Est-il possible d'envoyer plusieurs bits de données sur un seul fil à la fois?

Existe-t-il un protocole ou une méthode de modulation existant où plusieurs bits de données sont envoyés sur un seul fil à la fois ou peut-être une ligne de masse supplémentaire (comme la communication série)?

Je sais qu'il existe des méthodes comme PSK ou FSK où la phase ou la fréquence de la porteuse est modifiée pour représenter différents bits ou états de signal, mais ces changements de phase ou de fréquence sont transmis les uns après les autres, c'est-à-dire en série et pas en même temps.

Existe-t-il une méthode ou un protocole de communication ou de modulation qui peut envoyer plusieurs bits de données à la fois et non l'un après l'autre en utilisant le décalage effectué en PSK ou FSK?

Le 16-QAM transmet 4 bits simultanément en modulant à la fois l'angle de phase et l'amplitude de la porteuse: -

À la réception, le bruit ajouté pendant la propagation de la transmission peut donner aux bits l'aspect suivant: -

Mais, à condition qu'il y ait toujours un écart entre les données reçues et le point à mi-chemin entre les symboles, vous pouvez les détecter.

Donc, si vous comprenez le bruit dans votre canal et que la bande passante de votre canal est accommodante, vous pourrez envoyer plus d'un bit simultanément (comme suggéré par le théorème de Shannon-Hartley ): -

Sûr. PSK et FSK (et d'autres méthodes de modulation, d'ailleurs) peuvent avoir plus de deux choix pour la phase ou la fréquence. Si vous avez quatre choix, vous pouvez envoyer deux bits à la fois.

Les modems téléphoniques avancés (avant que nous passions tous au haut débit) pouvaient coder jusqu'à 8 à 10 bits à la fois, en utilisant 256 à 1024 états de signalisation différents.

Diagramme QAM-256 (d' ici )

C'est juste une sorte de méta-réponse globale, parce que je n'ai pas vu le mot "symbole" mis en évidence autant que je le voudrais. Dans les systèmes de communication classiques, vous n'envoyez qu'un seul symbole à la fois, mais vous pouvez avoir plus d'un bit par symbole.

Un symbole est un concept logique associé à une manifestation physique. Par exemple, dans la réponse de Dave Chapman, il y a 4 symboles, mappés aux niveaux de tension physique de 0V 1,25V 2,5V et 3,75V. Dans l'exemple 16QAM de la réponse d'Andy aka, il y a 16 symboles, associés à une combinaison d'amplitudes et de phases.

Vous pouvez ensuite définir votre mappage de symboles sur des bits. Si vous avez une voie numérique simple avec 2 symboles: 0V et 5V, vous pouvez mapper ces symboles sur les bits 1 et 0. Si vous avez 4 symboles (comme la réponse de tension de Dave), vous pouvez mapper les sur des paires de bits, 00, 01, 10, 11. Si vous avez 16 symboles, comme le fait 16QAM, vous pouvez le mapper à des groupes de 4 bits 0000, 0001, 0010, 0011, 0100, 0101, 0110, 0111, 1000, 1001, 1010, 1011, 1100, 1101, 1110 et 1111.

Ainsi, plus vous avez de symboles, plus vous pouvez transmettre de bits en même temps. Bien sûr, plus de symboles signifie également qu'il est plus difficile de distinguer quel symbole a été transmis plus tard.

Il est également possible d'envoyer plus d'un symbole sur un fil, si vos manifestations physiques de ces symboles sont faciles à séparer. Par exemple, le câble envoie des données dont les symboles s'insèrent dans de très belles bandes de fréquences étroites (une par canal). Les symboles envoyés sur chacun de ces canaux peuvent être traités indépendamment.

Je sais qu'il existe des méthodes comme PSK ou FSK où la phase ou la fréquence de la porteuse est modifiée pour représenter différents bits ou états de signal, mais ces changements de phase ou de fréquence sont transmis les uns après les autres, c'est-à-dire en série et pas en même temps.

Ce n'est pas nécessairement vrai. Si votre schéma de modulation FSK a 4 ou 8 ou 16 fréquences différentes qui peuvent être transmises au lieu de seulement deux, vous pouvez transmettre 2 ou 3 ou 4 bits par symbole.

Tout schéma de modulation qui offre plus de 2 choix de symboles différents dans chaque intervalle de bauds transmet plus de 1 bit par symbole.

Je veux donc savoir s'il existe une méthode ou un protocole de communication ou de modulation qui peut envoyer plusieurs bits de données à la fois et pas l'un après l'autre en utilisant le décalage effectué en PSK ou FSK?

Par exemple, la modulation d'amplitude d'impulsion (PAM, actuellement un sujet brûlant dans les communications de données à fibres optiques) et la modulation d'amplitude en quadrature (QAM) sont généralement conçues avec plus de 1 bit par baud.

Après avoir écrit cette réponse, j'ai remarqué que la question est étiquetée comme "électronique numérique": ma réponse nécessite des composants analogiques, donc je ne sais pas si cela sera utile. Je vais le laisser quel que soit le cas.

En tant qu'ingénieur des systèmes de contrôle, je voudrais proposer une solution plus simple.

Si vous pouvez contrôler votre courant ou votre tension de manière analogique avec une grande précision, vous pouvez choisir une valeur de référence haute et basse, disons 0-16v pour des raisons de simplicité. À partir de là, si vous avez une résolution de 1 V pour votre contrôle, vous pouvez transmettre jusqu'à 4 bits d'informations simultanément en choisissant la représentation décimale du champ de bits comme votre tension.

Par exemple:

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

Ensuite, si vous le définissez sur une horloge, vous pouvez comprendre que cette valeur est mise à jour à x Hz afin que vos programmes puissent répondre même si la valeur n'a pas changé.

La seule limite à cela est le niveau de précision avec lequel vous pouvez contrôler votre transmission tension / courant.

Il existe des protocoles standardisés tels que PAM16 qui est utilisé en Ethernet . Cela sélectionne 16 valeurs entre -1v et 1v. Merci aux commentaires pour cette information.

Il existe une méthode assez standard appelée "dibit", qui envoie deux bits dans un intervalle de temps donné. Les bits sont codés comme une tension analogique, comme ceci:

Données de tension

0,00 V - 00

1,25 V - 01

2,50 V - 10

3,75 V - 11

Ce système utilise un convertisseur N / A pour envoyer et un convertisseur A / N pour recevoir. Des systèmes similaires existent pour les "tribits" et les quadbits ". Après cela, pas si bon. Le problème, évidemment, est que lorsque vous faites des distinctions de plus en plus petites entre les modèles de bits, vous devenez plus vulnérable au bruit.

En fait, c'est pourquoi la transmission de données numériques a été inventée en premier lieu.

En bout de ligne, vous pouvez le faire, mais il y a des compromis.

Un moyen de transmettre plusieurs signaux sur un seul fil ou support est d'utiliser le multiplexage, les deux principaux types sont FDM (Frequency Division Multiplexing) et TDM (Time Division Multiplexing).

Dans FDM, fondamentalement, chaque signal module une porteuse différente, et tous les signaux sont transmis sur le même support à la fois, côté récepteur, il y a généralement une sorte de filtre qui sélectionne la plage de fréquences d'intérêt et démodule le signal.

En TDM, chaque signal est transmis dans des intervalles de temps différents, imaginez une ligne de 8 signaux où chaque signal a son propre tour, pendant un petit intervalle de temps, le signal 1 sera transmis, puis le signal 2, puis le signal 3 et ainsi de suite, le cycle se déroulera répéter et recommencer avec le signal 1.

Regardez aussi CDMA (Code Division Multiple Access), du Wiki:

CDMA est un exemple d'accès multiple, où plusieurs émetteurs peuvent envoyer des informations simultanément sur un seul canal de communication. Cela permet à plusieurs utilisateurs de partager une bande de fréquences (voir bande passante). Pour permettre cela sans interférence indue entre les utilisateurs, CDMA utilise une technologie à spectre étalé et un schéma de codage spécial (où chaque émetteur se voit attribuer un code).

Une variante de FDM est OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing)