Come un segnale digitale viene trasmesso a distanza

Se un segnale analogico è continuo, allora un segnale digitale è un segnale che è una sequenza di valori discreti (chiaramente separati in grandezza e tempo) che sono multipli di un certo valore minimo.

Nel mondo moderno, quando si trasmettono informazioni, vengono spesso utilizzati segnali binari, i cosiddetti flussi di bit (sequenze di «0» e «1»), poiché le sequenze di questo formato possono essere facilmente codificate e utilizzate immediatamente nell'elettronica binaria… Per trasmettere un segnale digitale su un canale analogico (radio o elettrico), viene convertito, cioè modulato. E alla ricezione, lo demodulano indietro.

Il segnale digitale ha una proprietà importante, ovvero la capacità di rigenerarlo completamente nel ripetitore. E quando il segnale digitale trasmesso nel sistema di comunicazione è rumoroso, allora nel ripetitore può essere riportato a un certo rapporto segnale/rumore. Cioè, se il segnale è arrivato con un'interferenza minore, viene convertito in forma digitale e completamente riformato nel ripetitore - viene ripristinato in questo modo.

Ma se il segnale distorto è analogico, allora deve essere amplificato insieme al rumore sovrapposto. Ma se il segnale digitale in ingresso viene ricevuto con forti interferenze, ad esempio con l'impatto di una ripida scogliera, sarà del tutto impossibile recuperarlo completamente, perché parti andranno comunque perse.

Un segnale analogico, anche con forti interferenze, può comunque essere riportato in una forma accettabile quando sarà possibile estrarne alcune informazioni, anche se con difficoltà.

La comunicazione cellulare analogica in formato AMPS e NMT, rispetto alla comunicazione cellulare digitale nei formati GSM e CDMA, consente di avere una conversazione con interferenze, mentre con interferenze nella comunicazione digitale non funzionerà, perché interi pezzi cadranno dalla conversazione.

Per proteggersi da tali problemi, il segnale digitale viene spesso rigenerato costruendo rigeneratori nell'interruzione della linea di comunicazione se è sufficientemente lunga o la distanza dalla stazione base al telefono cellulare è ridotta: le stazioni base si trovano più spesso a terra. Gli algoritmi per la verifica e il ripristino delle informazioni digitali nei sistemi digitali consentono di aumentare l'affidabilità della trasmissione delle informazioni in forma digitale.

Quindi, come notato sopra, la caratteristica più importante di un segnale digitale durante la sua trasmissione è che la sequenza di impulsi può essere recuperata dopo essere passata attraverso un mezzo che introduce dispersione e interferenza. Il supporto può essere cablato o wireless.

I rigeneratori sono posizionati lungo la linea ad una certa distanza l'uno dall'altro. Le sezioni con cavi e rigeneratori sono chiamate sezioni di rigenerazione.Il rigeneratore corregge la forma degli impulsi ricevuti, ripristina gli intervalli tra di essi (clock) e praticamente riproduce nuovamente la sequenza degli impulsi.

Supponiamo che una serie di impulsi positivi, negativi e lacune sia ottenuta dall'uscita del rigeneratore precedente. Quindi gli impulsi all'ingresso del successivo rigeneratore presentano distorsioni, ad esempio dopo la trasmissione via cavo o per influenze elettromagnetiche esterne.

L'amplificatore di correzione corregge la forma degli impulsi, ne aumenta l'ampiezza a tal punto che il blocco successivo può capire se c'è o meno un impulso qui e decidere se ripristinarlo al momento attuale o meno.

Poi viene l'operazione di temporizzazione e rigenerazione, che vengono eseguite simultaneamente.Inoltre, la rigenerazione è possibile solo quando nel punto della soluzione del rigeneratore la somma delle ampiezze dell'impulso di ingresso e del disturbo supera il livello di soglia della soluzione del rigeneratore e il segnale di temporizzazione durante la soluzione ha l'ampiezza e la polarità corrette.

Il segnale di temporizzazione fornisce un campione temporale degli impulsi raddrizzati che riflette il massimo rapporto segnale/rumore e dispone anche gli impulsi correttamente nella sequenza.

Idealmente, all'uscita del rigeneratore si otterrà una sequenza rigenerata che sarà una copia esatta della sequenza di impulsi trasmessa dal tratto precedente della linea di comunicazione.

In realtà, la sequenza recuperata potrebbe differire dall'originale.Ma gli errori possono comparire se c'è un rumore di grande ampiezza all'ingresso, in un segnale analogico decodificato sembra la comparsa di rumore, e gli errori relativi agli intervalli tra gli impulsi possono causare fluttuazioni di fase nella loro posizione relativa all'uscita.

Nei segnali analogici, queste fluttuazioni appaiono come rumore di campionamento e nella successiva rigenerazione appariranno. Inoltre, gli impulsi di uscita positivi e negativi con alimentazione imprecisa possono differire l'uno dall'altro in ampiezza, il che contribuisce anche agli errori nella fase successiva della rigenerazione del segnale digitale.