Digitale und analoge Modulationsverfahren

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1 Digiale und analoge Modulaionsverfahren Der Auor Prof. Dr.-ng. Diemar Rudolph lehre an der Fachhochschule der Deuschen Bundespos Berlin analoge und digiale Überragungsechnik, Digiale Signalverarbeiung, Regelungsechnik und Mobilfunkechnik. Sei 1983 beschäfig er sich mi der digialen Überragung im Rundfunk. Derzei is er beim TT BH (nsiu für Bildung und Hochschulkooperaion der Telekom Training) beschäfig. Die Verfahren der digialen und analogen Modulaion begegnen jedem echnisch neressieren, und es kann beim Sudium der Lieraur leich vorkommen, dass die Bezeichnungen hierfür unerschiedlich sind und die Übersich dabei verloren geh. Darüber hinaus sind elemenare Kennnisse über die Modulaionsverfahren von enormer Bedeuung zum Versändnis der in der Nachrichenechnik exisierenden Sende-, Empfangs- und Überragungsanlagen. Hierfür is eine genaue Unerscheidung der Verfahren unerlässlich. Zu Beginn der Enwicklung der Digialechnik gab es eine vollsändige Trennung der analogen Welen von den digialen Welen. Die Unerschiede bei den Signalen lassen sich wie folg charakerisieren: Analoge Signale sind für alle Zeipunke definier. Ein wichiges Krierium für analoge Signale is deren Spekralvereilung und Bandbreie. Digiale Signale sind nur zu den Abas- oder Takzeipunken definier. Wichig für digiale Signale is die eindeuige Zuordenbarkei zu logischen 1 - und - Zusänden. Diese unerschiedlichen Blickwinkel führen dazu, dass sich in jeder dieser Welen nahezu unabhängig voneinander Bezeichnungen herausbildeen, die für gleiche oder ähnliche physikalische Vorgänge unerschiedliche und dami in manchen Fällen auch widersprüchliche und irreführende Namen verwenden. Dies riff insbesondere für die 1 Siehe hierzu den Beirag Wechselsromberechnungen mi komplexen Größen, Unerrichsbläer Nr. 6/1995, S. 366 ff. Modulaionsverfahren zu, welche hier im Überblick beschrieben werden. 1 dealisiere analoge und digiale Signale n der Analogechnik wird mi zeiund werkoninuierlichen Signalen gearbeie. Die Sinusschwingungen oder die Cosinusschwingungen sind der dealypus eines Signals. Mi Hilfe dieser Signale lassen sich lineare Nezwerke (hier: Schalkreise) beschreiben, wovon beispielsweise die komplexe Wechselsromrechnung 1 Gebrauch mach. Bezogen auf die Spekralvereilung (Spekrum) haben Sinus und Cosinus nur eine einzige Linie (bei posiiven Frequenzen). Diese Schwingungsformen kommen dami (heoreisch) mi der minimal möglichen Bandbreie B bei einer Überragung aus. n der Digialechnik exisieren zeiund werdiskree Signale, und der Das Thema im Überblick Dieser Beirag verhilf zu einer besseren Unerscheidung der exisierenden Verfahren der digialen und analogen Modulaion. Beginnend mi den Eigenschafen der idealen analogen und digialen Signale wird anschaulich der Übergang von der analogen zur digialen Modulaion gezeig. Die Eingriffsmöglichkeien am verwendeen HF- Träger sind auf Ampliuden- und Winkelmodulaion beschränk und es können demzufolge alle digialen Verfahren diesen Modulaionsaren zugeordne werden. Eine Klassifizierung is dami wesenlich einfacher. Blockschalungen verhelfen zur Kennnis der echnischen Realisierung der Modulaoren. 54 Unerrichsbläer Jg. 56 9/23

2 dealypus eines (binären) Signals beseh aus einer recheckförmigen Zeifunkion, besehend aus 1 - und -Bis, die in zufälliger Weise aufeinander zu folgen scheinen. Von einer solchen Zeifunkion läss sich bei mangelnder Kennnis der genauen Abfolge der 1 - und - Bis unmielbar keine Spekralvereilung besimmen. Hier is ein Umweg über die so genanne Auokorrelaionsfunkion 2 und die spekrale Leisungsdiche zu wählen. Begnüg man sich jedoch mi der Hüllkurve 3 der gesuchen Spekralvereilung, so gewinn man diese aus der Form eines einzelnen 1 - Bis. Dami ha man den wohl bekannen Zusammenhang von recheckförmiger Zeifunkion () und sin(x)/x-spekralvereilung 4. Hieraus geh hervor, dass die Bandbreie B dieses idealen digialen Signals gegen unendlich (B ) geh. Überragungskanäle sowie Überragungssyseme haben grundsäzlich eine begrenze Bandbreie B. Deshalb sind für eine Überragung ideale digiale Signale nich verwendbar. Abhilfe schaff nur, das digiale Signal geeigne zu verrunden. Dami wird aus einem reinen Digialsignal ein analoges Signal mi (auf einfache Weise) digial auswerbaren Eigenschafen. 2 Bezeichnungen für digiale Modulaionsverfahren Die Bezeichnungen für digiale Modulaionsaren sammen aus deren Eigenschafen zu den Abaszeipunken auf der Empfängerseie. Hierbei wird jeweils die Eigenschaf benann, die sich von Abaszeipunk zu Abaszeipunk im Empfangssignal geänder haben kann: Phase, Frequenz, Ampliude oder Kombinaionen daraus. Die wichigsen hierbei verwendeen Begriffe sind: = Phase Shif Keying = Frequency Shif Keying = Ampliude Shif Keying QAM = Quadraure Ampliude Modulaion A = Ampliude Phase Shif Keying C = Coninuous Phase Modulaion MSK = Minimum Shif Keying GMSK = Gaussian Minimum Shif Keying CP = Coninuous Phase T = Tamed Frequency Modulaion Keying bedeue (Um-)asen, und dies is ein deulicher Hinweis darauf, dass die digiale Modulaion nur zu den Abaszeipunken berache wird. Daher geh aus diesen Bezeichnungen meis nich hervor, was zwischen den Abaszeipunken mi dem Signal passier. 3 Eingriffsmöglichkeien in den Hochfrequenz-Träger Modulaion bedeue, einem hochfrequenen Träger (z. B. der Zwischenfrequenz) eine nformaion u N () aufzuprägen. Der hochfrequene Träger is im Allgemeinen eine Cosinusschwingung. u Tr () = Û Tr cos{ ()} = Û Tr cos(ω Tr + ) (1) Es gib somi genau drei Möglichkeien, die Parameer dieses Trägers durch ein Nachrichensignal u N () zu beeinflussen: Ampliude Û Tr Û Tr { u N ()} Ampliudenmodulaion Frequenz Ω Tr Ω Tr { u N ()} (2) Frequenzmodulaion Phase {u N ()} Phasenmodulaion Um zu erkennen, bei welcher der genannen digialen Modulaionsaren in welchen Parameer der Trägerschwingung eingegriffen wird, werden zunächs die (klassischen) analogen Modulaionsverfahren kurz berache und deren charakerisische Eigenschafen herausgearbeie. 3.1 Ampliudenmodulaion Bei der Ampliudenmodulaion gib es folgende Varianen, die in Bild 1 dargesell sind: Û{u N ()} = k AM [u + u N ()] : AM (Ampliudenmodulaion) Û{u N ()} = k u N () : (Doppel-Seienband-Modulaion) (3) Ampliudenmodulaion Der Fakor k AM is die Modulaorkonsane für AM. Die Spannung u besimm die Ampliude des HF- (Hochfrequenz-)Trägers. Die Nachrichenspannung u N () ri bei AM als obere und (inverier) als unere Hüllkurve auf. Die AM kann daher miels eines Hüllkurven-Deekors demodulier werden (asynchrone Demodulaion). Die AM wird nich zur Überragung von Digialsignalen verwende. Doppel-Seienband-Modulaion Der Fakor k is die Modulaorkonsane für. Die ha keinen HF-Träger. Die Nachrichenspannung u N () ri bei als Hüllkurve der Hochfrequenz auf. Die obere und unere Hüllkurve überschneiden sich, wodurch Phasensprünge im hochfrequenen Signal ensehen. Zu beachen sind die Phasensprünge mi dem Wer von π (18 ) bei der an den Sellen, wo die Nachrichenspannung u N () das Vorzeichen wechsel (s. die Pfeile in Bild 1). Diese Eigenschaf der wird für die (digiale) Daenüberragung benuz: -Phase ensprich logisch Phase ensprich logisch AM u N () u () u AM () U Tr Ampliude Modulaion Doppel-Seienband Modulaion Auokorrelaionsfunkion: Zur Überprüfung der Ähnlichkei zweier Signale verwende man die so genannen Korrelaionsfunkionen, bei denen die Signale um eine besimme Zeidifferenz gegeneinander verschoben werden. Bei der Auokorrelaionsfunkion wird beispielsweise die Suche nach einem bekannen Signal in einem verrauschen Empfangssignal ermöglich, indem das gleiche Signal zeiverschoben eingesez wird. Hüllkurve: m Zeibereich die veränderliche Ampliude einer modulieren Schwingung. Hier: Die im Frequenzbereich genau dem Kurvenverlauf, der durch die Spekrallinien gebilde wird, folgende Linie. Siehe hierzu den Beirag Spekren periodischer Zeifunkionen, Unerrichsbläer Nr. 2/22, S. 7 ff. Unerrichsbläer Bild 1: Beispiel für Doppel-Seienband-Modulaion () und Ampliudenmodulaion (AM) Unerrichsbläer Jg. 56 9/23 55

3 u N () d d du N () d u N () u N ()d Frequency Modulaion Phase Modulaion Unerrichsbläer {u N ()} = k u N (): (Phasenmodulaion) d {u N ()}/d = k u N (): (Frequenzmodulaion) (4) Die Konsanen k, k in Gleichung (4) sind die Modulaorkonsanen für und. Die Winkelmodulaionen haben folgende Eigenschafen: Bild 2: Erzeugung einer miels -Modulaor und einer miels -Modulaor Bild 3: Schwingungsformen von und (erzeug mi -Modulaor) Die ensprechende digiale Modulaion wird dann jedoch als Phasen-Umasung, Phase Shif Keying (), bezeichne. Die Ähnlichkei im Namen führ häufig zu Verwechslungen mi (echer) Phasenmodulaion (), zumal in der angelsächsischen Lieraur of auch als phase modulaion bezeichne wird. Die digiale -Modulaion is deshalb keine Phasen- Modulaion im überragungsechnischen Sinne, sondern eine Doppel-Seienband-Modulaion () mi unerdrückem HF-Träger. Charakerisisch für eine Ampliudenmodulaion sind die äquidisanen (im gleichen Absand liegenden) Nulldurchgänge der modulieren hochfrequenen Schwingung. Dies folg daraus, weil per Definiion hier nur in die Ampliude, nich aber in die Frequenz oder in die Phase des Hochfrequenz-Trägers eingegriffen wird. Durch diese äquidisanen Nulldurchgänge der modulieren Schwingung vereinfach sich bei einer digialen Überragung die empfangsseiige Träger-Rückgewinnung. 3.2 Winkelmodulaion Bei der Winkelmodulaion gib es zwei voneinander abhängige Möglichkeien: Da sich d ()/d änder, wenn sich () änder, reen Phasenmodulaion und Frequenzmodulaion immer gleichzeiig auf. Man kann daher mi Hilfe eines Phasenmodulaors auch eine erzeugen und miels eines Frequenzmodulaors eine. Dafür muss nur das Nachrichensignal u N () inegrier (negral über die Zei) bzw. differenzier (Ableiung nach der Zei) werden (Bild 2). Die und die reen also immer gemeinsam auf, weshalb diese auch mi Winkel- Modulaionen bezeichne werden. Die Unerscheidung im Namen ( und ) zeig nur, welche Größe der Nachrichenspannung proporional is, wie in Glei- m() 2 x dm() d m() dm() d (a) 2. (c) (a) (c) 99,9 1,1 MHz MHz 1, MHz (b) (d) (b) (d) Unerrichsbläer Verwendee Abkürzungen AM A CP C D/A-Wandler D GMSK Ampliudenmodulaion Ampliude Phase Shif Keying Ampliude Shif Keying Coninuous Phase Coninuous Phase Modulaion Digial/Analog-Wandler Digial Phase Modulaion Doppel-Seienband- Modulaion Frequency Shif Keying Frequenzmodulaion Gaussian Minimum Shif Keying HF Hochfrequenz /Q-Komponene n-phasen-/quadraur-phasen- Komponene MSK Minimum Shif Keying NCO Numerically Conrolled Oscillaor PLL Phase Locked Loop Phasenmodulaion Phase Shif Keying QAM Quadraure Ampliude Modulaion Q Quadraur Doppel-Seienband- Modulaion T Tamed Frequency Modulaion VCO Volage Conrolled Oscillaor 56 Unerrichsbläer Jg. 56 9/23

4 chung (4) angeführ. Das Bild 3 zeig jeweils eine Frequenz- (b) und eine Phasenmodulaion (c) mi dem Ursprungssignal (a) und dem abgeleieen Signal (b). Demzufolge sind die Zeiverläufe wie in Bild 4 gezeig von (d) und (c) für eine cosinusförmige Nachrichenspannung (a, b) bis auf eine Phasenverschiebung gleich. Charakerisisch für eine Winkelmodulaion is die absolu konsane Ampliude der modulieren Schwingung. Auch das is wieder eine Selbsversändlichkei, denn es wird bei der Winkelmodulaion nur in den Winkel, aber nich in die Ampliude der Trägerschwingung eingegriffen. 4 Modulaor- Blockschalungen Die Blockschalungen zur Erzeugung der Modulaionsaren sind sehr hilfreich für den Vergleich zwischen den analogen und den digialen Modulaionsverfahren und für die Klassifizierung der digialen Modulaionsaren im überragungsechnischen Sinne. 4.1 Erzeugung der Nach der Gleichung (3) wird zur Erzeugung von das Nachrichensignal u N () mi dem Trägersignal cos(ω Tr ) muliplizier. Hierzu benöig man einen Muliplizierer, der in Bild 5 als dargesell is, der allerdings echnisch auf mehrere Aren realisierbar is: Analoger Muliplizierer (als inegrierer Schalkreis erhällich) Schalmodulaor mi anschließendem Bandpass-Filer zur Unerdrückung von harmonischen Frequenzen. Der Schalmodulaor wird auch als Ring-Modulaor bezeichne und in Diodenoder Transisorechnik realisier. Muliplizierender D/A-(Digial/ Analog-)Wandler 4.2 Erzeugung der Quadraur- (Q) Die Q is eine Erweierung von. Wird bei der das Nachrichensignal u N () mi einem Cosinus-Träger cos(ω Tr ) muliplizier, so sell die Q die Möglichkei dar, zwei voneinander unabhängige Nachrichensignale u () = () und u Q () = Q() mi zwei Trägern cos (Ω Tr ) und sin(ω Tr ) zu muliplizieren. Die beiden modulieren Schwingungen, die so ensehen, haben zwar die gleiche Mienfrequenz, sind jedoch zueinander orhogonal. Sie können daher empfangsseiig wiederum gerenn werden. Die Q gesae daher, im gleichen Frequenzband wie die die doppele Menge an nformaionen zu überragen. Das Blockschalbild des Quadraur-Modulaors (Bild 6) is dami unmielbar aus dem Blockschalbild des -Modulaors (s. Bild 5) zu versehen. Die meisen digialen Modulaionen werden miels Quadraur-Modulaor erzeug. Die - und Q-Symbole müssen zu diesem Zweck verrunde werden, was in Bild 6 durch den Block Digiale nerpolaion und Symbolformung geschieh. 4.3 Erzeugung von Winkelmodulaionen Nach Gleichung (4) wird in das Argumen des hochfrequenen Trägers, also in dessen Phase oder Frequenz, eingegriffen. nsgesam gib es zwei Möglichkeien, mi der nowendigen Genauigkei eine Winkelmodulaion zu erzeugen: Numerisch geseuerer Oszillaor (NCO = Numerically Conrolled Oscillaor) Quadraur--Modulaor mi Cosinus- und Sinus-Vorverzerrung des Nachrichen-Signals (Phasen-Signals) Erzeugung von Winkelmodulaion mi NCO Viele der für analoge Winkelmodulaionen eingesezen Schalungen arbeien für Anforderungen bei der digialen Modulaion nich präzise genug, wie beispielsweise die Beeinflussung der Frequenz über Kapaziäs-Dioden, wie sie bei span- Q A QAM Q Digial nerpolaor: Symbol- Shaping 9 Ampliude Phase Shif Keying Doppel-Seienband Modulaion Quadraure Ampliude Modulaion Quadraur Doppel-Seienband Modulaion u N () cos(ω Tr ) sin(ω Tr ) (a) (b) (c) (d) u N ()cos(ω Tr ) cos(ω Tr ) Doppel-Seienband Modulaion + Q A QAM Unerrichsbläer Unerrichsbläer Bild 4: - und - Zeiverläufe für cosinusförmiges Nachrichensignal Bild 5: Blockschalbild zur Erzeugung von Bild 6: Blockschalbild zur Erzeugung von Q Unerrichsbläer Unerrichsbläer Jg. 56 9/23 57

5 Bild 7: Blockschalbild eines NCO (Bild 8). Diese Zerlegung gil für beliebig große Phasenauslenkung, also auch für π (18 ). -Phase Regiser Adder Phase Accumulaor Lach Clock Sine Lookup Table Oupu Unerrichsbläer Da der Phasenwinkel bei der (ensprechend dem Nachrichensignal) zeiabhängig is, wird er als () geschrieben. Dami gil: u () = Û Tr cos{ ()} n-phase (5) u Q () = Û Tr sin{ ()} Quadraur Phase Bild 8: Zerlegung eines Pendelzeigers in seine n-phasen - und Quadraur - Komponene Q im Die Größen u () und u Q () sind die Ampliuden einer Cosinus-Spannung (n-phase) und einer Sinus- Spannung (Quadraur Phase). Dami ergib sich das folgende Blockschalbild für einen Phasen-Modulaor, der sich mi Hilfe der Digialechnik realisieren läss (Bild 9). Asin[ ()] A () Acos[ ()] re Das Blockschalbild des Quadraur Phasen-Modulaors unerscheide sich von dem des Quadraur - Modulaors (s. Bild 6) in folgenden Punken: im maginäreil re Realeil Unerrichsbläer Beide Zweige werden vom gleichen Nachrichensignal gespeis. Das Nachrichensignal wird im -Zweig ensprechend cos( ) und im Q-Zweig enspechend zu sin( ) vorverzerr. Bild 9: Blockschalbild eines Quadraur Phasen- Modulaors cos( ) Die beiden Blocksrukuren des Quadraur-Phasen-Modulaors und des Quadraur-Doppel-Seienband- Modulaors sollen daher nich verwechsel werden. 5 Vergleich der digialen und analogen Modulaionsverfahren () Phase Modulaor sin( ) Phase Modulaion cos (Ω Tr ) sin (Ω Tr ) + Unerrichsbläer Bei der Namensgebung für die digialen Modulaionsverfahren wurde das Digialsignal als nich verrunde unersell. Dies wird als Tasung bezeichne. Dami ergeben sich zunächs folgende formale Gleichsezungen der Modulaionsverfahren, die bei unkriischer Anwendung eine Quelle von Missversändnissen sein können. nungsgeseueren Oszillaoren (Volage Conrolled Oscillaor = VCO) üblich sind. Für digiale und wird sa dessen der numerisch geseuere Oszillaor (NCO) verwende. Das Bild 7 zeig die Blocksrukur eines NCO. Das Herzsück eines NCO is eine Look-Up-Tabelle, in der die Süzwere der Cosinus- oder Sinus-Schwingung in ausreichender Anzahl abgeleg sind. Für eine gewünsche Frequenz wird im Phase Accumulaor eine ensprechende Schriweie eingesell. Über das -Phasen-Regiser wird die Phase modulier Quadraur Phasen- Modulaor mi Cosinus- und Sinus-Vorverzerrung Zur Herleiung des Blockschalbildes zu diesem Winkel-Modulaor geh man vom Pendelzeiger-Diagramm der / aus und zerleg die Pendelbewegung in eine -Komponene (n-phase) und in eine 9 -Komponene (Quadraur) Doppel-Seienbandmodulaion Ampliudenasung Frequenzmodulaion Frequenzumasung Phasenmodulaion Phasenumasung n Bild 1 sind diese Bezeichnungen für die Modulaionsverfahren für ein nich verrundees digiales Signal dargesell. Auf Grund dieser Darsellung können die Modulaionen mi dem Träger (a) auch wie folg ensanden sein: (b): Mi Hilfe eines Muliplizierers oder eines Schalers 58 Unerrichsbläer Jg. 56 9/23

6 (c): Mi Hilfe eines Frequenzmodulaors, mi der Nebenbedingung, dass er eine Modulaorkonsane k von genau der Größe ha, dass immer eine volle Anzahl Halbschwingungen der jeweiligen Frequenz in die Bibreie pass. (d): Mi Hilfe eines Phasenmodulaors, mi der Nebenbedingung, dass er eine Modulaorkonsane k von genau der Größe ha, dass jeweils ein Phasensprung von exak π (18 ) erfolg. a) u d u Tr T 2T 3T c) Frequenzsprung Mi diesen zusäzlichen Nebenbedingungen und der Unersellung eines recheckförmigen Daensignals sind die überragungsechnischen und die digialechnischen Definiionen der Modulaionen bisher anscheinend noch idenisch. b) Ampliudensprung d) Phasensprung Unerrichsbläer Bei der Daenüberragung wird jedoch kein unipolares Signal verwende (s. Bild 1), sondern ein bipolares Daensignal wie in Bild 11 (a). Die moduliere Schwingung ( oder, b) sieh nun asächlich genauso aus wie die. Als Folge davon wird sie in der digialen Überragungsechnik auch als bezeichne. Bei den Nebenbedingungen gib es aber einen wesenlichen Unerschied: a) Ampliude Shif Keying Frequency Shif Keying Phase Shif Keying u d Bild 1: Signalverläufe bei Ampliuden-, Frequenz-, und Phasen(um)asung (unipolares Daensignal) Bei einer sind die Phasensprünge immer exak π (18 ) Die Unerschiede werden noch deulicher, wenn man ein verrundees und kein recheckförmiges Daensignal berache (Bild 12). Hier wird nich mehr gease. Das -Signal ha keine konsane Hüllkurve, aber äquidisane Nulldurchgänge der Trägerschwingung. Es gib Phasensprünge von exak π (18 ). Ampliuden- Sprünge reen nich auf. Das -Signal ha eine konsane Hüllkurve, jedoch keine äquidisanen Nulldurchgänge. Phasen- Sprünge reen nich auf. Man erkenn hier deulich die unerschiedlichen Blickwinkel in der Berachung von analoger und digialer Überragungsechnik in Bezug auf das moduliere Signal: Digiale Überragungsechnik Das Signal is nur zu den Abaszeipunken definier. Die digiale nformaion soll möglichs einfach aus dem analogen b) Phasensprung π Ampliude Shif Keying Doppel-Seienband Modulaion Zeiverlauf zurückgewonnen werden können. Änder der HF-Träger zu den Abaszeipunken seine Phase, wird die zugehörige Modulaion als bezeichne. Änder der HF-Träger zu den Abaszeipunken seine Frequenz, wird die zugehörige Modulaion als bezeichne. Änder der HF-Träger zu den Abaszeipunken seine Ampliude, wird die zugehörige Modulaion bezeichne. Änder der HF-Träger zu den Abaszeipunken seine Ampliude sowie seine Phase, so wird die Unerrichsbläer Modulaion QAM oder A bezeichne. Analoge Überragungsechnik Das Signal is zu allen Zeipunken definier. Ha das Signal Schwankungen in der Hüllkurve und äquidisane Nulldurchgänge, lieg eine AM oder vor. Ha das Signal eine konsane Hüllkurve und keine äquidisanen Nulldurchgänge, lieg eine Winkelmodulaion ( oder ) vor. Ha das Signal keine konsane Hüllkurve und keine äquidisan- Bild 11: mi bipolarem Daensignal is eine Unerrichsbläer Jg. 56 9/23 59

7 u d Bild 12: Doppel-Seienband-Modulaion () und Phasenmodulaion () bei verrundeem Daensignal Bild 13: Hochfrequenz- Bandbreie von und / Phasensprung π Phasenübergang Doppel-Seienband Modulaion Phase Modulaion Es unerscheiden sich einerseis und / andererseis auch ganz wesenlich in der HF-Bandbreie. Während die nur die doppele NF-Bandbreie Bandbreie des verrundeen Nachrichensignals (Daensignals) benöig, ha die Winkelmodulaion eine HF-Bandbreie B HF, die von der Sigen Nulldurchgänge, lieg in der Regel eine Quadraur-Doppel- Seienband-Modulaion (Q) vor. Wesenliches Krierium is die Bandbreie des modulieren Signals. Daher muss das modulierende Signal immer verrunde oder mi anderen Woren: bandbegrenz sein. 5.1 Überragungsechnische Eineilung der digialen Modulaionen Auf Grund ihrer überragungsechnischen Eigenschafen kann folgende Eineilung der digialen Modulaionen vorgenommen werden: Unerrichsbläer Doppel-Seienbandmodulaionen ( und Q) Alle -Verfahren: 2, 4, 8, Alle QAM-Verfahren: 4QAM, 16QAM, 32QAM,, 512QAM Alle A-Verfahren:, 16A, 64A, Frequenzmodulaionen () Zur Daenüberragung wird nur (und keine ) verwende, obwohl als Bezeichnung dafür Digial Phase Modulaion (D) üblich is. Alle -Verfahren:, CP Alle C-Verfahren (Coninuous Phase Modulaion): C, T Alle MSK-Verfahren (Minimum Shif Keying): MSK, GMSK Diese Eineilung läss sich auch ganz einfach mi Hilfe der Blockschalbilder für die zugehörigen Modulaionsverfahren erkennen: -Verfahren: Muliplizierer oder /Q-Muliplizierer (Quadraur-Modulaor) /-Verfahren: PLL 5 -Schalkreise (NCO) oder /Q-Muliplizierer mi Cosinus- und Sinus-Vorverzerrung (Quadraure- Phase-Modulaor) 5 PLL: Abk. Phase Locked Loop; PLL- Schalungen kommen in der Nachrichenverarbeiung und in digialen Sysemen vor. Mi Hilfe einer PLL-Schalung, d. h. einem Phasenregelkreis, kann beispielsweise die Frequenz eines Oszillaors mi einer vorgegebenen Sollfrequenz synchronisieren. nalampliude f N abhäng (Bild 13). Der (Kreis-)Frequenzhub beräg: Ω = k Û N Ω = k Û N N für für (6) Für die HF-Bandbreie der Winkelmodulaionen gil: 2π B HF 2( Ω + 2 N ) 6 Schlussberachung Die moderne Kommunikaionsechnik is ohne die Digialechnik nich mehr vorsellbar. Den Modulaionsaren komm deshalb eine besondere Bedeuung zu. Die wichigsen Anwendungen der verschiedenen Modulaionsverfahren finde man u. a. in der Mobilfunkkommunikaion, in der Rundfunkechnik (Lang-, Miel-, Kurzwellenrundfunk) im UKW-Hörfunk, im digialen und erresrischen Fernsehen, beim Digial Audio Broadcasing (DAB), bei der Mehrfachausnuzung von Telefonkabeln, in der Fernmess- und Fernwirkechnik und bei Videoaufzeichnungen auf Band. (Ge) Lieraurhinweise [1] Lehrbuch der Fernmeldeechnik, 5. Auflage, Schiele & Schön [2] Lahi, B. P.: Modern Digial and Analog Communicaion Sysems. Haul- Saunders [3] Haykin, S.: Analog & Digial Communicaions, Wiley [4] Sremler, G. F.: nroducion o Communicaion Sysems, 3. Auflage, Addison Wesley 199. / Ω HF 2 π B HF Ω HF Ω Ω HF 2 π B HF Ω HF + Ω Unerrichsbläer Doppel-Seienband Modulaion Frequency Modulaion Phase Modulaion 51 Unerrichsbläer Jg. 56 9/23