Seinale digital

Seinale digitala fenomeno elektromagnetiko batek sortutako seinale mota bat da, non bere edukia kodetzen duen zeinu bakoitza balio diskretutako magnituderen baten arabera analizatu daitekeen, barruti bateko hainbat balio jarrai onartu gabe. Adibidez, argiaren etengailuak bi balio edo egoera bakarrik hartu ahal ditu: irekita edo itxita (ikus Kommutazio zirkuitua). Lanparak berak ere bi egoera posible baino ez ditu: itzalita edo piztuta. Honek ez du esan nahi seinalea fisikoki diskretua dela, eremu elektromagnetikoak zuzenak izan ohi direlako, baizik eta oro har unibokoki diskretizatzeko forma bat existitzen dela.

Sistema digitalek (adibidez, ordenagailua) bi egoerako logika erabiltzen dute bi mailako tentsio elektrikoekin adierazita, altu bat (H, High ingelesez) eta beste baxu bat (L, Low). Abstrakzioagatik, aipatu egoerak zero eta batekoekin ordezten dira, logika eta aritmetika bitarren aplikazioa errazten duena. Maila altua 1 batekin adierazten bada eta baxua 0 batekin, logika positiboan garela esaten dugu, eta kontrako kasuan logika negatiboan.

Aipatu daiteke ere, mailez gain, seinale digital batean altutik baxurako eta baxutik alturako trantsizioak daudela, jaiste- eta igoera-saihets izendatuak, hurrenez hurren. Irudian seinale digital bat erakusten da non mailak eta saihetsak identifikatzen diren.

Egokia da argitzea, ezen aurreko adibideetan digital terminoa beti erlazionatu den gailu bitarrekin ez duela esan nahi  bitar eta  digitala terminoak trukagarriak izan daitezkeela. Adibidez, Morse kodean kokatzen bagara, ikusiko dugu bertan telegrafo elektrikotik mezuak bidaltzeko, bost egoera digital erabiltzen direla:

Puntua, marra, hutsune laburra (letren artean), hutsune ertaina (hitzen artean) eta hutsune luzea (esaldien artean)

Neurtzeko aparatu edo tresna batez ari garela, esaten dugu digitala dela neurri aterea display batean zenbakien bitartez (digituak) adierazten denean, eta ez orratz baten posizioarekin, edo beste edozein adierazlerekin, eskala batean.

Terminoak 
Seinale digitalaraen terminoa adierazi desberdinak ditu kontextuaren arabera.

Elektronika digitalean 
Elektronika digitalean, seinale digitala pultsu-trena da (pultsu anplitudea modulatutako seinalea). Zabalera finkoko karratu elektrikoen pultsu elektrikoen edo argi-pultsuen sekuentzia. Pultsu bakoitza anplitudearen maila diskretu batena. Kasu berezia da seinale logikoa edo seinale bitarra, behe eta goi seinale artean mugitzen dena.

Seinale prozesamenduan 
Seinale prozesamenduan, seinale digitala lagin fisiko baten irudikapena da, laginduta eta kuantizatuta dagoena. Seinale digitala denboran eta anplitudean diskretua den abstrakzioa da. Seinalearen balioa denbora tarte erregularretan soilik existitzen da, laginketa bakoitzeko dagokion seinale fisikoaren balioak prozesu digital gehiago lortzeko esanguratsuak baitira. Seinale digitala balio multzo mugatu batetik ateratako kodeak dira. Seinale digitala fisikoki gorde, prozesatu edo transmititu daiteke pultsu-kode modulazio (PCM) seinale gisa.

Komunikazioetan 
Komunikazio digitaletan, seinale digitala etengabeko seinale fisikoa da, uhin-formatu diskretuen artean aldatzen dena, bitstream edo bit-fluxu bat irudikatzen duena. Uhinaren forma transmisio eskemaren araberakoa izango da: linearen kodeketarako eskema bat izan daitekeena, oinarrizko banda transmisioa ahalbidetzen; edo modulazio digitalaren eskema, banda luzeak hari luzeak edo irrati frekuentzia banda mugatu baten bidez transmititzeko aukera ematen duena. Modulatutako uhin sinusoidal hori seinale digital bezala hartzen da komunikazio digitaletan eta datu transmisioetan, baina bitstream bezala elektronikan eta konputagailu sareetan.

Komunikazioetan, interferentzia-iturriak ugariak dira, eta zarata arazo larria izaten da. Interferentzien efektuak normalean minimizatzen dira ahal den heinean seinale interferentziak iragaziz eta datu erredundantzia erabiliz. Komunikazioetan seinale digitalen abantaila nagusia sarritan sor daitekeen zarataren inmunitatea da, eta, kasu askotan audio eta bideo datuekin, datuen konpresioa erabiltzeko komunikabideetan behar den banda zabalera nabarmen murrizteko ahalmena du.

Modulazioa 
Seinale digitala sortzeko, seinale analogikoa kontrol-seinale batekin modulatu behar da ekoizteko. Modulazio errazena kodeketa unipolarra da, non DC seinale bat pizten eta itzaltzen den, tentsio altuak '1' adierzten du eta baxuak berriz '0' .

Irrati digitaleko eskemetan, uhin eramaile bat edo gehiago dira kontrol-seinale batek modulatzen dituenak: anplitudea, maiztasuna edo fasea transmisio egokia behar dira seinale digitala sortzeko.

ADSL-a telefonoen hariak ez bezala modulazioak, ez du logika bitarrik erabiltzen; garraiatzaile bakoitzaren seinale digitala logika balio desberdinekin modulatzen da, banakako kanalaren Shannon gaitasunaren arabera.

Erlojua 
Sarritan, seinale digitalak “sanpleatzen” dira erlojuaren seinale erregularrarekin, seinalea igortzen duen "ertzean sentikorra" den flip-flop baten bidez.

Hori egiten denean, sarrera denbora puntu horietan neurtzen da, eta denbora horretako seinalea irteerara pasatzen da eta irteera ondorengo erlojua seinalea etorri arte mantentzen da.

Prozesu hori logika sinkronoaren oinarria da, sistema hau ere erabiltzen da seinale digitalaren prozesamenduan.

Hala eta guztiz ere, logika asinkronoa ere erabilia da, erloju bakar bat erabiltzen ez duena eta, oro har, logika asinkronoak azkarrago funtzionatzen du eta potentzia gutxiago erabiltzen du, baina diseinatzeko zailagoa da.

Seinale digitalen abantailak 
 Indargabetzearen aurrean, anplifikatu eta berreraiki daiteke aldi berean, seinaleak birsortzeko sistemei esker.
 Erroreak detektatu eta zuzentzeko sistemak erabiltzen dira seinalea hartzerakoan.
 Seinalearen prozesaketarako erraztasuna. Edozein eragiketa erraz egin daiteke ediziorako edozein softwarerekin.
 Sorkuntza infinitua onartzen du kalitate-galerarik gabe. Abantaila hau bakarrik baliozkoa da disko-optikoaren formatuetarako; zinta magnetiko digitala, zinta analogikoa baino neurri txikiagoan bada ere (honek lau edo bost belaunaldi baino ez ditu onartzen) informazioa galtzen doa hainbatetan kopiatuz gero,
 Seinale digitalek eragin txikiagoak jasaten dituzte ingurune-zarataren ondorioz seinale analogikoekin konparatuz.

Seinale digitalen eragozpenak 
 Aurretik analogiko-digital bihurketa bat behar du eta deskodeketa bat hartzeko unean.
 Sinkronizazio zehatz bat eskatzen du igorlearen eta hartzailearen erlojuen artean.
 Kalitate-galera laginketan.
 Seinale digitalak banda-zabalera handiagoa eskatzen du seinale analogikoa baino transmititu ahal izateko.
 Bideo- eta soinu-tresnerietan, makina digitalek kalitate txikiagoa erakusten dute.

Ikus, gainera 
 ATSC
 DVB
 ISDB
 DTMB
 Elektronika digital
 Telebista digital
 Seinaleen prozesaketa digital
 Modulazio
 Seinale analogiko
 Analogiko-digital bihurketa

Bibliografia 

 Proakis, John G.; Manolakis, Dimitris G. (2007-01-01). Digital Signal Processing. Pearson Prentice Hall. .

Kanpo estekak 
 Seinale digitalen definizioa eta adibideak

Elektronika
Elektronika digitala
Telekomunikazioak