Überträgt die DC-Komponente eines Signals auch Informationen?

Ein festes DC-Signal hat Informationen – den DC-Offset – die verloren gehen würden, wenn es blockiert würde (dh auf 0 V-Potential zurückgesetzt würde). Die Bandbreite dieser Informationen beträgt dennoch 0 Hz.

Diese Idee taucht bei der Informationscodierung auf, wie z. B. bei der in JPEG verwendeten DCT. Jedem Block wird am Anfang ein blockdurchschnittlicher DC-Offset zugewiesen, und nachfolgende Komponenten werden relativ zu diesem Offset codiert. Dadurch werden die 'AC'-Datenwerte so optimiert, dass sie kleiner sind, und können daher kürzere Codes haben, um sie darzustellen.

Das DC-Bin ist so ziemlich nichts Besonderes, da es Frequenzen um 0 Hz integriert, die Bandbreite ist wie bei den anderen Bins von der FFT-Länge abhängig. Es ist also möglich, dort Informationen genauso zu kodieren wie bei den anderen.

Der Grund, warum es nicht verwendet wird, basiert normalerweise auf einer Eigenschaft des Übertragungskanals:

1. Der Kanal hat Bandpasseigenschaften und filtert niedrige Frequenzen heraus: Dies gilt für so ziemlich jede drahtlose Übertragung, aber auch für mehrere kabelgebundene Hochgeschwindigkeitsstandards, die Kondensatoren inline haben, wie SATA, oder das Signal mit Transformatoren koppeln, wie Ethernet .
2. Der Frequenzgang des Kanals ist in der Nähe niedrigerer Frequenzen nicht flach: Die Variation in Verstärkung und Phasengang zwischen zwei Frequenzen ist normalerweise größer, wenn ein großes Verhältnis zwischen ihnen besteht, weshalb Sie Breitbandanwendungen bei höheren Frequenzen finden.
3. Der Übertragungskanal verwendet DC für etwas anderes: Dies gilt für das Telefonnetz, das den Strom auch über die Telefonleitung verteilt, und die DC-Polarität ist auch für die Minimierung von Korrosion bei älteren Leitungen wichtig.
4. Der Übertragungskanal führt Rauschen am oder in der Nähe des DC-Bins ein: Beispielsweise sehen drahtlose Übertragungssysteme, die eine direkte I / Q-Modulation verwenden, normalerweise DC-Offsets, die durch die Analog-Digital-Wandlung eingeführt werden, und eine weniger als perfekte Trägerunterdrückung, wodurch der DC entsteht bin unbrauchbar (weshalb LTE den Kanal um die Mittenfrequenz reserviert).

Dachte, meine könnte zum Kommentar gehen, fand aber, dass ich auch meine eigene Antwort habe.

Siehe dies von stanford.edu .

die DC-Komponente ist wie die „Nullfrequenzkomponente“, da cos(2π·0·t) = 1. Wir denken oft an Offset auf diese Weise und tragen den DC-Offset bei f = 0 in der Frequenzbereichsdarstellung ein. Die DC-Komponente ist oft leicht zu erkennen – es entspricht dem Durchschnittswert des Signals über einen bestimmten Zeitraum.

Ihre Frage:

Wenn irgendwie ein Teil der DC-Komponente eines Signals verloren geht, können wir immer noch davon ausgehen, dass sich die Informationen, die das Signal trägt, immer noch nicht ändern (nur die Energie des Signals ändert sich oder ist es auf jeden Fall möglich, dass der Verlust der DC-Komponente des Signals verursacht tatsächlich einen Informationsverlust aus dem Signal?

Meine Antwort:
"Mittelwert des Signals" bedeutet meiner Meinung nach nicht unbedingt (nur) die "Energie". Ich würde also davon ausgehen, dass eine Änderung des "Durchschnittswerts des Signals" eine Änderung des Signals / der Information impliziert.

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NRZ-Signale können signifikante und bedeutungsvolle DC-Komponenten haben.

Natürlich können Sie Informationen nach Belieben über die gesamte Bandbreite übertragen.

Sie können die niederfrequente DC-Komponente eines Kabels verwenden, um ein Gerät ein- oder auszuschalten, und dann die hochfrequente AC-Komponente eines Kabels verwenden, um Daten zu übertragen.

Beispielsweise verwendet HDMI den DC-Zustand des Hotplug-Signals, um zu erkennen, ob ein Fernseher angeschlossen ist oder nicht, aber dieselbe Leitung kann auch als differentieller Hochgeschwindigkeits-Audio-Rückkanal verwendet werden.

Ein weiteres Beispiel ist die einfache alte Telefonsignalisierung – die DC-Signalisierung wird verwendet, um festzustellen, ob das Telefon aufgelegt oder abgehoben ist, und das AC-Signal wird für die Sprachübertragung verwendet.

Offensichtlich meine ich mit DC oben DC in einem Zeitrahmen, der für seine Verwendung sinnvoll ist, nicht DC in Bezug auf eine Woche, da es ein AC-Signal im Vergleich zum Leben des bekannten Universums wäre.

Mir ist gerade aufgefallen, dass das oben eben beschriebene Power over Ethernet auch funktioniert.

Sie können ein Modulationsschema haben, das Informationen in die DC-Komponente einfügt, oder Sie können eines haben, das dies nicht tut. Es ist durchaus üblich, Modulationsschemata explizit so zu entwerfen, dass keine Informationen in der DC-Komponente enthalten sind, sodass Sie Bypass-Kondensatoren an den Signalleitungen anbringen können.

Davon abgesehen müssen wir die Bedeutung von "DC" in Frage stellen. In praktischen Umgebungen mit Rauschen gilt das Shannon-Hartley-Theorem , und wir stellen fest, dass ein Kanal mit einer Bandbreite von 0, egal ob DC oder 1000 Hz, keine Informationen übertragen kann. Sie benötigen einen Bereich, z. B. 0–1 Hz oder 1000–1001 Hz. In diesem Sinne kann der DC-Offset also keine Informationen tragen (oder, vielleicht genauer: eine unendlich kleine Menge an Informationen).

In praktischen Situationen, in denen wir von "DC" sprechen, sprechen wir wirklich von Signalen, die sich so langsam ändern, dass wir ihre Änderung nicht erkennen konnten. Es ist fast 100% garantiert, dass sich die "DC" -Spannung ändert, wenn Sie die Dinge anschließen. Aber in jeder Hinsicht wird alles, was länger als ein paar tausend Symbole ist, als DC-artig angesehen. Und ob Informationen in diesen Bereich gebracht werden, ist eine praktische Frage für jede gegebene Modulation.