Jak sygnał cyfrowy jest przesyłany na odległość

Jeśli sygnał analogowy jest ciągły, to sygnał cyfrowy jest sygnałem, który jest sekwencją dyskretnych (wyraźnie oddzielonych pod względem wielkości i czasu) wartości, które są wielokrotnościami określonej wartości minimalnej.

We współczesnym świecie do przesyłania informacji najczęściej wykorzystuje się sygnały binarne, tak zwane strumienie bitów (sekwencje „0” i „1”), ponieważ sekwencje tego formatu można łatwo zakodować i natychmiast wykorzystać w elektronice binarnej… Aby przesłać sygnał cyfrowy kanałem analogowym (radiowym lub elektrycznym), jest on przetwarzany, czyli modulowany. A przy odbiorze demodulują go z powrotem.

Sygnał cyfrowy ma ważną właściwość, a mianowicie możliwość jego całkowitej regeneracji w przemienniku. A gdy sygnał cyfrowy przesyłany w systemie komunikacyjnym jest zaszumiony, to w repeaterze można go przywrócić do określonego stosunku sygnału do szumu. Oznacza to, że jeśli sygnał dotarł z niewielkimi zakłóceniami, jest konwertowany na postać cyfrową i całkowicie ponownie formowany w przemienniku — w ten sposób jest przywracany.

Ale jeśli zniekształcony sygnał jest analogowy, to musi zostać wzmocniony wraz z nałożonym szumem. Ale jeśli przychodzący sygnał cyfrowy zostanie odebrany z silnymi zakłóceniami, na przykład z uderzeniem stromego urwiska, całkowite odzyskanie go będzie całkowicie niemożliwe, ponieważ części i tak zostaną utracone.

Sygnał analogowy, nawet przy silnych zakłóceniach, da się jeszcze przywrócić do jakiejś akceptowalnej postaci, kiedy będzie można z niego wydobyć jakieś informacje, choć z trudem.

Analogowa łączność komórkowa w formatach AMPS i NMT w porównaniu do cyfrowej łączności komórkowej w formatach GSM i CDMA pozwala prowadzić rozmowę z zakłóceniami, natomiast z zakłóceniami w komunikacji cyfrowej nie zadziała, bo z rozmowy wypadną całe kawałki.

Aby ustrzec się przed takimi problemami, sygnał cyfrowy jest często regenerowany przez wbudowanie regeneratorów w przerwę w linii komunikacyjnej, jeśli jest ona wystarczająco długa lub odległość od stacji bazowej do telefonu komórkowego jest zmniejszona – stacje bazowe częściej znajdują się na ziemi. Algorytmy weryfikacji i odtwarzania informacji cyfrowej w systemach cyfrowych umożliwiają zwiększenie niezawodności transmisji informacji w postaci cyfrowej.

Tak więc, jak wspomniano powyżej, najważniejszą cechą sygnału cyfrowego podczas jego transmisji jest to, że sekwencję impulsów można odzyskać po przejściu przez medium, które wprowadza rozproszenie i zakłócenia. Nośnik może być przewodowy lub bezprzewodowy.

Regeneratory są umieszczone wzdłuż linii w pewnej odległości od siebie. Sekcje z kablami i regeneratorami nazywane są sekcjami regeneracji.Regenerator koryguje kształt odbieranych impulsów, przywraca odstępy między nimi (zegary) i praktycznie ponownie odtwarza sekwencję impulsów.

Załóżmy, że z wyjścia poprzedniego regeneratora uzyskano szereg dodatnich, ujemnych impulsów i przerw. Wtedy impulsy na wejściu kolejnego regeneratora mają zniekształcenia, na przykład po transmisji kablem lub od zewnętrznych wpływów elektromagnetycznych.

Wzmacniacz korekcyjny koryguje kształt impulsów, zwiększa ich amplitudę do takiego stopnia, że ​​następny blok może zrozumieć, czy jest tu impuls, czy nie, i zdecydować, czy przywrócić go w danym momencie, czy nie.

Następnie następuje równoczesna synchronizacja i regeneracja, przy czym regeneracja jest możliwa tylko wtedy, gdy w punkcie rozwiązania regeneratora suma amplitud impulsu wejściowego i zakłócenia przekroczy poziom progowy rozwiązania regeneratora i sygnału taktowania podczas rozwiązanie ma prawidłową amplitudę i biegunowość.

Sygnał taktowania daje próbkę czasową wyprostowanych impulsów odzwierciedlającą maksymalny stosunek sygnału do szumu, a także prawidłowo układa impulsy w sekwencji.

W idealnym przypadku na wyjściu regeneratora uzyskana zostanie zregenerowana sekwencja, która będzie dokładną kopią sekwencji impulsów transmitowanej przez poprzedni odcinek linii komunikacyjnej.

W rzeczywistości odzyskana sekwencja może różnić się od oryginału.Ale błędy mogą się pojawić, jeśli na wejściu występuje szum o dużej amplitudzie, w zdekodowanym sygnale analogowym wygląda to na pojawienie się szumu, a błędy związane z odstępami między impulsami mogą powodować fluktuacje fazowe ich względnego położenia na wyjściu.

W sygnałach analogowych fluktuacje te pojawiają się jako szum próbkowania, aw późniejszej regeneracji pojawią się. Dodatkowo dodatnie i ujemne impulsy wyjściowe przy niedokładnym zasilaniu mogą różnić się od siebie amplitudą, co również przyczynia się do powstawania błędów w kolejnym etapie regeneracji sygnału cyfrowego.