digital transmisjon

Ved overføring av informasjon—analog eller digital—må informasjonen «skrives inn» på de signalene som overføres. Denne prosessen kalles modulasjon. Prosessen med å «trekke» informasjon ut fra signalet hos mottakeren kalles demodulasjon. Man bruker begrepet bærebølge om et signal eller en bølgeform som bærer informasjon. Den enkleste bærebølgen er en ren tone, eller en sinussvingning. Her kan man knytte informasjonen til styrken (amplituden), til frekvensen (antall svingninger per sekund) eller til fasen – som er et uttrykk for tidsforskyvning i forhold til en referanse.

Valg av modulasjonsmetode eller bølgeform er bestemt av egenskapene for kanalen (tilgjengelig båndbredde, refleksjoner og flerveistransmisjon, støy og interferens). Viktige parametere for å karakterisere ytelsen eller kvaliteten for digital transmisjon er nødvendig effekt og båndbredde for en viss overføringshastighet og bitfeilsannsynlighet. I slike transmisjonssystemer benytter man også feilkorrigerende koding, og det er ytelsen for kombinasjonen av modulasjon og koding som har betydning.

Ved digital transmisjon tilordnes digitale verdier forskjellige bølgeformer. En binær verdi kan representeres ved to spenningsverdier, 0 volt eller 1 volt. Den kan også representeres ved toner med forskjellige frekvenser – 1800 Hz eller 2600 Hz – for overføring på en analog telefonkanal. En effektiv representasjon av de binære verdiene er en sinusformet tonepuls med fortegn pluss eller minus, eller med 0 grader og 180 grader fase (binær faseskiftnøkling). Dette er den modulasjonsmetoden som krever minst effekt for overføring av en datastrøm over en kanal med støy. Men den forutsetter at mottakeren er synkronisert, dvs. at den skjelner mellom positive og negative amplituder for signalet.

I mange tilfeller er det hensiktsmessig å vise signalet i et amplitude-fasediagram, selv om man mister informasjonen om frekvensen. Fordelen er at man kan sette flere signaler inn i samme diagram. De to signalene har samme amplitude, men forskjellig fase, og kan derfor overføre 1 bit. I praksis ville man velge to signaler som er mest mulig ulike. Det vil si en faseforskjell på 180 grader.

Man kan også bruke høyere ordens bølgeformer for å overføre bitkombinasjoner med flere binære siffer. To bit krever fire tilstander for bølgeformen, for eksempel fire faseverdier, QPSK (Quarternary Phase Shift Keying). Med 8 faseverdier, 8PSK, kan hvert symbol overføre tre bit. Man kan også benytte både amplitude og fase.

Kravet til båndbredde er hovedsakelig bestemt av overføringshastigheten i symboler per sekund, som angis i baud. Stadig økende krav til utnyttelse av frekvensbåndene tilsier at man benytter bølgeformer med flere tilstander, som dermed kan overføre flere bit per symbol. Ulempen er at høyere ordens signalformer, og som øker utnyttelsen av frekvensbåndet, krever høyere energi for hver overført bit.

En mye brukt metode, blant annet i digital radio, er å fordele datastrømmen på et stort antall bærebølger som pakkes tett sammen ved at frekvensavstandene tilpasses symbolratene. Denne betegnes OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplex). Hver bærebølge kan ha mange bit per symbol. Dermed kan symbollengden bli så lang at signaler reflektert fra omliggende landskap «tilhører» samme symbol. Det gir bidrag til nyttesignalet i stedet for en forstyrrelse. I praksis bruker man en kombinasjon av kanalkoding og modulasjon, såkalt COFDM (Coded OFDM).

• kommunikasjonsteknologi