Quadrature Amplitude Modulation (QAM)

Transkript

1 Quadrature Amplitude Modulation (QAM) Bildquelle: William Stallings, Data and Computer Communications, Seventh Edition, 2004 Grundlagen der Rechnernetze Physikalische Schicht 55

2 Konstellationsdiagramme im Detail QAM 16 QAM 64 Anzahl Bits pro Symbol bei Verwendung von n Level ASK: Bildquelle: Andrew S. Tanenbaum, Computer Networks, Fourth Edition, 2003 und Behrouz A. Forouzan, Data Communications and Networking, Fourth Edition, 2007 Grundlagen der Rechnernetze Physikalische Schicht 56

3 Benötigte Bandbreite bei fehlerfreiem Kanal ASK und PSK: FSK mit F = f 2 f c = f c f 1 : MPSK: MFSK ohne Berücksichtigung von F : B T ist die für die Übertragung benötigte Bandbreite in Hz R ist die Datenrate in bps 0 < r < 1 ist ein systemabhängiger Parameter L ist die Anzahl codierter Bits Grundlagen der Rechnernetze Physikalische Schicht 57

4 Beispielplot der spektralen Effizienz Spektrale Effizienz L=8 L=4 L=2 L=2 L=4 MPSK ASK und PSK FSK narrowband ( F ~ f c ) MFSK L=8 FSK wideband ( F >> R) Systemparameter: 0<= r <= 1 L = Anzahl Bits pro Signalelement Grundlagen der Rechnernetze Physikalische Schicht 58

5 Bitfehlerraten von MFSK und MPSK M=Anzahl Signalelemente Bildquelle: William Stallings, Data and Computer Communications, Seventh Edition, 2004 Grundlagen der Rechnernetze Physikalische Schicht 59

6 Beispiele für Übertragungsmedien Grundlagen der Rechnernetze Physikalische Schicht 60

7 Twisted Pair Category 3 Category 5 Beispiel: 20m Cat 5 Patchkabel mit vier Kabelpaaren (RJ45 Stecker) (z.b. für Gigabit Ethernet) Kategorie Cat3 Cat5 Cat6 Cat7 Bandbreite 16 MHz 100 MHz 200 MHz 600 MHz Bildquelle: Andrew S. Tanenbaum, Computer Networks, Fourth Edition, 2003, Pair Kabel und William Stallings, Data and Computer Communications, Seventh Edition, 2004 Grundlagen der Rechnernetze Physikalische Schicht 61

8 Coaxial Cable Bandbreite bis zu 1GHz Bildquelle: Andrew S. Tanenbaum, Computer Networks, Fourth Edition, 2003, und William Stallings, Data and Computer Communications, Seventh Edition, 2004 Grundlagen der Rechnernetze Physikalische Schicht 62

9 Glasfaser Beispiel: 50Gbps über 100km Bildquelle: Andrew S. Tanenbaum, Computer Networks, Fourth Edition, 2003, und William Stallings, Data and Computer Communications, Seventh Edition, 2004 Grundlagen der Rechnernetze Physikalische Schicht 63

10 Glasfaser Step Index Multimode Graded Index Multimode Single Mode Bildquelle: William Stallings, Data and Computer Communications, Seventh Edition, 2004 Grundlagen der Rechnernetze Physikalische Schicht 64

11 Drahtlos Bildquelle: William Stallings, Data and Computer Communications, Seventh Edition, 2004 Grundlagen der Rechnernetze Physikalische Schicht 65

12 Gerichtet und Ungerichtet Bildquellen: und plane_and_h plane Grundlagen der Rechnernetze Physikalische Schicht 66

13 Zusammenfassung und Literatur Grundlagen der Rechnernetze Physikalische Schicht 67

14 Zusammenfassung Übertragung von Bits mittels physikalischer Signale Basisband und Bandpass Einfluss der Kanalbandbreite auf die Datenrate Einfluss von Kanalstörungen auf die Datenrate Mehr Bits pro Signalelemente erhöht die Datenrate Mehr Bits pro Signalelemente erhöht die Fehlerrate Shannon Theorem als Obere Grenze der Datenrate Grundlagen der Rechnernetze Physikalische Schicht 68

15 Literatur [Stallings2004] William Stallings, Data and Computer Communications, Seventh Edition, Concepts and Terminology 3.3 Transmission Impairments 3.4 Channel Capacity 3.A Decibels and Signal Strength 4.1 Guided Transmission Media 5.1 Digital Data, Digital Signals 5.2 Digital Data, Analog Signals B.1 Fourier Series Representation of Periodic Signals Grundlagen der Rechnernetze Physikalische Schicht 69