Digital transmisjon, overføring av informasjon i digital form ved hjelp av signaler som er tilpasset den fysiske overføringskanalen.

Begreper. Ved overføring av informasjon, analog eller digital, må informasjonen «skrives inn» på de signalene som overføres. Denne prosessen kalles modulasjon, mens prosessen å «trekke» informasjon ut fra signalet i mottakeren kalles demodulasjon. Vi bruker begrepet bærebølge om et signal eller en bølgeform som bærer informasjon. Den enkleste bærebølgen er en ren tone, eller en sinussvingning. Her kan vi 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. (Se figur 1).

Betingelser. Valg av modulasjonsmetode eller bølgeform er bestemt av egenskapene for kanalen (tilgjengelig båndbredde, refleksjoner og flerveistransmisjon, støy og interferens). Viktige parametre 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 modulasjon og koding som har betydning.

Prinsipp. Ved digital transmisjon tilordnes digitale verdier forskjellige bølgeformer. En binær verdi kan representeres ved to spenningsverdier, 0 volt eller 1 volt for overføring over en enkel kabel. Den kan også representeres ved toner med forskjellige frekvenser, 1800 Hz eller 2600 Hz (binær frekvensskiftnøkling), 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, eller mellom 0 grader og 180 grader fase, 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 som er vist på figur 2, 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 3 bit. Man kan også benytte både amplitude og fase. Bølgeformene kan dermed beskrives som vist på figur 3.

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, COFDM, Coded OFDM.

Man har nylig fattet interesse for en transmisjonsmetode som bryter med de gamle prinsippene om begrensning av båndbredden. Denne metoden, ultra bredbåndteknologi, UWB(Ultra Wide Band) overfører informasjonen ved hjelp av pulser som er så smale at de sprer effekten over et så stort frekvensbånd at forstyrrelsen av andre systemer kan neglisjeres. Et UWB-system kan benytte pulser med en varighet på mindre enn 1 nanosekund (1 ns = 10-9 s), og effekten spres så tynt over frekvensbåndet, typisk fra 2000 Hz til 10 000 MHz. Informasjonen kan ligge i posisjonen i tid for pulsene i forhold til et tidsmønster som er spesifikt for hver forbindelse. Anvendelsen er høy datahastighet, f.eks. 400 Mbit/s over korte avstander (noen meter), og én anvendelse er trådløst alternativt til FireWire og USB 2.0.

Foreslå endringer i tekst

Foreslå bilder til artikkelen

Kommentarer

Har du spørsmål til artikkelen? Skriv her, så får du svar fra fagansvarlig eller redaktør.

Du må være logget inn for å kommentere.