Hur en digital signal sänds över ett avstånd

Om en analog signal är kontinuerlig är en digital signal en signal som är en sekvens av diskreta (tydligt separerade i storlek och tid) värden som är multiplar av ett visst minimivärde.

I den moderna världen, vid överföring av information, används oftast binära signaler, så kallade bitströmmar (sekvenser av «0» och «1»), eftersom sekvenser av detta format enkelt kan kodas och omedelbart användas inom binär elektronik… För att sända en digital signal över en analog kanal (radio eller elektrisk), konverteras den, det vill säga moduleras. Och i receptionen demodulerar de tillbaka den.

Den digitala signalen har en viktig egenskap, nämligen förmågan att helt återskapa den i repeatern. Och när den digitala signalen som sänds i kommunikationssystemet är brusig, kan den i repeatern återställas till ett visst signal/brusförhållande. Det vill säga, om signalen har anlänt med mindre störningar, omvandlas den till digital form och omformas helt i repeatern — den återställs på detta sätt.

Men om den förvrängda signalen är analog måste den förstärkas tillsammans med det överlagrade bruset. Men om den inkommande digitala signalen tas emot med starka störningar, till exempel med inverkan av en brant klippa, kommer det att vara helt omöjligt att återställa den helt, eftersom delar fortfarande kommer att gå förlorade.

En analog signal, även med starka störningar, kan fortfarande återställas till någon acceptabel form när det kommer att vara möjligt att extrahera viss information från den, om än med svårighet.

Analog cellulär kommunikation i AMPS- och NMT-format, jämfört med digital cellulär kommunikation i GSM- och CDMA-format, låter dig ha en konversation med störningar, medan det med störningar i digital kommunikation inte kommer att fungera, eftersom hela bitar kommer att falla ur konversationen.

För att skydda sig mot sådana problem regenereras ofta den digitala signalen genom att bygga in regeneratorer i kommunikationslinjeavbrottet om det är tillräckligt långt eller om avståndet från basstationen till mobiltelefonen minskar – basstationer finns oftare på marken. Algoritmer för verifiering och återställning av digital information i digitala system gör det möjligt att öka tillförlitligheten i överföringen av information i digital form.

Så, som noterats ovan, är den viktigaste egenskapen hos en digital signal under dess sändning att pulssekvensen kan återställas efter att den har passerat genom ett medium som introducerar dispersion och interferens. Mediet kan vara trådbundet eller trådlöst.

Regeneratorer placeras längs linjen på ett visst avstånd från varandra. Sektioner med kablar och regeneratorer kallas regenereringssektioner.Regeneratorn korrigerar formen på de mottagna pulserna, återställer intervallen mellan dem (klockor) och reproducerar praktiskt taget pulssekvensen igen.

Antag att en serie positiva, negativa pulser och gap erhålls från utsignalen från den föregående regeneratorn. Då har pulserna vid nästa regenerators ingång distorsion, till exempel efter överföring med kabel eller från extern elektromagnetisk påverkan.

Korrektionsförstärkaren korrigerar formen på pulserna, ökar deras amplitud till en sådan grad att nästa block kan förstå om det finns en puls här eller inte, och besluta om den ska återställas i det aktuella ögonblicket eller inte.

Därefter kommer timing- och regenereringsoperationen, som utförs samtidigt.Dessutom är regenerering endast möjlig när vid regeneratorlösningspunkten summan av amplituderna för ingångspulsen och störningen överstiger tröskelnivån för regeneratorlösningen och timingsignalen under lösningen har rätt amplitud och polaritet.

Tidssignalen ger ett tidssampel av de likriktade pulserna som reflekterar det maximala signal/brusförhållandet och arrangerar även pulserna korrekt i sekvensen.

Idealiskt kommer en regenererad sekvens att erhållas vid utgången av regeneratorn, som kommer att vara en exakt kopia av pulssekvensen som sänds av den föregående sektionen av kommunikationslinjen.

I verkligheten kan den återvunna sekvensen skilja sig från originalet.Men fel kan uppstå om det finns stora amplitudbrus vid ingången, i en avkodad analog signal ser det ut som brus, och fel relaterade till intervallen mellan pulserna kan orsaka fasfluktuationer i deras relativa position vid utgången.

I analoga signaler uppträder dessa fluktuationer som samplingsbrus, och vid efterföljande regenerering kommer de att dyka upp. Dessutom kan positiva och negativa utgångspulser med felaktig strömförsörjning skilja sig från varandra i amplitud, vilket också bidrar till fel i nästa steg av digital signalregenerering.