In generale si parla di distorsione quando un canale modifica la forma d'onda del segnale trasmesso. E' importante fin da subito distinguere chiaramente la distorsione dal rumore. Infatti il rumore è un segnale additivo, che si aggiunge cioè al segnale utile. La distorsione è invece un cambiamento della forma del segnale dovuto al comportamento non ideale del canale stesso:
In generale affinché un sistema non provochi nessuna distorsione devono essere verificate le seguenti condizioni:
- il sistema deve essere perfettamente lineare;
- il modulo della risposta in frequenza dev'essere costante per tutte le f (risposta piatta);
- la fase della risposta in frequenza deve dipendere linearmente dalla frequenza f.
Esaminiamo dapprima la linearità del canale e le distorsioni dovute a non linearità.
In generale un sistema si dice lineare quando è possibile descriverlo per mezzo di equazioni lineari (cioè equazioni contenenti solo operatori di tipo lineare, come es. somma o derivata). Per un sistema lineare valgono il principio di sovrapposizione degli effetti e il principio di isofrequenzialità fra sinusoide di uscita e di ingresso (regime sinusoidale permanente). Nessun sistema reale è mai perfettamente lineare ma tutti presentano un certo grado di non linearità.
In generale la non linearità di un sistema si manifesta nella creazione di nuove componenti spettrali (armoniche aggiuntive) nello spettro di un segnale oppure nello spostamento in frequenza delle righe spettrali del segnale stesso.
La distorsione da non linearità (detta anche distorsione di ampiezza in quanto generalmente cresce all'aumentare dell'ampiezza del segnale) si misura testando il sistema con un segnale puramente sinusoidale (singola riga spettrale) e quindi misurando il rapporto fra il valore efficace della somma di tutte le armoniche aggiuntive e il valore efficace della prima armonica (Total Harmonic Distortion, THD):
Senza voler entrare nei dettagli di questo problema (eccessivamente complesso per i limiti della nostra trattazione), in generale è possibile trattare gli effetti distorsivi da non linearità di un canale in due modi:
- metodi di azione sul trasmettitore: mirano a
rimuovere o ad attenuare gli effetti delle non linearià
tramite opportune tecniche di linearizzazione (predistorsione
sul segnale analogico, predistorsione sui dati);
- metodi di azione sul ricevitore: mirano a trattare in maniera opportuna i segnali provenienti da canali afflitti da distorsione non lineare e a compensare, tramite varie tecniche (equalizzazione, stima di sequenza), tali distorsioni.
Per quanto riguarda gli effetti della distorsione di ampiezza sui segnali digitali, questi possono essere corretti a condizione che non siano così gravi da compromettere la riconoscibilità dei livelli logici del segnale.
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