Waarin verschilt de digitale weergave van signalen van analoog?

De traditionele analoge weergave van signalen is gebaseerd op de gelijkenis (gelijkenis) van elektrische signalen (veranderingen in stroom en spanning) met de oorspronkelijke signalen die erdoor worden weergegeven (geluidsdruk, temperatuur, snelheid, enz.).

Evenals in de gelijkenis van de vormen van de elektrische signalen op verschillende punten van het versterkings- of transmissiepad. De vorm van de elektrische curve die het oorspronkelijke signaal beschrijft (ook wel overdracht genoemd), komt zo dicht mogelijk bij de vorm van de curve van dit signaal.

Een dergelijke weergave is het meest nauwkeurig, maar de geringste vervorming van de vorm van het elektrische dragersignaal zal onvermijdelijk dezelfde vervorming van de vorm en het signaal van de drager met zich meebrengen. In termen van informatietheorie is de hoeveelheid informatie in het dragersignaal exact gelijk aan de hoeveelheid informatie in het originele signaal, en de elektrische representatie bevat geen redundantie die het overgedragen signaal zou kunnen beschermen tegen vervorming tijdens opslag, verzending. en versterking.

De digitale weergave van elektrische signalen is ontworpen om redundantie toe te voegen om ongewenste interferentie te voorkomen. Hiervoor worden ernstige beperkingen opgelegd aan het elektrische signaal van de drager: de amplitude kan slechts twee grenswaarden aannemen: 0 en 1. In dit geval is de volledige zone met mogelijke amplitudes verdeeld in drie zones: de onderste vertegenwoordigt nulwaarden, de bovenste , uniek, en het tussenproduct is binnenwaarts verboden. alleen interferentie kan binnenkomen. Daarom heeft elke storing waarvan de amplitude minder is dan de helft van de amplitude van het dragersignaal geen invloed op de juiste overdracht van waarden 0 en 1. Interferentie met een hogere amplitude heeft ook geen invloed op de vraag of de duur van de interferentiepuls significant is. minder dan de duur van de informatiepuls.

Het op deze manier gevormde digitale signaal kan alle nuttige informatie bevatten die is gecodeerd in de vorm van een reeks bits: nullen en enen; elektrische en geluidssignalen zijn een bijzonder geval van dergelijke informatie. Hier is de hoeveelheid informatie in het digitale dragersignaal veel hoger dan in het originele gecodeerde signaal, dus het dragersignaal heeft een zekere redundantie ten opzichte van het origineel en enige vervorming van de golfvorm van het dragersignaal, die nog steeds het vermogen van de ontvanger behoudt om correct onderscheid te maken tussen nullen en enen, heeft geen invloed op de betrouwbaarheid van het uitgezonden signaal. door dit informatiesignaal. In het geval van blootstelling aan aanzienlijke interferentie kan de vorm van het signaal echter zodanig worden vervormd dat de precieze overdracht van de overgebrachte informatie onmogelijk wordt: er verschijnen fouten in, die met een eenvoudige coderingsmethode kan de ontvanger niet alleen corrigeren, maar ook detecteren. Om de weerstand van een digitaal signaal tegen interferentie en vervorming verder te verhogen, worden twee soorten digitale redundantiecodering gebruikt: verificatiecodes (EDC – Error Detection Code) en correctie (ECC – Error Correction Code). ). Digitale codering is simpelweg het toevoegen van extra bits aan de originele informatie en / of het omzetten van de originele bitstring in een langere string en een andere structuur. Met EDC kunt u eenvoudig het feit van een fout detecteren: een vervorming of verlies van een bruikbaar cijfer of het verschijnen van een vals cijfer, maar de informatie die in dit geval wordt overgebracht, is ook vervormd; Met ECC kunt u gedetecteerde fouten onmiddellijk corrigeren, terwijl de overgedragen informatie ongewijzigd blijft.

Elk type EDC / ECC heeft zijn eigen capaciteitslimiet om fouten op te sporen en te corrigeren, waarna niet-ontdekte fouten en vervormingen van de overgedragen informatie opnieuw beginnen. Een toename van het volume van EDC / ECC ten opzichte van het volume van de originele informatie verhoogt in het algemeen de detectie- en correctiemogelijkheden van deze codes.

Zoals EDC, de populaire cyclische redundantiecode CRC (Cyclic Redundancy Check), waarvan de essentie de complexe menging van de initiële informatie in het blok en de vorming van korte binaire woorden is, waarvan de bits een sterke kruisafhankelijkheid hebben van elk bit van het blok. Het veranderen van zelfs maar één bit in een blok veroorzaakt een significante verandering in de CRC die eruit wordt berekend, en de kans op zo’n bitvervorming waarbij de CRC niet verandert, is extreem klein, zelfs bij korte CRC-woorden (een klein percentage van de lengte van het blok). De ECC maakt gebruik van de Hamming- en Reed-Solomon-codes, die ook EDC-functies bevatten.

De informatieredundantie van het digitale dragersignaal leidt tot een aanzienlijke uitbreiding (met een orde van grootte of meer) van de frequentieband die nodig is voor een succesvolle overdracht.