Школа для Электрика. Все Секреты Мастерства. Образовательный сайт по электротехнике   Искать в Школе для электрика:
 
 

 

Справочник электрика / Полезная информация

 

Как передается цифровой сигнал на расстояние




Если аналоговый сигнал является непрерывным, то цифровой сигнал — это такой сигнал, который представляет собой последовательность дискретных (четко обособленных по величине и во времени) значений, кратных определенной минимальной величине.

В современном мире более всего при передаче информации применяются именно двоичные сигналы, так называемые битовые потоки (последовательности «0» и «1»), поскольку последовательности такого формата можно легко кодировать и сразу использовать в двоичной электронике. Чтобы передать цифровой сигнал по аналоговому каналу (радио или электрическому), его преобразуют, то есть модулируют. А при приеме — обратно демодулируют.

Передача и прием цифрового сигнала

Цифровой сигнал обладает важным свойством, которое заключается в возможности полностью его регенерировать в ретрансляторе. И когда цифровой сигнал, передаваемый в системе связи, зашумлен, то в ретрансляторе его можно до некоторого отношения сигнал/шум восстановить. То есть если сигнал пришел с незначительными помехами, он преобразуется в цифровую форму и полностью формируется заново в ретрансляторе — восстанавливается таким образом.

А вот если бы сигнал с искажениями пришел аналоговый, то его пришлось бы усиливать вместе с наложенными шумами. Зато если входящий цифровой сигнал принят с сильными помехами, например с эффектами крутой скалы, восстановить его полностью будет вовсе невозможно, ибо части все равно будут потеряны.

Аналоговый же сигнал даже с сильными помехами может все же быть восстановлен до некоторого приемлемого вида, когда из него возможно будет извлечь какую-то информацию, хотя и с трудом.

Аналоговая сотовая связь формата AMPS и NMT, в сравнении с цифровой сотовой связью форматов GSM и CDMA, позволяет вести разговор с помехами, тогда как при помехах в цифровой связи это не удастся, поскольку из разговора будут выпадать целые куски.

Для защиты от подобных неприятностей, цифровой сигнал чаще регенерируют, встраивая в разрыв линии связи, если она достаточно длинная, регенераторы, либо уменьшают расстояние от базовой станции до сотового телефона — располагают базовые станции на местности чаще. Алгоритмы проверки и восстановления цифровой информации в цифровых системах позволяют повысить надежность передачи информации в цифровой форме.

Как передается цифровой сигнал на расстояние

Итак, как было отмечено выше, наиважнейшая особенность цифрового сигнала при его передаче — это то, что импульсную последовательность можно восстановить после ее прохождения через среду, вносящую дисперсию и помехи. Средой может выступать кабель или беспроводное пространство.

Регенераторы размещаются вдоль линии через определенное расстояние друг от друга. Участки с кабелями и регенераторами называют участками регенерации. Регенератор корректирует форму принимаемых импульсов, восстанавливает временные интервалы между ними (хронирует) и практически воспроизводит импульсную последовательность заново.

Допустим, серия положительных, отрицательных импульсов и пробелов принята с выхода предыдущего регенератора. Тогда импульсы на входе очередного регенератора имеют искажения, например после передачи по кабелю или от внешних электромагнитных воздействий.

Корректирующий усилитель исправляет форму импульсов, увеличивает их амплитуду до такой степени, чтобы можно следующему блоку было понять, есть здесь импульс или нет, и принять решение о том, нужно его восстанавливать в текущий момент или нет.

Далее идет операция хронирования и регенерации, которые выполняются одновременно. Причем регенерация возможна лишь тогда, когда в точке решения регенератора сумма амплитуд приходящего импульса и помехи превышает пороговый уровень решения регенератора, а хронирующий сигнал в момент решения имеет правильную амплитуду и полярность.

Хронирующий сигнал дает дискретизацию по времени скорректированных импульсов, отражая максимальное значение отношения сигнал/помеха, также он выполняет правильную расстановку импульсов в последовательности.

В идеале на выходе регенератора получится восстановленная последовательность, которая будет точной копией переданной от предыдущего участка линии связи импульсной последовательности.

Цифровое телевидение

В реальности восстановленная последовательность может отличаться от исходной. Но ошибки могут появиться если на входе будут встречаться помехи большой амплитуды, в декодированном аналоговом сигнале это выглядит как появление шума, также ошибки связанные с интервалами между импульсами могут вызвать фазовые флуктуации в их взаимном расположении на выходе.

В аналоговых сигналах данные флуктуации проявляются помехами дискретизации, и при последующей регенерации заявят о себе. К тому же положительные и отрицательные выходные импульсы при неточности питания могут отличаться друг от друга амплитудой, что также способствует ошибкам на очередной ступени регенерации цифрового сигнала.