Übertragungstechnik. Übertragungstechnik. Copyright Chr. Schaffer, Fachhochschule Hagenberg, MTD 1

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1 Übertragungstechnik Copyright Chr. Schaffer, Fachhochschule Hagenberg, MTD 1

2 Allgemeines Schema einer Nachrichtenübertragung Modulator Sender Störungen Strecke Nachrichtenquelle Nachrichtensenke Demodulator Empfänger Copyright Chr. Schaffer, Fachhochschule Hagenberg, MTD 2

3 Analoge und digitale Nachrichtenübertragung Eine Nachricht kann als analoges oder digitales übertragen werden. Übertragung in der ursprünglichen Frequenzlage (Basisband): Hierbei ist ein Übertragungskanal notwendig, der eine Übertragung der Frequenzen von Null oder nahezu Null bis zu einer Frequenz, die etwa gleich der maximalen frequenz bzw. der Bitrate ist, gestattet. Frequenzversetzte Übertragung: Hier wird durch das Basisband ein höherfrequentes Trägersignal beeinflusst, das dann übertragen wird. Diese Beeinflussung eines Trägers im Rhythmus des Nachrichtensignals nennt man Modulation. Es kann ein sinusförmiger Träger durch Ändern der Amplitude (Amplitudenmodulation), Frequenz (Frequenzmodulation) oder Phase (Phasenmodulation) mit dem Basisbandsignal moduliert werden. Das entstehende höherfrequente Frequenzband bezeichnet man als RF-Band (RF=Radio-Frequency). Copyright Chr. Schaffer, Fachhochschule Hagenberg, MTD 3

4 Schema einer digitalen Nachrichtenübertragung Copyright Chr. Schaffer, Fachhochschule Hagenberg, MTD 4

5 Vorteile der digitalen Übertragung: Übertragungsqualität wird in weiten Grenzen unabhängig von der Entfernung Vereinfachte Multiplexbildung Wirtschaftlichkeit Vereinfachtes Zusammenwirken mit digitalen Verfahren der Nachrichtenverarbeitung (z.b. Entzerrung mittels digitalem Filter) Integration von Diensten möglich (Sprache, Daten, Fax) Möglichkeit der Fehlerkorrektur; praktisch fehlerfreie Übertragung erreichbar Möglichkeit der Verschlüsselung (verbesserte Wahrung des Fernmeldegeheimnisses) Nachteile der digitalen Übertragung: Erhöhter Aufwand bei der Quellencodierung (A/D-Wandler) Erhöhter Bandbreitenbedarf Copyright Chr. Schaffer, Fachhochschule Hagenberg, MTD 5

6 Quellencodierung: Aufgabe der Quellenkodierung ist die Informationsextraktion aus dem Quellensignal mit dem Ziel, den Nachrichtenfluß der Quelle durch möglichst wenig Zeichen pro Zeiteinheit darzustellen. Dies geschieht durch das Weglassen von Irrelevanz- und durch Redundanzreduktion. Kanalcodierung: Die Kanalcodierung soll zur Informationsübertragung über den Kanal durch die Quellencodierung erhaltenen Codewörter so umcodieren, dass eine möglichst gute Anpassung an die Eigenschaften des Übertragungskanals mit möglichst unverfälschter Übertragung gegeben ist. Hierbei können durch das Hinzufügen von Redundanz zur quellencodierten Nachricht im Empfänger Übertragungsfehler korrigiert werden. Copyright Chr. Schaffer, Fachhochschule Hagenberg, MTD 6

7 Beispiel für Redundanzreduktion (CCITT-Faksimilie Übertragung) Übertragungsrate bei der Übertragung von A4-Vorlagen über Fernsprechleitungen R=9600/4800/2400 [bit/s]. Auflösung beträgt 1728 Bildpunkte pro Zeile, wobei pro mm 7,7 Zeilen vorhanden sind. Eine A4- Seite ist 297mm lang. --> Übertragungszeit von 7/14/28 Minuten für etwa 4, Bildpunkte pro A4-Seite. Um auf eine mittlere Übertragungszeit von etwa 1 Minute zu kommen, wird eine Lauflängencodierung vorgenommen. Die Codewörter für Black- und White-Lauflängen sind unterschiedlich. Lauflängen > 63 werden als Gruppen von Lauflängen zu je 64 übertragen. k=m*64 + n Die Größen m und n werden durch Makeup- bzw. Terminating-Codewörter übertragen. Jede Zeile beginnt mit einer weißen Lauflänge und endet mit einem EOL-Codewort. Fehlerhafte Zeilen können daran erkannt werden, daß die Zahl der Bildpunkte von 1728 abweicht. Eine solche Zeile wird dann durch die vorhergehende ersetzt. Copyright Chr. Schaffer, Fachhochschule Hagenberg, MTD 7

8 Copyright Chr. Schaffer, Fachhochschule Hagenberg, MTD 8

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10 200 W, 10 B, 10 W, 84 B, 884 W W 8W 10B 10W 64B 20B EOL Copyright Chr. Schaffer, Fachhochschule Hagenberg, MTD 10

11 Multiplextechnik Copyright Chr. Schaffer, Fachhochschule Hagenberg, MTD 11

12 Frequenzmultiplexverfahren (FDMA*) *Frequency-Division Multiplexing/Multiple Access Copyright Chr. Schaffer, Fachhochschule Hagenberg, MTD 12

13 S(f) δf B k K 1 K 2 K N f min f T1 f T2 f TN f max f f Bandbreite des Multiplexsignals B = f max -f min Schutzabstand δf Frequenzabstand f = B k +δf Copyright Chr. Schaffer, Fachhochschule Hagenberg, MTD 13

14 Zeitmultiplexverfahren (TDMA*) *Time-Division Multiplexing/Multiple Access Copyright Chr. Schaffer, Fachhochschule Hagenberg, MTD 14

15 S T,n t T R δt T T... Dauer des einem einzelnen Kanal zugeordneten Zeitschlitzes T R... Impulsrahmendauer (Rahmentaktzeit) δt... Schutzabstand Copyright Chr. Schaffer, Fachhochschule Hagenberg, MTD 15

16 Code-Division Multiple Access (CDMA) f Band Band Band Zeitschlitz1 Zeitschlitz2 Zeitschlitz3 t Copyright Chr. Schaffer, Fachhochschule Hagenberg, MTD 16