamento di fase (PSK): Rappresenta i bit cambiando la fase di un'onda portante. La chiave di sfasamento della quadratura (QPSK) e le variazioni PSK di ordine superiore sono comuni.
* Modulazione dell'ampiezza della quadratura (QAM): Combina sia l'ampiezza che lo spostamento di fase, consentendo velocità di dati più elevate.
* Divisione di frequenza ortogonale multiplexing (OFDM): Divide la larghezza di banda di trasmissione in molti sottopager ortogonali, ciascuno portando una parte dei dati. Questo è molto robusto per lo sbiadimento multipath (segnali che riflettono gli oggetti e arrivano in tempi diversi). Ampiamente utilizzato in Wi-Fi, LTE e 5G.
4. Trasmissione:
Il segnale modulato viene quindi trasmesso sul canale wireless usando un'antenna.
5. Ricezione:
Il ricevitore raccoglie il segnale trasmesso, che è probabilmente degradato dal rumore e dalle interferenze.
6. Demodulazione:
Questo passaggio inverte il processo di modulazione, convertendo il segnale analogico ricevuto in un flusso di dati digitali.
7. Decodifica del canale:
Questo è il contrario della codifica del canale. Il ricevitore utilizza il codice FEC per rilevare e correggere errori nel flusso di dati ricevuto. Algoritmi sofisticati vengono utilizzati per stimare i bit trasmessi originali più probabili.
8. Decodifica della fonte:
Ciò inverte la codifica della sorgente, ricostruendo i dati originali. Se è stata utilizzata la compressione, questo passaggio decomprime i dati, ripristinandoli nella sua forma originale.
In sintesi:
L'intero processo prevede un approccio a strati, in cui ogni livello contribuisce alla trasmissione affidabile ed efficiente dei dati. Le tecniche di codifica e decodifica specifiche utilizzate dipendono dall'applicazione, dalle caratteristiche del canale wireless e dal livello desiderato delle prestazioni. I moderni sistemi wireless spesso impiegano combinazioni complesse di queste tecniche per ottenere alte velocità di dati e robustezza in ambienti impegnativi.
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