Analog vs. digital: Signalübertragung durch Rauschen

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Sende ein Sinussignal von einer Quelle über verrauschte Relaisstationen zu einem Empfänger. Die analoge Kopie sammelt auf jeder Teilstrecke neues Rauschen an. Die digitale Kopie wird einmal abgetastet und quantisiert, danach regeneriert jedes Relais seine Bits. Ändere die Abtastrate und die Bittiefe, um zu sehen, wie die Quantisierung funktioniert.

Lektion: Analoges Rauschen summiert sich an jedem Relais und wird nie entfernt: Nach k Teilstrecken beträgt der RMS-Fehler etwa σ·√k. Ein digitales Relais muss nur entscheiden, ob jedes Bit 0 oder 1 ist, und stellt die Bits daher exakt wieder her, solange das Rauschen nicht größer ist als der halbe Spannungshub. Die Digitalisierung fügt einen festen Quantisierungsfehler hinzu. Dieser Fehler sinkt mit jedem zusätzlichen Bit um etwa 6 dB, und mehr Abtastwerte pro Periode lassen die Treppenkurve der Welle besser folgen, aber die Datenmenge wächst.

Von einer Lehrkraft mit der KI von Simulic erstellt und vom Simulic-Team geprüft.