Transmisión de señal de nivel múltiple

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Estoy interesado en aumentar la velocidad de transmisión en Cat5 para un proyecto personal. (Se elegirá Cat5 / 5e / 6 debido a sus propiedades y disponibilidad, pero no se utilizará de manera estándar)

En cualquier caso, lo que me interesa es usar "bits de varios niveles" por reloj de transmisión. La comunicación digital casi siempre usa un solo bit por reloj.

Por ejemplo, el uso de un solo bit (0 o V) en cat5 a 100MHz solo permite una velocidad de datos de 100Mbits. El uso de 4 bits permite una tasa efectiva de 400Mbits / TP (o superior a Cat6a, 2GB / TP). Para mi proyecto esto es significativo.

Obviamente, agregar más bits por reloj aumenta la complejidad y disminuye la inmunidad al ruido, pero creo que podría hacerse con algunas puertas lógicas y funcionará para mi aplicación en particular.

Dado que las señales serán diferenciales, parece que puede ser bastante fácil en el lado de la tx al no tener en realidad una de las líneas como las imágenes de espejo sino independientes. La inmunidad al ruido todavía se mantendrá debido a la naturaleza diferencial.

Esencialmente en cada extremo de la línea tendremos DAC de 4 bits (para tx) y ADC (para rx) para convertir desde y hacia la representación de múltiples niveles.

Mi pregunta es que, además del costo y la complejidad agregados (que no parecen ser tan buenos?), ¿existen otras razones por las que es malo?

Concluyo que no parece haber pérdida de inmunidad al ruido:

  1. Se utiliza señalización diferencial asimétrica. El ruido externo se cancelará exactamente de la misma manera cuando se use una señalización simétrica diferente (asumiendo que el ruido no depende del voltaje en el cable)

  2. Los márgenes de ruido pueden mantenerse igual simplemente amplificando y atenuando la señal antes y después de la transmisión. Por ejemplo, normalmente se utilizan 0-3.3v. Podemos amplificar esto a 0-26.4V, lo que dará la misma distancia entre cada nivel (3.3V). Por supuesto, el costo es 8 veces la potencia de transmisión, pero esto probablemente sería similar a cuando se usa una velocidad de un solo bit / reloj que es 8 veces mayor.

Por lo tanto, lo mejor que puedo decir es que el costo real de lograr un orden de magnitud en el rendimiento es de unos pocos dólares en partes. (un tx monolítico y un rx ic reducirían la complejidad a cerca de 0).

¿Hay algún inconveniente real además de lo que he enumerado? Básicamente, ¿cuáles son los inconvenientes prácticos?

    
pregunta JonSlaughter

2 respuestas

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Hay algunas buenas razones para no hacer lo que imaginas.

Primero, el nivel de señal en su receptor variará bastante dependiendo de las propiedades y la longitud de su cable (y si no tiene suerte, también de la fase de la luna). Tendrá que calibrar su receptor para el cable en particular.

Las reflexiones de señales grandes (transición 011 > 1111) podrían inundar señales pequeñas (transición 0- > 0001).

Un AD de flash de 4 bits (= 16 niveles) a 100 Mhz no es trivial.

En general, duplicar la velocidad en baudios suele ser mucho más fácil que duplicar la cantidad de niveles que deben resolverse.

    
respondido por el Wouter van Ooijen
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Hay una falla fundamental en tu lógica, que es que estás asumiendo que no existe el ruido de modo diferencial. ¡Ciertamente hay! Incluso si no se agrega ruido diferencial, cierta cantidad de ruido en modo común aparecerá como ruido diferencial en el receptor.

Sin embargo, parte de su idea básica es correcta, y es que la velocidad de datos total se rige tanto por el ancho de banda como por la relación señal / ruido. Busque a Shannon y Nyquist, y debería encontrar la descripción matemática formal de cuál es la velocidad de datos máxima posible para un ancho de banda y una relación S / N dados.

Entonces, para responder a tu pregunta, sí, hay un inconveniente en lo que estás proponiendo. Cuantos más niveles utilice, menor será la inmunidad al ruido, lo que a su vez disminuirá la velocidad de datos. La señalización multinivel tiene sentido en los casos en los que el ancho de banda debe limitarse y hay disponible una relación señal / ruido suficiente. Sin embargo, para cables ordinarios, ese no es el caso. Esta es la razón por la que la mayoría de los protocolos toman la ruta más fácil para obtener la velocidad de datos máxima al aumentar la velocidad de bits a donde dos niveles de señal es justo lo que puede soportar la relación señal / ruido restante.

    
respondido por el Olin Lathrop

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