Symbolrate

Wie sollten wir Informationen messen, die auf jedes Kommunikationssystem anwendbar ist. Sei es menschlich, tierisch oder außerirdisch. Kehren wir zurück ins späte 19. Jahrhundert, wo wir uns damals, wie auch heute, auf Geschwindigkeit konzentrierten. ... Ein Ziel zur Geschwindigkeitssteigerung war es, eine Maschine zu entwickeln, die es den Bedienern ermöglichte, Buchstaben einzugeben, die wir als Primärsymbole bezeichnen können. Die Maschine automatisierte die untergeordneten Signalereignisse, wie Stromstöße, die wir Sekundärsymbole nennen. Und Maschinen können von einer Taktquelle angetrieben werden, die einen präzisen und schnellen Impulsstrom erzeugt, der vermutlich viel schneller ist als jede menschliche Hand. Ein großartiges Beispiel dafür war das Baudot Multiplex System. Dieses wurde 1874 in Betrieb genommen. Es baute auf den gleichen konzeptionellen Ideen auf, die wir bereits im Shutter-Telegraphen gesehen haben. Es bestand aus fünf Tasten, die in jeder Kombination gespielt werden konnten. Stell es dir wie einen Akkord vor. Jede Kombination würde eine einzigartige Nachricht repräsentieren. Mit fünf Noten, entweder an oder aus, kannst du zwei hoch fünf, also 32 verschiedene Akkorde spielen. Der Code ordnete die 32 Akkorde jedem Buchstaben des Alphabets zu, wobei die übrigen für Zeilenumbrüche, neue Zeilen und Leerzeichen verwendet wurden. Der Bediener würde also buchstäblich Buchstaben spielen und ihre Maschine würde automatisch einen Impulsstrom ausgeben, der die Buchstaben darstellt. So sieht es zum Beispiel bei dem Buchstaben "T" aus. Oder so bei dem Buchstaben "R". Und so bei dem Buchstaben "B". Wir haben also ein Ausgangssignal, das verschiedene Kombinationen von Gleichstromimpulsen enthält. Ein Signal, das die auf der Fernschreibmaschine eingegebene Nachricht genau wiedergibt. ... Der jambische Zähler, die mechanischen Nerven des Systems, wandelt Wörter in Löcher im Band, und die Löcher im Band in elektrische Impulse um, die über die Drähte rasen. ... Beachte, dass dieses System auf niedrigster Ebene entweder das Vorhandensein oder das Fehlen von elektrischem Strom in einer Sequenz austauscht, die mit einer Uhr unterteilt wird. Wie schnell kann unsere innere Uhr laufen? Die begrenzende Geschwindigkeit war nicht die Uhr. Damals wie heute war die Übertragungsgeschwindigkeit physikalisch begrenzt durch die minimalen Abstände zwischen diesen Impulsen beziehungweise der Pulsrate. Dieses Problem plagte Ingenieure, die Unterwasserkabel mit dem bestehenden Morse-Code-System testeten. Es ähnelt einem Echo oder einem anhaltenden Ton. Wenn man Punkte zu schnell über einen langen Unterseekreislauf sendet, verschmelzen sie am Empfangsende. Denn das Symbol, das wir am anderen Ende des Kreislaufs empfangen, ist ein leicht verlängerter, geglätteter Anstieg und Fall, nicht eine genaue Kopie. Und das zu schnelle Senden von Impulsen führt zu Inter-Symbol-Störungen. Dies geschieht zum Beispiel, wenn der längere Fluss eines Stroms in die nächste Zeiteinheit übergeht und vielleicht eine Null in eine Eins umkehrt. Auch wenn wir die Erkennung dieser Strompegel automatisieren, gibt es eine grundlegende Grenze dafür, wie eng wir zwei Impulse zusammenschieben können. Und das ist das gleiche Problem, auf das Alice und Bob mit ihrem Schnurkommunikationssystem gestoßen sind. ... Wir bezeichnen das als maximale Zupfgeschwindigkeit. Wenn sie schneller als zwei Zupfvorgänge pro Sekunde zupfen, bemerken sie, dass sie beginnen zusammenzulaufen. Dies ist verwirrend. Dies nennt man die Symbolrate. Denke daran, ein Symbol kann weit gefasst als der aktuelle Zustand eines beobachtbaren Signals definiert werden, der für eine festgelegte Zeitdauer anhält. Ob du Feuer, Ton, elektrischen Strom oder irgendetwas anderes benutzt. Ein Signalereignis is eine Änderung von einem Zustand zu einem anderen. Die Symbolrate ist also die Anzahl der Signalereignisse, die in einer Sekunde zusammengedrängt werden können. ...