---

Hej Gruppe

Jeg har siddet og forsøgt at læse lidt om hvordan digitale signaler
repræsenteres på/i transmissionsmedier.

En del steder nævnes det at ethvert medium har en begrænset båndbredde og at
denne er direkte proportional med den højste bitrate som kan opnås. Jeg
synes dog dette begreb er lidt vagt beskrevet de steder jeg har set det. Kan
nogle uddybe det?

Hvad er det præcist som ikke kan svinge med en frekvens uden for
frekvenserne i båndet? For at forsimple sagen forestiller jeg mig noget
meget simpelt hvor man eksempelvis øger og mindsker spændingen (AC) for at
repræsentere bits. Er dette et urealistisk scenarie?

--
Jacob Jensen
E-mail: jacob@etlivmedsle.dk
Hjemmeside: www.etlivmedsle.dk

---

Jacob Jensen wrote:

> Hej Gruppe
>
> Jeg har siddet og forsøgt at læse lidt om hvordan digitale signaler
> repræsenteres på/i transmissionsmedier.
>
> En del steder nævnes det at ethvert medium har en begrænset båndbredde og at
> denne er direkte proportional med den højste bitrate som kan opnås. Jeg
> synes dog dette begreb er lidt vagt beskrevet de steder jeg har set det. Kan
> nogle uddybe det?
>
> Hvad er det præcist som ikke kan svinge med en frekvens uden for
> frekvenserne i båndet? For at forsimple sagen forestiller jeg mig noget
> meget simpelt hvor man eksempelvis øger og mindsker spændingen (AC) for at
> repræsentere bits. Er dette et urealistisk scenarie?
>

Hej Jacob

Kig på:

http://www.iet.ntnu.no/projects/beats/Documents/telektronikk-Hole-Oien.pdf
Citat: "...
3 What to learn from information theory
....
For any given channel with a certain average CSNR, this channel capacity
is a constant number, regardless of how strict the demands on
bit-error-rate (BER) may be.
...."

og

http://en.wikipedia.org/wiki/QAM

http://en.wikipedia.org/wiki/COFDM

http://www.pbs.org/cringely/pulpit/pulpit20020131.html
Citat: "...But eventually, Shannon's Theorem throws QAM up against a
wall as line noise limits the amount of data that can be
carried...Because it is very resistant to noise, wavelet modulation can
use the whole data pipe and not have to give up bandwidth on the margin
to separate it from other traffic..."

Moving at Wavelet speed.
Wavelet modulation can help squeeze more out of existing networks:
http://testced.cahners1.com/ced/2001/0601/06g1.htm
Citat: "...
*Greater resistance to noise and interference opens up the whole pipe:
only noise directly in the sub-band is of issue
*Easier equalization: equalization only need cover the sub-band
*Longer symbol time greatly increases microreflection immunity
*Less-noise polluting: wasted side band energy is not emitted
*Excellent separation and isolation of sub-bands
*No need for external filters.
...."

-

http://en.wikipedia.org/wiki/Category:Radio_modulation_modes
http://en.wikipedia.org/wiki/Category:Line_codes

/Glenn

---

Jacob Jensen wrote:

> Hej Gruppe
>
> Jeg har siddet og forsøgt at læse lidt om hvordan digitale signaler
> repræsenteres på/i transmissionsmedier.
>
> En del steder nævnes det at ethvert medium har en begrænset båndbredde og at
> denne er direkte proportional med den højste bitrate som kan opnås.

Vås, det er signal/støj forholdet som sætter begrænsningen på båndbredden.

Hvis signal/støj forholdet er konstant, så er den mulige bitrate
proportional med båndbredden.

> Jeg
> synes dog dette begreb er lidt vagt beskrevet de steder jeg har set det. Kan
> nogle uddybe det?
>
> Hvad er det præcist som ikke kan svinge med en frekvens uden for
> frekvenserne i båndet? For at forsimple sagen forestiller jeg mig noget
> meget simpelt hvor man eksempelvis øger og mindsker spændingen (AC) for at
> repræsentere bits. Er dette et urealistisk scenarie?

Aldeles ikke, det er den gode gamle amplitudemodulation.

/Glenn

---

>> En del steder nævnes det at ethvert medium har en begrænset båndbredde og
>> at denne er direkte proportional med den højste bitrate som kan opnås.
>
> Vås, det er signal/støj forholdet som sætter begrænsningen på båndbredden.
>
> Hvis signal/støj forholdet er konstant, så er den mulige bitrate
> proportional med båndbredden.

Det forstod jeg ikke helt. Lad os tage et eksempel:

Jeg vil benytte "Amplitude Shift Keying" til at repræsentere mit binære
signal i en kanal som er en alm. elektrisk ledning. Jeg vil prøve at holde
det her nogle lunde simpelt da jeg absolut ikke er ekspert på området.

Hvad begrænser min bitrate?

Jeg kan i princippet godt se at bæresignalets frekvens har en effekt. I hver
"bit celle" (er det et korrekt ord?) skal der vel kunne nå at ske et antal
svingninger for at modtageren kan fortolke signalet. Men hvad forhindrer mig
i blot at benytte en bærebølge af højere frekvens?

Så er der selvfølgelig en grænse for hvor hurtigt min elektronik kan spytte
data ud på linjen.

Hvad med linjens længde? Skal ændringen i spændingensforskellen nå at
propagere helt til den anden ende af linjen eller kan man modulere flere
gange inden for propageringsforsinkelsen (propagation delay).

Er alt det jeg skriver her helt ude i hampen? Jeg har ikke ret meget
forstand på det. Jeg prøver blot at forstå "the basics".

Jacob

---

> Men hvad forhindrer mig
> i blot at benytte en bærebølge af højere frekvens?
>

Hvis du sætter en sinusgenerator op i den ene ende, og et godt voltmeter op
i den anden ende af en lang signal-ledning, så vil du se, at ved lave
frekvenser tillader ledningen at signalet passerer uhinderet, og ved en
"bestemt frekvens" begyndere den at dæmpe signalet, hvorefter det bare
bliver værre og værre jo højere du skruer op for frekvensen.
For at regne på det, laver man et ækvivalensdiagram for sådan en lang
signalledning. Hvis der er to ledere, der bare ligger ved siden af hinanden
i flere km, så vil der opstå en kapacitiv kobling mellem lederne, ligesom en
kondensator. Ligeledes vil længen af kobbertråden give en induktiv virkning,
lige som en spole. Desuden vil kobberet i sig selv give en modtand
Så ækvivalensdiagrammet vil bestå af to ideelle ledninger, kortsluttet af en
kapacitet, og med en spole og en modstand i serie. Dette er simpelthen
opskriften på problemer for højfrekvente signaler !!
Virkeligheden er som sædvanligt lidt mere speget....

Så der er ikke noget der forhindrer dig at putte et signal med "for høj"
frekvens ind i et kabel, men det kan blive besværligt for dig at måle det i
den anden ende.

Lidt lissom hvis du skruer op og ned for radiatoren 10 gange i sekundet, så
skal du nok ikke forvente at du kan måle at temperaturen i rummet svinger
med samme frekves. Dette system er nemlig også lavpas filtrerende i natur
(lader langsomme ændringer komme igennem, dæmper høje frekvenser).
I denne situation kan det være en fordel, idet man så kan styre temperaturen
i rummet meget præcist selvom man kun kan ænde og slukke radiatoren helt med
en elektrisk ventil. Man sørger blot for at tænde helt i f.x. 10 sekunder og
holde den helt slukket i 30 sekunder. Det vil svare til at have en trinløs
ventil stående på 25%. Man kan sige at en sådan lavpasfiltrering midler
inputsignalet.

Modsat i din signal ledning. Når du står i den anden ende at signalkablet,
er du ikke interesseret i at du får en lavpasfiltreret dvs midlet version af
din bitstrøm

Vi har indtil nu kun talt om ét simpelt signal i ledningen af gangen. Der er
ikke noget i vejen for at have flere bærefrekvenser i kablet samtidig, som
man modulerer hver sin bitstrøm ind på. Der vil være en grænse for hvor tæt
disse kan ligge på hinanden, og som forklaret aller øverst duer det jo slet
ikke når endda selve bærebølgen er så højfrekvent at den ikke kan komme
igennem kablet.
Men her kommer vi så ud i et minefelt af avancerede kodniner, som hver har
deres styrker og svagheder, f.eks. wavelet-kodningen som GMH gav links til.

Indtil nu har jeg vist iøvrigt snakket mest om Analog signal transmission,
men det er lissom en forudsætning for at forstå fysikken i ledningen....

Studerer du fysik/ingeniør/gymnasie ?

tpt

---

> Hvis du sætter en sinusgenerator op i den ene ende, og et godt voltmeter
> op i den anden ende af en lang signal-ledning, så vil du se, at ved lave
> frekvenser tillader ledningen at signalet passerer uhinderet, og ved en
> "bestemt frekvens" begyndere den at dæmpe signalet, hvorefter det bare
> bliver værre og værre jo højere du skruer op for frekvensen.

Ja, den slags illustrationer har jeg set. En graf som viser amplitude som
funktion af frekvens.

> For at regne på det, laver man et ækvivalensdiagram for sådan en lang
> signalledning. Hvis der er to ledere, der bare ligger ved siden af
> hinanden i flere km, så vil der opstå en kapacitiv kobling mellem lederne,
> ligesom en kondensator. Ligeledes vil længen af kobbertråden give en
> induktiv virkning, lige som en spole. Desuden vil kobberet i sig selv give
> en modtand
> Så ækvivalensdiagrammet vil bestå af to ideelle ledninger, kortsluttet af
> en kapacitet, og med en spole og en modstand i serie. Dette er simpelthen
> opskriften på problemer for højfrekvente signaler !!
> Virkeligheden er som sædvanligt lidt mere speget....

Ok. Jeg synes egentligt at du forklarer ret godt, men jeg mangler vist nogle
forudsætninger her. Fra ovenstående har jeg lidt svært ved at forstå hvorfor
højfrekvente signaler ikke kommer uskadte igennem. Det var ellers meningen
at jeg skulle kunne det ikke? :) Kapacitiv kobling? Induktiv virkning? Det
er noget med at der opstår en spændingsforskel pga.... noget, ikke? :)

> Så der er ikke noget der forhindrer dig at putte et signal med "for høj"
> frekvens ind i et kabel, men det kan blive besværligt for dig at måle det
> i den anden ende.

....og så giver det lidt mere mening hvordan selve ledningens fysiske
egenskaber kan have indflydelse på min bitrate. Men hvad mente Glenn så med:

"Vås, det er signal/støj forholdet som sætter begrænsningen på båndbredden.
Hvis signal/støj forholdet er konstant, så er den mulige bitrate
proportional med båndbredden."

> Lidt lissom hvis du skruer op og ned for radiatoren 10 gange i sekundet,
> så skal du nok ikke forvente at du kan måle at temperaturen i rummet
> svinger med samme frekves. Dette system er nemlig også lavpas filtrerende
> i natur (lader langsomme ændringer komme igennem, dæmper høje frekvenser).

Jep.

<klip>

> Men her kommer vi så ud i et minefelt af avancerede kodniner, som hver har
> deres styrker og svagheder, f.eks. wavelet-kodningen som GMH gav links
> til.

Ja, og kodningerne havde jeg tænkt mig at læse lidt på når jeg nu havde
forstået det grundlæggende ved signal-transmission. Så det kommer vi nok
tilbage til.

> Indtil nu har jeg vist iøvrigt snakket mest om Analog signal transmission,
> men det er lissom en forudsætning for at forstå fysikken i ledningen....

Jaa, måske skulle mit emne have haft titlen "signal transmission". Jeg
tænkte ikke over at det jeg spørger om egentligt ikke er specielt for
digital signal transmission.

> Studerer du fysik/ingeniør/gymnasie ?

Datalogi :)

Mit spørgsmål udspringer primært fra en interesse for at forstå de her ting.
De få bøger jeg har haft fingrene i som forklarer det her går slet ikke i
dybden, og er (måske naturligvis) mere prægede af en datalogisk tilgang end
en tilgang som vil kunne benyttes af ingeniører og ligende folk. Jeg er den
type som bliver irriteret over når noget kun berøres overfladisk i en bog på
en måde så det lyder som om man gerne skulle have kendskab til det.

Jacob

---

Jacob Jensen wrote:
....
> Ok. Jeg synes egentligt at du forklarer ret godt, men jeg mangler vist nogle
> forudsætninger her. Fra ovenstående har jeg lidt svært ved at forstå hvorfor
> højfrekvente signaler ikke kommer uskadte igennem. Det var ellers meningen
> at jeg skulle kunne det ikke? :) Kapacitiv kobling? Induktiv virkning? Det
> er noget med at der opstår en spændingsforskel pga.... noget, ikke? :)
....
> Jacob

Hej Jacob

Det er rigtigt at man modellerer et kabel som en lang serieforbindelse
af en masse spoler - og kondensatorer mellem de to lederes
spolesamlingssteder.

Den primære årsag til at højere frekvenser bliver dæmpet er at
isolationsmaterialet absorberer dem.

ved endnu højere frekvenser noget af SHF og EHF, vil et koaksialkabel
opføre sig som en bølgeleder, hvor det faktisk ikke er nødvendigt med en
centerleder. Men ved disse frekvenser vil isolationsmaterialet spise
signalet. Bølgeledere laves hule (med luft som isolation) som i sit
indre har et rundt eller rektangulært tværsnit.

/Glenn

---

> Ok. Jeg synes egentligt at du forklarer ret godt, men jeg mangler vist
> nogle forudsætninger her. Fra ovenstående har jeg lidt svært ved at forstå
> hvorfor højfrekvente signaler ikke kommer uskadte igennem. Det var ellers
> meningen at jeg skulle kunne det ikke? :) Kapacitiv kobling? Induktiv
> virkning? Det er noget med at der opstår en spændingsforskel pga....
> noget, ikke? :)
>

Spændingen på en kondensator er proportional med det antal elektroner der
findes på pladerne.
Så hvis du vil ændre spændingen, skal du fjerne eller tilføre nogle
elektroner.

Dette kan ikke gøres momentant, du bliver nødt til at lade en strøm (~
elektroner per sekund) løbe i noget tid.
Hvis det tager længere tid for dig at lade kondensatoren op og ned, end
periodetiden på dit signal, så har du et problem.
Altså hvis du egentlig skulle putte en milliard elektroner på kondensatoren
for at lade den op til 5V, men dit signal er så hurtigt at du kun får
flyttet en million (1/1000) for hver gang dine bits skifter i et eller andet
mønster ex. 010101010 , så vil du kun ændre spændingen på kondensatoren fra
ex 0 til 0,005 V. Og hvis du har støjkilder der støjer i samme
størrelsesorden som dette, så får du svært ved at skelne bits fra støj.

En lignende historie kunne skrives for "spole" virkningen i kablet. Den
trækker desværre i samme retning som ovenstående, dvs til besvær for de
højfrekvente signaler.


> De få bøger jeg har haft fingrene i som forklarer det her går slet ikke i
> dybden, og er (måske naturligvis) mere prægede af en datalogisk tilgang
> end en tilgang som vil kunne benyttes af ingeniører og ligende folk. Jeg
> er den type som bliver irriteret over når noget kun berøres overfladisk i
> en bog på en måde så det lyder som om man gerne skulle have kendskab til
> det.

Vi kan sagtens lære dig at forstå det basale på denne måde, men det er altså
et emne der trækker tænder ud for de fleste ingeniørstuderende, hvis man
virkelig skal nogle spadestik ned. Men spørg bare friskt til !

tpt

---

> Spændingen på en kondensator er proportional med det antal elektroner der
> findes på pladerne.
> Så hvis du vil ændre spændingen, skal du fjerne eller tilføre nogle
> elektroner.

Nu skal jeg lige være med. Hvorfor er det lige vi taler om en kondensator?
Du nævnte noget med 2 ledninger der lå langs hinanden og at de opførte sig
som en kondensator. Hvad hvis jeg kun benytter 1 ledning?

> Dette kan ikke gøres momentant, du bliver nødt til at lade en strøm (~
> elektroner per sekund) løbe i noget tid.
> Hvis det tager længere tid for dig at lade kondensatoren op og ned, end
> periodetiden på dit signal, så har du et problem.

Igen forstår jeg ikke helt hvorfor vi taler om en kondensator :)

Jeg spurgte tidligere om man skulle vente til spændingen havde stabiliseret
sig i ledningen inden man ændrer spændingsforskellen igen, og svaret til det
var noget der lignede et nej. Er det ikke nu netop det du er inde på? (Jeg
tror nok jeg formulerede det som noget med propageringsforsinkelsen).

> Altså hvis du egentlig skulle putte en milliard elektroner på
> kondensatoren for at lade den op til 5V, men dit signal er så hurtigt at
> du kun får flyttet en million (1/1000) for hver gang dine bits skifter i
> et eller andet mønster ex. 010101010 , så vil du kun ændre spændingen på
> kondensatoren fra ex 0 til 0,005 V. Og hvis du har støjkilder der støjer i
> samme størrelsesorden som dette, så får du svært ved at skelne bits fra
> støj.

Det giver god mening. Men igen, hvorfor taler vi om kondensatorer og ikke
blot ændringen af spændingenforskellen over en enkelt ledning?

> En lignende historie kunne skrives for "spole" virkningen i kablet. Den
> trækker desværre i samme retning som ovenstående, dvs til besvær for de
> højfrekvente signaler.

Den kan være vi lige skal tage én ting af gangen.

> Vi kan sagtens lære dig at forstå det basale på denne måde, men det er
> altså et emne der trækker tænder ud for de fleste ingeniørstuderende, hvis
> man virkelig skal nogle spadestik ned. Men spørg bare friskt til !

Jeg er ikke bange. Jeg føler efterhånden jeg er blevet udsat for lidt af
hvert. Jeg er kun glad for at der er nogle der har lyst til at forklare det
her helt i dybden. Jeg er vandt til at få at vide at "sådan noget er lige
meget, det skal du ikke bruge til noget" hvis jeg spørger.

....så tak fordi i forsøger at forklare det her til en ignorant som mig :)

Hvis i bliver trætte af at forklare det her på dummernik-niveau vil det være
fint med links til emnet. Gerne helt ned på elektron-niveau som du lige har
været. Jeg føler lidt at det er den forståelse jeg mangler for at kunne tale
med på et højere niveau.

Jacob

---

Jacob Jensen skrev:

> Nu skal jeg lige være med. Hvorfor er det lige vi taler om en kondensator?
> Du nævnte noget med 2 ledninger der lå langs hinanden og at de opførte sig
> som en kondensator. Hvad hvis jeg kun benytter 1 ledning?

Så forsvinder kondensatorvirkningen, men det gør kredsløbet også.
Strømmen skal kunne løbe både frem og tilbage.

Teoretisk kunne man så trække returledningen en helt anden vej i
huset (eller hvor det nu er), men det fordobler så alle
installationsudgifter samt besværet ved fejlfinding. De praktiske
løsninger der findes med tolederkabler gør det åbenbart
urentabelt at spekulere i enlederkabler.

> Igen forstår jeg ikke helt hvorfor vi taler om en kondensator :)

Hvis du har to metaldele eller måske blot to dele af et eller
andet som er isoleret i en eller anden grad, så udgør de en
kondensator. Der er f.eks. en kondensatorvirkning mellem dig og
din radiator. B&O udnyttede det i sin tid ved at sætte en halv
kondensator som berøringspunkt på deres apparater, og når man så
rørte ved det, blev fingeren den anden kondensatordel, og så
kunne de aflæse kondensatorspændingen og lade apparatet reagere
på den.

--
Bertel
http://bertel.lundhansen.dk/      http://fiduso.dk/

---

>
> Nu skal jeg lige være med. Hvorfor er det lige vi taler om en kondensator?
> Du nævnte noget med 2 ledninger der lå langs hinanden og at de opførte sig
> som en kondensator. Hvad hvis jeg kun benytter 1 ledning?
>

Ja, vi snakker om ækvivalensdiagrammet , dvs min model af ledningen. Den
modsvarer i nogen grad virkeligheden i ledningen.

I en ideel ledning er det sådan, at når du putter en elektron ind i den ene
ende, så skupper elektronerne til hinanden ned af ledningen, og med en
hastighed af ca 2*10^8 m/s, falder der en (anden) elektron ud i den anden
ende. (Selve strøm/elektron-hastigheden er kun nogle cm/sek !!)

Forestil dig nu, at pga en masse små kondensator-virkninger hen ad
ledningen, så har eletronerne en tendens til at stoppe op og glo forelsket
på en tilsvarende positiv ladning på ledningen overfor. Din puls vil kun nå
ud i den anden ende af ledningen hvis du får skuppet så mange elektroner ind
i den ene ende, at der er nok til både at blive oplagret i alle
kondensatorerne hen ad vejen, og der skal også nå nogle frem, for at kunne
blive målt af modtageren.
Dette sætter jo en begrænsning på hvor hurtigt du kan stå og trykke og
trække i elektronerne. Hvis du gør det for hurtigt kan det simpelthen ikke
mærkes nede i den anden ende. Det hele bliver opslugt af en slags
fjeder-virkning.

(Andre læsere : sig til hvis billederne bliver FOR fantasifulde til samtidig
at være nogenlunde gavnlige)

Men du behøver ikke nødvendigvis at blive ved med at putte elektroner ind,
indtil den første falder ud i den anden ende. Se herunder.

> Jeg spurgte tidligere om man skulle vente til spændingen havde
> stabiliseret sig i ledningen inden man ændrer spændingsforskellen igen, og
> svaret til det var noget der lignede et nej. Er det ikke nu netop det du
> er inde på? (Jeg tror nok jeg formulerede det som noget med
> propageringsforsinkelsen).
>

Njaa, djævlen ligger i detaljen ....
Jeg mener ikke der er blevet sagt noget modstridende.

Kender du det eksperiment hvor man står og "svirper" med en haveslange?
Slangen skal holdes stramt, og så laver man et svirp vertikalt med hånden,
der opstår så en bølge der så løber overraskende langt (5-10-15 meter) hen
af slangen, før den dør ud.
Lige på dette område ligner det ret godt hvad der sker i ledningen. Du kan
sådan set godt sende et bit afsted med en kort puls. Altså hvis ledningen er
lang nok, eller frekvensen er høj nok, så vil der så at sige ikke være den
samme spænding overalt i ledningen. Lissom højden af vandslangen normalt er
nul (ligger på jorden) men der hvor pulsen er, er højden ~ spændingen noget
andet.

Man kan iøvrigt godt stå to mennesker og lave dette svirp i hver sin ende af
vandslangen. I folkeskolen lærte jeg mantraet "bølger kan gå gennem bølger"
, og minsanten, det gælder også dette eksperiment. I nogen grad forklarer
det hvorfor man kan sende og modtage på den samme ledning/par.

Hvis du virkelig har prøvet eksperimentet, kan du måske huske, at hvis en
sådan bølge når hele vejen op til vandhanen, så reflekteres bølgen faktisk
tilbage ned mod dig igen. Dette er forklaringen på GMH's referencer til de
problemer der opstår når man sætter et stik på et kabel. Her siger man at
termineringen skal være korrekt / perfekt, ellers løber der simpelthen
signaler tilbage på kablet. (NEXT)
(Radioamatører der glemmer at sætte antennen på deres walkie med et stort
effekt trin, har på den hårde måde lært, at så reflekteres alle de x Watt
direkte tilbage ind i forstærkeren, som så brænder af, hvis den ikke er
beskyttet mod dette ....)

tpt

---

> I en ideel ledning er det sådan, at når du putter en elektron ind i den
> ene ende, så skupper elektronerne til hinanden ned af ledningen, og med en
> hastighed af ca 2*10^8 m/s, falder der en (anden) elektron ud i den anden
> ende. (Selve strøm/elektron-hastigheden er kun nogle cm/sek !!)

Ja. Det vidste jeg.

> Forestil dig nu, at pga en masse små kondensator-virkninger hen ad
> ledningen, så har eletronerne en tendens til at stoppe op og glo forelsket
> på en tilsvarende positiv ladning på ledningen overfor. Din puls vil kun
> nå ud i den anden ende af ledningen hvis du får skuppet så mange
> elektroner ind i den ene ende, at der er nok til både at blive oplagret i
> alle kondensatorerne hen ad vejen, og der skal også nå nogle frem, for at
> kunne blive målt af modtageren.
> Dette sætter jo en begrænsning på hvor hurtigt du kan stå og trykke og
> trække i elektronerne. Hvis du gør det for hurtigt kan det simpelthen ikke
> mærkes nede i den anden ende. Det hele bliver opslugt af en slags
> fjeder-virkning.

Ok.

>> Jeg spurgte tidligere om man skulle vente til spændingen havde
>> stabiliseret sig i ledningen inden man ændrer spændingsforskellen igen,
>> og svaret til det var noget der lignede et nej. Er det ikke nu netop det
>> du er inde på? (Jeg tror nok jeg formulerede det som noget med
>> propageringsforsinkelsen).
>>
>
> Njaa, djævlen ligger i detaljen ....
> Jeg mener ikke der er blevet sagt noget modstridende.

Sikkert ikke :)

> Kender du det eksperiment hvor man står og "svirper" med en haveslange?
> Slangen skal holdes stramt, og så laver man et svirp vertikalt med hånden,
> der opstår så en bølge der så løber overraskende langt (5-10-15 meter) hen
> af slangen, før den dør ud.

Ja da.

> Lige på dette område ligner det ret godt hvad der sker i ledningen. Du kan
> sådan set godt sende et bit afsted med en kort puls. Altså hvis ledningen
> er lang nok, eller frekvensen er høj nok, så vil der så at sige ikke være
> den samme spænding overalt i ledningen. Lissom højden af vandslangen
> normalt er nul (ligger på jorden) men der hvor pulsen er, er højden ~
> spændingen noget andet.

Det var temmeligt farverigt, men jeg tror nok jeg er med.

> Man kan iøvrigt godt stå to mennesker og lave dette svirp i hver sin ende
> af vandslangen. I folkeskolen lærte jeg mantraet "bølger kan gå gennem
> bølger" , og minsanten, det gælder også dette eksperiment. I nogen grad
> forklarer det hvorfor man kan sende og modtage på den samme ledning/par.

Ja. Jeg forestillede mig noget lignende, men jeg finder det er svært at
overskue. Der skal vel også en del elektronik til for at få det til at
fungere i praksis. Når vi nu er i gang med analogierne så kunne man vel sige
at bølgerne må blive lidt "rodet" i enderne :)

> Hvis du virkelig har prøvet eksperimentet, kan du måske huske, at hvis en
> sådan bølge når hele vejen op til vandhanen, så reflekteres bølgen faktisk
> tilbage ned mod dig igen. Dette er forklaringen på GMH's referencer til de
> problemer der opstår når man sætter et stik på et kabel. Her siger man at
> termineringen skal være korrekt / perfekt, ellers løber der simpelthen
> signaler tilbage på kablet. (NEXT)

Ja, jeg har prøvet det med haveslangen, men jeg har svært ved at forstå
analogien lige her.

Mange tak for det modige forsøg :) Det sætter jeg pris på. Er der nogle der
kender til læsestof (evt. på nettet) om det her? Altså forklaret helt i
dybden fra en ende af?

Jacob

---

Hej Jacob

Jeg har indlejret svarene. Dette er ikke mit primære felt, så jeg svarer
så godt jeg kan.


Jacob Jensen wrote:

>>>En del steder nævnes det at ethvert medium har en begrænset båndbredde og
>>>at denne er direkte proportional med den højste bitrate som kan opnås.
>>
>>Vås, det er signal/støj forholdet som sætter begrænsningen på båndbredden.
>>
>>Hvis signal/støj forholdet er konstant, så er den mulige bitrate
>>proportional med båndbredden.
>
>
> Det forstod jeg ikke helt. Lad os tage et eksempel:
>
> Jeg vil benytte "Amplitude Shift Keying" til at repræsentere mit binære
> signal i en kanal som er en alm. elektrisk ledning. Jeg vil prøve at holde
> det her nogle lunde simpelt da jeg absolut ikke er ekspert på området.
>
> Hvad begrænser min bitrate?

Når man siger signal/støj-forholdet er der i støjen indbefattet alle
uønskede påvirkninger at det ønskede signal. Dette inkluderer bl.a.:
*alm. støj
*multi-path signaler som er det oprindelige signal forsinket eller pæset
i forhold til det "rigtige" signal. I modtagerenden måles summen af
disse delsignaler og er forvrængningen stor nok kan dataene ikke hentes
ud uden fejl.
*reflektioner fra en af enderne eller fra andre steder (stik, samlinger...).
*opsamling af signaler fra andre kabler, indstråling.
*lavpasfiltereffekt i kablet.
*støj i modtagerudstyret.
*Uønskede intermodulationssignaler og anden forvrængning fra senderudstyret.

Lad os antage at du koder symboler som AM-modulation og symbolerne kan
repræsentere flere eller færre bits.

Jo flere symboler/bits du koder for per sekund, jo mindre støj skal der
til for at forvrænge symbolerne så meget, at de bliver fortolket forkert
i modtagerenden.

>
> Jeg kan i princippet godt se at bæresignalets frekvens har en effekt. I hver
> "bit celle" (er det et korrekt ord?) skal der vel kunne nå at ske et antal
> svingninger for at modtageren kan fortolke signalet. Men hvad forhindrer mig
> i blot at benytte en bærebølge af højere frekvens?

har du en ideelt transmissionskabel, ren atmosfære eller optisk fiber -
og ideelt sender og modtagerudstyr er der (næsten) intet der hindrer dig
i blot at benytte en højere frekvens. Undtagelsen er kvantemekanikken.

>
> Så er der selvfølgelig en grænse for hvor hurtigt min elektronik kan spytte
> data ud på linjen.
>
> Hvad med linjens længde? Skal ændringen i spændingensforskellen nå at
> propagere helt til den anden ende af linjen eller kan man modulere flere
> gange inden for propageringsforsinkelsen (propagation delay).

Nej du skal ikke vente på at signalet propagere ud langs linien.
Tilgængæld skal man terminere kablet så godt som muligt så reflektioner
minimeres.

Mange gange er dette ikke nok, så bliver man nødt til at lave aktiv
echo-cancelling (minimere reflektioner aktivt). Dette gælder især
telefonledninger som oprindeligt kun var designet til analog telefoni.
Men ved baud-hastigheder over ca. 9600, skal der echo-cancelling til for
at øge muligheden for højere hastigheder.

>
> Er alt det jeg skriver her helt ude i hampen? Jeg har ikke ret meget
> forstand på det. Jeg prøver blot at forstå "the basics".
>
> Jacob

Kig f.eks. Category 5e kravene:

Category 5e ANSI/TIA/EIA Performance Limits:
http://www.siemon.com/us/standards/5elimits.asp

Det der f.eks. kaldes "NEXT" er en forkortelse for Near End CrossTalk.
Altså krydstale som skyldes selve stikkets afslutning af kablet og selve
samlingen af stik og bøsning.

Læg mærke til deres krav er afhængig af frekvensen. Grunden er at selv
kvalitetsbalanceret parsnoet transmissionskabel har større dæmpning for
højere frekvens. Derfor er kravene ringere for højere frekvenser.

-

Her kan du nok får et indtryk af signalhåndteringen i et Gbit-netkort,
for at kunne sende og modtage over alle 4 parsnoede linier i et
TP(twisted-pair)-kabel. Dette skyldes netop at kablet og stikkene ikke
er ideelle og at selv om linierne er parsnoede, afsmittes alligevel
signal fra ét par over i de andre tre.

Bemærk at man ligesom i telefonlinier sender/modtager begge veje på
samme til i begge ender af én liniepar.

Et stykke nede:

Physical Coding Sublayer (PCS):
http://www.trendcomms.com/multimedia/training/broadband%20networks/web/main/Ethernet/Theme/Chapter2/1000BASE-T%20Architecture.html
Citat: "...It is the combination of the signal level on all four
twisted-pairs that defines a symbol. Each pair carries the equivalent of
125 MBaud (symbol/s), hence 250 Mbit/s..."

Se især på denne figur:
http://www.trendcomms.com/multimedia/training/broadband%20networks/web/main/Ethernet/Theme/Chapter2/1000BASE-T%20Architecture.html#Fig2_7
Citat: "...Figure 2-7 1000BASE-T transmits and receives signals
simultaneously over the same pairs. Synchronisation is important to be
able to decode and implement data filters. Each link pair must have a
master and slave and keep transmitting a continuous stream of IDLE
symbols during gaps in data..."

-

Da man har fire linier (flere end én!) har man også et andet problem.
"Skew"-kravet til et Category 5,5e,6 er det at løbetidsforskellen mellem
de fire har skal holdes lavt. Det hjælper jo ikke noget hvis løbetiderne
er så store, at signalskiftene er ude af synkronisering - dette vil øge
behovet for signalprocessering endnu mere.

/Glenn

---

Glenn Møller-Holst wrote:
....
> Et stykke nede:
>
> Physical Coding Sublayer (PCS):
> http://www.trendcomms.com/multimedia/training/broadband%20networks/web/main/Ethernet/Theme/Chapter2/1000BASE-T%20Architecture.html
>
> Citat: "...It is the combination of the signal level on all four
> twisted-pairs that defines a symbol. Each pair carries the equivalent of
> 125 MBaud (symbol/s), hence 250 Mbit/s..."
>
> Se især på denne figur:
> http://www.trendcomms.com/multimedia/training/broadband%20networks/web/main/Ethernet/Theme/Chapter2/1000BASE-T%20Architecture.html#Fig2_7
>
> Citat: "...Figure 2-7 1000BASE-T transmits and receives signals
> simultaneously over the same pairs. Synchronisation is important to be
> able to decode and implement data filters. Each link pair must have a
> master and slave and keep transmitting a continuous stream of IDLE
> symbols during gaps in data..."
>
> -
>
> Da man har fire linier (flere end én!) har man også et andet problem.
> "Skew"-kravet til et Category 5,5e,6 er det at løbetidsforskellen mellem
> de fire har skal holdes lavt. Det hjælper jo ikke noget hvis løbetiderne

PS: løbetidsforskellene

> er så store, at signalskiftene er ude af synkronisering - dette vil øge
> behovet for signalprocessering endnu mere.
>
> /Glenn

Hej Jacob

Faktisk arbejder man på at sende 10Gbit/s over TP-kabler (kobber)!:

IEEE P802.3
10GBASE-T Study Group
Public Area:
http://www.ieee802.org/3/10GBT/public/index.html

http://en.wikipedia.org/wiki/10GBASE-LR#10GBASE-T
Citat: "...The 10GBASE-T standard will use Category 6, or Category 7
cable. Augmented Category 6 cable designed to reduce crosstalk between
UTP cables is currently under development. This would allow 10GBASE-T
deployment at the full 100 meters distance specified for LAN wiring.
(Source: IEEE 802.3an Objectives).
....
*Electrical Characteristics*
The 802.3an draft standard, expected to be published in mid 2006,
defines the wire-level modulation for 10GBASE-T as a Tomlinson-Harashima
Precoded (THP) version of pulse-amplitude modulation with 16 discrete
levels (PAM-16), encoded in a two-dimensional checkerboard pattern known
as DSQ128. Several proposals were considered for wire-level modulation,
including PAM with 12 discrete levels (PAM-12), 10 levels (PAM-10), or 8
levels (PAM-8), both with and without Tomlinson-Harashima Precoding (THP).
...."

-

Definitioner af mange uønskede kabel bieffekter - dem er du
interesseret, da du så kan se hvilke problemer man arbejder med:

10G Ethernet Over Structured Copper Cabling - White Paper by Siemon:
http://www.siemon.com/us/white_papers/04-12-22_10G_Ethernet_Over_Structured_Copper_Cabling.asp
Citat: "...
Several noise sources exist in the copper communication channel. These
noise sources include return loss, power sum NEXT, power sum FEXT,
powersum alien NEXT, and background noise. Recent advances in DSP
algorithms allow for the further cancellation of noise sources. Stated
mathematically, a random noise source takes the following form:

Noise j = S i + Noise Cabling – Cancel DSP
...."

/Glenn

---

> Når man siger signal/støj-forholdet er der i støjen indbefattet alle
> uønskede påvirkninger at det ønskede signal. Dette inkluderer bl.a.:
> *alm. støj
> *multi-path signaler som er det oprindelige signal forsinket eller pæset i
> forhold til det "rigtige" signal. I modtagerenden måles summen af disse
> delsignaler og er forvrængningen stor nok kan dataene ikke hentes ud uden
> fejl.
> *reflektioner fra en af enderne eller fra andre steder (stik,
> samlinger...).
> *opsamling af signaler fra andre kabler, indstråling.
> *lavpasfiltereffekt i kablet.
> *støj i modtagerudstyret.
> *Uønskede intermodulationssignaler og anden forvrængning fra
> senderudstyret.

Det er jeg nogle lunde med på.

> Lad os antage at du koder symboler som AM-modulation og symbolerne kan
> repræsentere flere eller færre bits.

Det er jeg ikke så meget inde i, men jeg går ud fra at det går ud på at
vælge koder (i form af mønstre af spændingsforskellen ved AM f.eks.) som
repræsenterer mine bits (eller mønstre af bits).

> Jo flere symboler/bits du koder for per sekund, jo mindre støj skal der
> til for at forvrænge symbolerne så meget, at de bliver fortolket forkert i
> modtagerenden.

Ok.

> har du en ideelt transmissionskabel, ren atmosfære eller optisk fiber - og
> ideelt sender og modtagerudstyr er der (næsten) intet der hindrer dig i
> blot at benytte en højere frekvens. Undtagelsen er kvantemekanikken.

....som jeg ikke har sat mig ind i endnu. Det var noget af det jeg regnede
med kunne vente til efter dette var på plads. Jeg har en lang liste af ting
jeg så gerne ville forstå. Det er kun tiden og manglen på godt læsestof der
forhindrer mig :)

> Nej du skal ikke vente på at signalet propagere ud langs linien.
> Tilgængæld skal man terminere kablet så godt som muligt så reflektioner
> minimeres.

Det forstår jeg altså ikke helt at man kan undgå. Hvis jeg påfører ledningen
en meget lav spændingsforskel, og derefter (inden den første
spændingsforskel har noget at stabilisere sig) ændringer til en noget højere
spændingsforskel, kan modtageren så ikke risikere at måle den store
spændingsforskel?

> Bemærk at man ligesom i telefonlinier sender/modtager begge veje på samme
> til i begge ender af én liniepar.

Ja, og det er lidt mystisk at tænke på. Det vil jeg også gerne høre mere om.
Hvordan fungerer det rent praktisk? Dit link nedenfor har en figur, men jeg
synes ikke den belyser det rent praktiske så godt. Måske er det temmeligt
kompliceret? :)

> Physical Coding Sublayer (PCS):
> http://www.trendcomms.com/multimedia/training/broadband%20networks/web/main/Ethernet/Theme/Chapter2/1000BASE-T%20Architecture.html
> Citat: "...It is the combination of the signal level on all four
> twisted-pairs that defines a symbol. Each pair carries the equivalent of
> 125 MBaud (symbol/s), hence 250 Mbit/s..."

....så hvert par står for 250Mbit/s men efter det er "the combination of the
signal level on all four twisted-pairs that defines a symbol" kan jeg ikke
forstå hvordan man opnår 1Gbit/s.

> Se især på denne figur:
> http://www.trendcomms.com/multimedia/training/broadband%20networks/web/main/Ethernet/Theme/Chapter2/1000BASE-T%20Architecture.html#Fig2_7
> Citat: "...Figure 2-7 1000BASE-T transmits and receives signals
> simultaneously over the same pairs. Synchronisation is important to be
> able to decode and implement data filters. Each link pair must have a
> master and slave and keep transmitting a continuous stream of IDLE symbols
> during gaps in data..."

Det var så denne figur jeg nævnte tidligere.

> Da man har fire linier (flere end én!) har man også et andet problem.
> "Skew"-kravet til et Category 5,5e,6 er det at løbetidsforskellen mellem
> de fire har skal holdes lavt. Det hjælper jo ikke noget hvis løbetiderne
> er så store, at signalskiftene er ude af synkronisering - dette vil øge
> behovet for signalprocessering endnu mere.

Ja. Jeg har en del at lære.

Jacob

---

Scripsit "Jacob Jensen" <omo@adslhome.dk>

> Jeg kan i princippet godt se at bæresignalets frekvens har en effekt. I hver
> "bit celle" (er det et korrekt ord?) skal der vel kunne nå at ske et antal
> svingninger for at modtageren kan fortolke signalet. Men hvad forhindrer mig
> i blot at benytte en bærebølge af højere frekvens?

Frekvensen bliver for høj når signalet bliver dæmpet så meget i
transmissionslinjen at det ikke kan udskilles fra linjestøjen i
modtagerenden. I grænsen bliver tabet altid større for højere
frekvenser.

> Hvad med linjens længde? Skal ændringen i spændingensforskellen nå at
> propagere helt til den anden ende af linjen eller kan man modulere flere
> gange inden for propageringsforsinkelsen (propagation delay).

Du kan sagtens sende pulser der er kortere end hele linjens længde,
men hvis ikke du sørger for at impedanstilpasse modtageren til dit
kabel, får du muligvis problemer med reflekterede signaler.

--
Henning Makholm "I tried whacking myself repeatedly
with the cluebat. Unfortunately, it was
not as effective as whacking someone else."

---

Scripsit "Jacob Jensen" <omo@adslhome.dk>

> Ok. Jeg synes egentligt at du forklarer ret godt, men jeg mangler vist nogle
> forudsætninger her. Fra ovenstående har jeg lidt svært ved at forstå hvorfor
> højfrekvente signaler ikke kommer uskadte igennem.

Tænk på de to ledninger i kablet som en meget lang og tynd
kondensator. Sådan nogen kortslutter høje frekvenser.

--
Henning Makholm Feet: Store in a cool dry place

---

"Jacob Jensen" <omo@adslhome.dk> wrote in message
news:44c8de6c$0$2089$edfadb0f@dtext02.news.tele.dk...
> Hej Gruppe
>
> Jeg har siddet og forsøgt at læse lidt om hvordan digitale signaler
> repræsenteres på/i transmissionsmedier.
>
> En del steder nævnes det at ethvert medium har en begrænset båndbredde og
> at denne er direkte proportional med den højste bitrate som kan opnås. Jeg
> synes dog dette begreb er lidt vagt beskrevet de steder jeg har set det.
> Kan nogle uddybe det?

Et medie har en frekvens karakteristik (forstærkning ved forskellige
frekvenser), samt en støj karakteristik.
Båndbreden er forskellen mellem øvre og nedre grænsefrekvens, typisk
defineret hvor amplituden er faldet 3dB.
En telefon line kan have en båndbrede på 3200-300=2900Hz
http://en.wikipedia.org/wiki/Bandwidth

Nogle transmitions medier kan overføre DC, mens mange andre ikke kan.
Valg af linie kodning er bla. afhængig af dette.
http://en.wikipedia.org/wiki/Line_code
Medier der anvender RS232 skal kunne overføre DC, f.eks kan jeg forestille
mig at den analoge forbindelse mellem din PC og din mus har en båndbrede fra
0 til 1Mhz.
Ved transmition over lange afstande kan der typisk ikke overføres DC, da en
eventuel DC ubalance i forstærkere bliver 'forstærket' undervejs i hver
repeater.
En anden årsag er de modulations former der kan bruges til at flytte
frekvenser fra et frekvenssprektrum til et andet ikke kan håndtere DC.
http://en.wikipedia.org/wiki/Single-sideband_modulation
http://en.wikipedia.org/wiki/Baseband

Støj har stor betydning for hvor mange bits pr. baud der kan sendes.
Prøv at forestille dig (peak) amplitude karakteristiken og støj
karakteristiken plottet i samme kordinat system, som funktion af frekvensen.
Peak amplitude karakteristiken angiver hvor stor amplitude du kan sende ved
forskellige frekvenser uden at overstyre og forvrænge din kommunikations
kanal
Og støj karakteristiken angiver hvor lille signal du kan sende uden at det
drukner i støjgulvet.
Forholdet mellem de to er Signal to noise ratio (udtrykt i antal gange,
eller dB)
http://en.wikipedia.org/wiki/Signal-to-noise_ratio
http://web.cs.wpi.edu/~rek/Undergrad_Nets/B01/PhysicalLayer.pdf

Arealet mellem de to kurver angiver den teroretiske højeste bitrate der kan
overføres.
Du kan forestille dig et (ikke særlig praktisk) system der overføre data
over en transmitions linie ved at bruge 4 bit A/D og DA convertere.
I den ene ende laves de 4 bit om til en spænding mellem 0 og 15 volt i 1
volt spring, og i den anden ende konverteres tilbage til 4 bit. (V =16
nivauer)
Sålænge at støjen er mindre end 1 volt, bliver signalet overført uden fejl.
Dvs at forholdet mellem signal og støj skal være bedre end 15:1 for kunne
overføre 4 bit pr. baud.
Bit pr baud.=Log2(1+SNR)=Log2(V)


Ved at gange med 3dB båndbreden findes max antal bit pr. sec.
Eller:
Bitrate=2*H*Log2(V), hvor H er den totale båndbrede (ikke 3dB)
http://en.wikipedia.org/wiki/Nyquist-Shannon_sampling_theorem


En ting er hvor meget der teoritisk kan sendes på en linie, en anden ting er
hvor effektiv den valgte linie kodning er. (hvor komplexe systemer der
anvendes til at sende og modtage med)
http://en.wikipedia.org/wiki/Line_code
De forskellige typer linie kode har forskellige egenskaber mht. om de
indeholder en DC komponent, clock information, samt hvormeget båndbrede de
bruger.

Noget af det der mindst effektivt (og mest simpelt) er RS232 som direkte
sender bit's ud som 'firkant' pulser med samme hastighed som bit raten.
http://en.wikipedia.org/wiki/RS232#Standard_details
Hvis der kontinuert sendes en byte med værdien 0x55 Hex (Hvert andet bit er
'1') ud over en RS232 linie med 1 stopbit, og 9600 bps, vil det give et
firkant signal på 4800Hz.
Da et firkant signal i princippet 'fylder' uendeligt meget båndbrede da det
indeholder et uendeligt antal ulige harmoniske, som aftager i amplitude ved
stigende frekvens.
Eks. den 3' harmoniske har en 1/3 af grundtonens amplitude.
http://en.wikipedia.org/wiki/Square_wave#Examining_the_square_wave
http://en.wikipedia.org/wiki/Gibbs_phenomenon#Description
Jeg vil tro at RS232 kræver alle harmoniske op til og med 9' harmoniske for
at kunne blive overført korrekt, dvs. 9600 bps, kræver en båndbrede fra 0
(DC) til 43200 Hz.

Hvis det skal være mere effektiv skal der moduleres med sinusformige
signaler istedet for firkant signaler, en meget anvendt metode er at anvende
faseskift da det ikke er så følsomt over for ændringer i amplitude.


Du spurgte også til hvorfor der skal laves impedans tilpassning/terminering.
Hvis et kabel ikke er korrekt termineret vil signalet blive reflekteret fra
de steder hvor der er mistilpassning, på samme måde bølger i et kar med vand
bliver reflekteret fra kanten.
En korrekt terminering vil 'opsuge' reflektionen og forhindre at
nyttesignalet bliver forstyret af interferens fra reflektionen.

En bølge bevæger sig med ca. 2/3 af lysets hastighed i en ledning.

http://en.wikipedia.org/wiki/Impedance_matching#Transmission_lines








>
> Hvad er det præcist som ikke kan svinge med en frekvens uden for
> frekvenserne i båndet? For at forsimple sagen forestiller jeg mig noget
> meget simpelt hvor man eksempelvis øger og mindsker spændingen (AC) for at
> repræsentere bits. Er dette et urealistisk scenarie?

---

> Et medie har en frekvens karakteristik (forstærkning ved forskellige
> frekvenser), samt en støj karakteristik.
> Båndbreden er forskellen mellem øvre og nedre grænsefrekvens, typisk
> defineret hvor amplituden er faldet 3dB.
> En telefon line kan have en båndbrede på 3200-300=2900Hz
> http://en.wikipedia.org/wiki/Bandwidth

Og denne dæmpning ved høje frekvenser skyldes den førnævnte
kondensatoreffekt mellem to tæt-liggende ledninger? Er det korrekt forstået?
Skyldes den også andet end det?

Jeg må lige spørge om det her igen, for tidligere virkede det enten som om
det blev glemt eller som om spørgsmålet nærmest var dummere end tilladt :)

Jeg fik at vide at man normalt altid benytter 2 ledninger fordi strømmen
skulle kunne løbe tilbage. Men hvad er problemet med en model hvor man kun
benytter 1 ledning? I den ene ende har med et overskud af elektroner og i
den anden ende har man et underskud. Kan det fungere i praksis? Hvordan vil
frekvenskarakteristikken i så fald se ud? Er spørgsmålet forstået?

<klip>

> Støj har stor betydning for hvor mange bits pr. baud der kan sendes.
> Prøv at forestille dig (peak) amplitude karakteristiken og støj
> karakteristiken plottet i samme kordinat system, som funktion af
> frekvensen.
> Peak amplitude karakteristiken angiver hvor stor amplitude du kan sende
> ved forskellige frekvenser uden at overstyre og forvrænge din
> kommunikations kanal
> Og støj karakteristiken angiver hvor lille signal du kan sende uden at det
> drukner i støjgulvet.
> Forholdet mellem de to er Signal to noise ratio (udtrykt i antal gange,
> eller dB)
> http://en.wikipedia.org/wiki/Signal-to-noise_ratio
> http://web.cs.wpi.edu/~rek/Undergrad_Nets/B01/PhysicalLayer.pdf

Så Signal to noise ratio er også en funktion af frekvensen?

<klip>

> En ting er hvor meget der teoritisk kan sendes på en linie, en anden ting
> er hvor effektiv den valgte linie kodning er. (hvor komplexe systemer der
> anvendes til at sende og modtage med)
> http://en.wikipedia.org/wiki/Line_code
> De forskellige typer linie kode har forskellige egenskaber mht. om de
> indeholder en DC komponent, clock information, samt hvormeget båndbrede de
> bruger.

Hvor tæt kan man egentligt komme på den teoretiske grænse?

> Noget af det der mindst effektivt (og mest simpelt) er RS232 som direkte
> sender bit's ud som 'firkant' pulser med samme hastighed som bit raten.
> http://en.wikipedia.org/wiki/RS232#Standard_details
> Hvis der kontinuert sendes en byte med værdien 0x55 Hex (Hvert andet bit
> er '1') ud over en RS232 linie med 1 stopbit, og 9600 bps, vil det give et
> firkant signal på 4800Hz.

Ja, klart.

> Da et firkant signal i princippet 'fylder' uendeligt meget båndbrede da
> det indeholder et uendeligt antal ulige harmoniske, som aftager i
> amplitude ved stigende frekvens.

Ja, det er jeg også med på. Bortset fra at det virker som om der mangler en
halv sætning. Du starter med et "Da..." men der mangler ligesom en
konklusion. Måske var det bare et udsagn. I så fald er jeg med.

> Eks. den 3' harmoniske har en 1/3 af grundtonens amplitude.
> http://en.wikipedia.org/wiki/Square_wave#Examining_the_square_wave
> http://en.wikipedia.org/wiki/Gibbs_phenomenon#Description
> Jeg vil tro at RS232 kræver alle harmoniske op til og med 9' harmoniske
> for at kunne blive overført korrekt, dvs. 9600 bps, kræver en båndbrede
> fra 0 (DC) til 43200 Hz.

....så man kræver en vis "firkantethed" for at kunne fortolke signalet hos
modtageren?

> Hvis det skal være mere effektiv skal der moduleres med sinusformige
> signaler istedet for firkant signaler, en meget anvendt metode er at
> anvende faseskift da det ikke er så følsomt over for ændringer i
> amplitude.

Ok. Det vil jeg læse lidt på senere i forløbet.

> Du spurgte også til hvorfor der skal laves impedans
> tilpassning/terminering.
> Hvis et kabel ikke er korrekt termineret vil signalet blive reflekteret
> fra de steder hvor der er mistilpassning, på samme måde bølger i et kar
> med vand bliver reflekteret fra kanten.
> En korrekt terminering vil 'opsuge' reflektionen og forhindre at
> nyttesignalet bliver forstyret af interferens fra reflektionen.
>
> En bølge bevæger sig med ca. 2/3 af lysets hastighed i en ledning.
>
> http://en.wikipedia.org/wiki/Impedance_matching#Transmission_lines

Jeg er ikke med på hvad "impedans" er. Jeg kiggede lidt omkrin (bla.a.
http://en.wikipedia.org/wiki/Impedance) men det hjalp mig ikke meget.

Tak herfra.

Jacob

---

"Jacob Jensen" <omo@adslhome.dk> wrote in message
news:44cf36c4$0$2104$edfadb0f@dtext02.news.tele.dk...
>> http://en.wikipedia.org/wiki/Bandwidth
>
> Og denne dæmpning ved høje frekvenser skyldes den førnævnte
> kondensatoreffekt mellem to tæt-liggende ledninger? Er det korrekt
> forstået? Skyldes den også andet end det?

Ja, en ledning virker også som en spole.

Over korte afstande, og ved lave frekvenser er det normalt tilstrækkeligt at
se din ledning (og der elektronik der driver det) som et RC led
http://en.wikipedia.org/wiki/RC_circuit

Ved lidt højere frekvenser skal du også tage højde for spole virkningen
http://en.wikipedia.org/wiki/RLC_circuit

Du kan i princippet opløse en ledning i uendelige mange modstande, spoler,
og kondensatorer.

Ofte indgår der også spoler der kobler med hinanden (transformatorer) i
f.eks.
-Skille filter til ADSL
-Netkort til Ethernet
-Filterdåser til kabelnet der adskiller Radio/TV/Sat.

En model af dit kredsløb kan bruges til at beregne hvorledes impedanser,
amplitude, og fase er som funktion af frekvensen.

Det at regne på noget der er ret meget mere komplekst end et simpelt RC led
kræver kendskab til matematik som:
Diferential ligninger
Komplexe tal
Laplace transformation
og evt. Z transformation hvis du skal behandle signaler i software
(Digital Signal Behandling)

Jeg vil tro at jeg sammenlagt har brugt mindst et år af mit liv
(Adgangskursus, og Teknikum) på at lære dette
Nu har jeg næsten ikke brugt det i 10-15 år, så jeg har lykkeligt glemt det
igen


>
> Jeg må lige spørge om det her igen, for tidligere virkede det enten som om
> det blev glemt eller som om spørgsmålet nærmest var dummere end tilladt :)
>
> Jeg fik at vide at man normalt altid benytter 2 ledninger fordi strømmen
> skulle kunne løbe tilbage. Men hvad er problemet med en model hvor man kun
> benytter 1 ledning? I den ene ende har med et overskud af elektroner og i
> den anden ende har man et underskud. Kan det fungere i praksis? Hvordan
> vil frekvenskarakteristikken i så fald se ud? Er spørgsmålet forstået?

Hvis du kun har en ledning har du ikke noget kredsløb !
Og der kan dermed ikke gå nogen strøm.
(Vi glemmer lige radiobølger, og bølgeledere)

Du må huske på at det der driver elektronerne rundt i en leder en spændings
forskel.
Når du måler spænding er det altid i forhold til et eller andet.


> Så Signal to noise ratio er også en funktion af frekvensen?

Tjae..måske, det afhænger af hviklet system der er tale om. (Kabel eller
radio, stor eller lille båndbrede)

Årsagen til at jeg nævnte det var give et billede af det areal (forhåbling
et rektangel) som giver begræningen for hvor meget der kan sendes gennem et
medium.
Et areal som er begrænset af øvre og nedre grænsefrekvens, samt max
amplitude og støjgulv.

> Hvor tæt kan man egentligt komme på den teoretiske grænse?

Jeg ved det ikke, men da et analogt modem kan komme over 32Kbps, og den
teoretiske grænse for en telefonlinie der er forbundet til en digital
central er 64Kbps (Faktisk mindre), ja så er 50% opnåelig.
Jeg kan ikke helt gennemskue nye modems da modem link protokoller LAPM
(NMP5/V42 etc) indeholder kompresion, og selv bruger noget af båndbreden til
kvittering etc.


>> Jeg vil tro at RS232 kræver alle harmoniske op til og med 9' harmoniske
>> for at kunne blive overført korrekt, dvs. 9600 bps, kræver en båndbrede
>> fra 0 (DC) til 43200 Hz.
>
> ...så man kræver en vis "firkantethed" for at kunne fortolke signalet hos
> modtageren?

Øh...det kræver blot en Smith Trigger



> Jeg er ikke med på hvad "impedans" er. Jeg kiggede lidt omkrin (bla.a.
> http://en.wikipedia.org/wiki/Impedance) men det hjalp mig ikke meget.

Den korte forklaring er vekselstrøms modstand.

Jeg kan ikke rigtig blive klog på hvad du vil, ud over at du gerne vil lære
noget om data transmition og 'fysisk lag'.

Det at bygge noget udstyr selv kræver en del forskellige fag dicipliner som
det ikke virker som om at du har.
Hvis du f.eks. var en kreativ 'Elektronik Håndværker' (Radio eller
elektronik mek. eller Radio Amatør) vil du have mulighed for at arbejde med
dette ud fra en praktisk vinkel uden nødvendigvis at kende noget til Laplace
transformationer.
F.eks ved at få en microprocessor på et evaluation board til at tale sammen
med en PC.
Hvis du aldrig har svinget en lodekolbe, og brugt et oscillioscop er det nok
ikke denne vej du skal gå.


Hvis du derimod har lyst til at kigge på matematiken ja så kræver det kun
papir og blyant
Du kan også lave noget software der kan foretage digital signal behandling i
Matlab/Simulink, Octave, eller dit favorit programmerings sprog.
Du kan lave noget software der kan enkode en bitstrøm ned i en WAV fil, og
tilbage igen.
Data kan så overføres mellem to PC'er via. lydkortet.

---

> Det at regne på noget der er ret meget mere komplekst end et simpelt RC
> led kræver kendskab til matematik som:
> Diferential ligninger

Det er jeg delvist inde i. Jeg ved hvad det er og hvordan det fungerer, men
jeg er ikke særligt god til at løse dem.

> Komplexe tal

Det er jeg med på.

> Laplace transformation

Det har jeg hørt om.

> og evt. Z transformation hvis du skal behandle signaler i software

Det har jeg hørt om.

> Du må huske på at det der driver elektronerne rundt i en leder en
> spændings forskel.

Ja, derfor beskrev jeg forskellen i de to ender af ledningen (overskud- og
underskud af elektroner). Kan jeg f.eks. lægge to batterier overfor hinanden
og forbinde en ledning fra + på det ene batteri til - på det andet batteri.
Vil der så ikke løbe en strøm?

>>> Jeg vil tro at RS232 kræver alle harmoniske op til og med 9' harmoniske
>>> for at kunne blive overført korrekt, dvs. 9600 bps, kræver en båndbrede
>>> fra 0 (DC) til 43200 Hz.
>>
>> ...så man kræver en vis "firkantethed" for at kunne fortolke signalet hos
>> modtageren?
>
> Øh...det kræver blot en Smith Trigger

Har jeg ingen ide om hvad er :)

> Jeg kan ikke rigtig blive klog på hvad du vil, ud over at du gerne vil
> lære noget om data transmition og 'fysisk lag'.

Det er korrekt. Jeg skal ikke bygge udstyr osv. Jeg ønsker blot en
grundlæggende forståelse, som ikke blot springer over alt det rent fysiske.

> Hvis du aldrig har svinget en lodekolbe, og brugt et oscillioscop er det
> nok ikke denne vej du skal gå.

Jeg har gjort det i meget begrænset omfang.

> Hvis du derimod har lyst til at kigge på matematiken ja så kræver det kun
> papir og blyant

Det er nok mest den teoretiske del jeg er interesseret i. Som tidligere
skrevet har jeg ikke nogle umiddelbart plan om at bruge det i praksis, men
det er interessen der driver mig til at ville have en forståelse.

> Du kan også lave noget software der kan foretage digital signal behandling
> i Matlab/Simulink, Octave, eller dit favorit programmerings sprog.

Jeg har adgang til Matlab.

> Du kan lave noget software der kan enkode en bitstrøm ned i en WAV fil, og
> tilbage igen.
> Data kan så overføres mellem to PC'er via. lydkortet.

Det lyder interessant.

Jacob