Bitintervall

Das Bitintervall ist die Zeitspanne, während der ein einzelnes Bit die Übertragungsleitung oder das Medium belegt. In der seriellen Kommunikation ist dies die grundlegende Zeiteinheit, gemessen in Sekunden. Ein Modem, das mit 9600 Baud sendet, überträgt ein Bit alle 104 Mikrosekunden (1 / 9600 Hertz). Das Bitintervall bestimmt die maximale Geschwindigkeit, mit der Informationen fließen können, und gibt den Takt für alle Synchronisierung zwischen Sender und Empfänger vor.

Das Bitintervall hängt vollständig von der vereinbarten Übertragungsgeschwindigkeit ab, die Baudrate oder Bitrate genannt wird. Diese Begriffe sind technisch unterschiedlich: Baud misst Signalwechsel pro Sekunde, während Bits pro Sekunde (bps) Informationsbits zählt. In vielen Systemen, besonders bei älteren Serialprotokollen, entspricht ein Baud einem Bit, daher hat eine 115200-bps-Verbindung ein Bitintervall von etwa 8,7 Mikrosekunden. In der Praxis werden die Begriffe jedoch oft synonym verwendet, und Verwirrrung entsteht, wenn Modulationsverfahren mehrere Bits in einen Signalwechsel packen.

Zeitmessung und Synchronisation

Das Bitintervall ist die Grundlage der Taktrückgewinnung in digitalen Empfängern. Wenn Daten asynchron ankommen, muss der Empfänger das eingehende Signal genau in der Mitte jedes Bitintervalls abtasten, um dessen Wert korrekt zu lesen. Ein zu frühes oder zu spätes Abtasten führt zu Fehlern. Phasenregelschleifen und Zeitgebungsschaltungen im Empfänger messen eingehende Übergänge und passen ihre Abtastuhr an den Rhythmus des Senders an. Selbst ein kleiner Versatz summiert sich schnell auf: Ein Empfängertakt, der 1 Prozent zu schnell läuft, ist fehlausgerichtet, nachdem weniger als 100 Bits empfangen wurden.

In synchronen Systemen sendet der Sender ein separates Taktsignal zusammen mit den Daten, einen Impuls pro Bitintervall, was die Notwendigkeit der Taktrückgewinnung entfällt. Asynchrone Systeme (wie Standard-RS-232-Serienports) verlassen sich auf vereinbarte Bitraten und Start/Stopp-Bits, um sich am Anfang jedes Zeichens neu zu synchronisieren. Die lokale Uhr des Empfängers muss stabil und genau genug sein, um über mehrere Bitintervalle hinweg korrekt abzutasten, ohne über akzeptable Grenzen hinauszudriften, typischerweise innerhalb von 5 Prozent der Nominalrate.

Wenn die Übertragung fehlschlägt oder Fehler auftritt, ist die Überprüfung des Bitintervalls ein erster Schritt. Baudratenfehlanpassungen sind häufig, wenn Geräte unterschiedlich konfiguriert sind: Ein Sender, der mit 9600 bps sendet und mit einem Empfänger verbunden ist, der 19200 bps empfängt, zeigt Datenmüll, weil das Bitintervall des Empfängers halb so lang ist. Temperaturbedingte Frequenzdrift in Oszillatoren kann auch zu langsamen Abweichungen führen. In lauten Kanälen kann Intersymbolinterferenz dazu führen, dass die ansteigende oder abfallende Flanke eines Bits in das nächste Bitintervall übergeht, besonders bei hohen Raten, was die Signal-zu-Rausch-Margin verschlechtert.