Folge uns

Folge uns auf Facebook Folge uns auf Twitter Folge uns auf Google Abonniere unseren RSS-Feed Abonniere unseren Newsletter

Das Buch zu dieser Webseite

KommunikationstechnikFibel

Die Kommunikationstechnik-Fibel

Käufer der Kommunikationstechnik-Fibel Kundenmeinung:
Die Kommunikationstechnik-Fibel ist sehr informativ und verständlich. Genau das habe ich schon seit langem gesucht. Endlich mal ein Buch, das kurz und bündig die moderne Informationstechnik beleuchtet.

Kommunikationstechnik-Fibel
jetzt bestellen!

 

Die Kommunikationstechnik-Fibel ist im iBookstore erhältlich

Die Kommunikationstechnik-Fibel für Amazon Kindle erhältlich

Kommunikationstechnik-Fibel als eBook von Google Play Store

Kommunikationstechnik-Fibel als PDF-Datei ohne DRM

Das Buch zu dieser Webseite

Netzwerktechnik-Fibel

Die Netzwerktechnik-Fibel

Käufer der Netzwerktechnik-Fibel Kundenmeinung:
Die Netzwerktechnik-Fibel ist sehr informativ und verständlich. Genau das habe ich schon seit langem gesucht.

Netzwerktechnik-Fibel
jetzt bestellen!

 

Die Netzwerktechnik-Fibel ist im iBookstore erhältlich

Die Netzwerktechnik-Fibel für Amazon Kindle erhältlich

Die Netzwerktechnik-Fibel bei Google Play erhältlich

Netzwerktechnik-Fibel als PDF-Datei ohne DRM

Modulation / Modulationsverfahren

Ein großes Anwendungsgebiet in der Nachrichtentechnik ist die Signalübertragung. Es geht darum, wie man viele Informationen möglichst verlustfrei über einen Übertragungsweg übertragen kann. Bei der Übertragung verschiedener Signale auf dem selben Übertragungsweg ist eine Signalaufbereitung vor der Signalübertragung notwendig. Dafür werden Modulationsverfahren eingesetzt, um Informationen und Daten so in elektrische Signale umzuwandeln, dass sie für die Übertragung geeignet sind.

Modulation ist:

Ein Modulationsverfahren beschreibt, wie Daten abgebildet werden müssen, damit sie auf einem Kabel oder über die Luft übertragen werden können.

Wie funktioniert Modulation?

Jedes elektrische Signal hat drei Merkmale (Signalparameter): Amplitude, Frequenz und Phase (Polung). Bei der Modulation wird einer oder mehrere dieser Signalparameter (des Trägersignals) durch das Informationssignal verändert bzw. moduliert. Das Informationssignal, das auch als Modulationssignal bezeichnet wird, wird dem Trägersignal aufgedrückt. Dabei ändert sich die Signalform.
Modulationsverfahren
Einfache Modulationsverfahren verändern den Signalparameter nur einmal pro Übertragungsschritt. Bei digitalen Informationssignalen pendelt das Signal im einfachsten Fall nur zwischen zwei Zuständen. Dabei wird pro Übertragungsschritt (Symbol) ein Bit übertragen.
Komplexere Modulationsverfahren ändern die Signalmerkmale mehrmals pro Schritt (Symbol). Dabei wird pro Symbol mehr als ein Bit übertragen. Andere Modulationsverfahren kombinieren mehrere Modulationsverfahren miteinander. Die Modulationsdichte steigt. Dadurch können pro Übertragungsschritt mehr Daten übertragen werden. Die Folge davon ist, dass mit zunehmender Modulationsdichte die Empfindlichkeit des modulierten Signals gegenüber Störungen zunimmt. Die Modulationsverfahren unterliegen physikalischer Grenzen.

Mathematisch gesehen ist die Modulation eine Multiplikation von Träger- und Informationssignal. Die Funktion wird von einem Modulator, der auch als Mischer (engl. Mixer) bezeichnet wird, vorgenommen. Den Modulator gibt es als Funktion, Bauteil oder diskrete Schaltung.
Um Träger- und Informationssignal zusammenzuführen, werden die Signale schaltungstechnisch addiert. Dann wird dieses Signal (lineare Frequenz) in ein Signal mit einer nichtlinearen Frequenz umgewandelt. Im einfachsten Fall wird das von der Basis-Emitter-Strecke eines Transistors erledigt. Da diese Diodenstrecke nichtlinear ist (Diodenkennlinie), entsteht ein moduliertes Signal, das weitere Frequenzen enthält, die im Ursprungssignal nicht enthalten sind.
Um die Wirksamkeit und Effizienz zu erhöhen, werden Modulationsverfahren miteinander kombiniert. Ein typisches Beispiel ist die Pulscodemodulation (PCM), bei der die Pulsamplitudenmodulation (PAM) die Vorarbeit macht. Möglich ist auch die Kombination aus Amplitudenmodulation (AM) und Phasenmodulation (PM), was als Quadraturamplitudenmodulation (QAM) bezeichnet wird.

Demodulation

Demodulation
Da es bei der Signalübertragung neben dem Sender (S) auch einen Empfänger (E) gibt, muss das modulierte Signal auch wieder ins Ursprungssignal zurückgewandelt werden. Diesen Vorgang nennt man Demodulation. Im einfachsten Fall kann mit einem Filter das Ursprungssignal wieder hergestellt werden. Bei den meisten modernen Modulationsverfahren ist der Vorgang der Modulation deutlich komplexer.

Einteilung der Modulationsverfahren

Es gibt verschiedene Modulationsverfahren. Ihre Einteilung erfolgt anhand des Trägersignals. Grundsätzlich unterscheidet man zwischen zeitkontinuierlichen und zeitdiskreten Trägersignalen.
Ein zeitkontinuierliches Trägersignal hat eine sinusförmige Signalform. Ein zeitdiskretes Trägersignal hat eine rechteckförmige periodische Signalform.
Es gibt auch noch die Einteilung in analoge und digitale Modulationssignale (Informationssignal). Analoges Modulationssignal bedeutet, dass das Informationssignal eine typisch analoge sinusförmige Signalform hat. Digitales Modulationssignal bedeutet, dass das Informationssignal eine typisch digitale recheckförmige Signalform hat.

Modulationsverfahren mit zeitkontinuierlichen Träger

Modulationsverfahren mit zeitdiskreten Träger

Digitale Modulationsverfahren

Bei der analoge Signalübertragungen, neigt das ursprüngliche Signal dazu, im Rauschen und Knacksen unterzugehen. Digitale Modulationsverfahren digitalisieren das analoge Signal und bilden es als kodierte Information in Form von "Symbolen" ab. Ein Symbol steht für ein Bit oder für eine Bitfolge. Eine digitale Signalübertragung zeigt keinerlei Qualitätseinbußen, bis das systembedingte Signal/Rauschverhältnis (S/N) zu schlecht wird. Das erkennt man daran, dass es erst zu Aussetzern und im schlimmsten Fall die Übertragung komplett zum Erliegen kommt.

Weitere verwandte Themen:

Die Kommunikationstechnik-Fibel

Die Kommunikationstechnik-Fibel ist im iBookstore erhältlich Die Kommunikationstechnik-Fibel für Amazon Kindle erhältlich