A · Kapitel 10 · Einheit 3

Mehrwertige Verfahren

Viele digitale Modulationsverfahren verwenden mehr als zwei Symbole. Anstelle von nur zwei Amplituden (klein und groß) funktioniert Amplitudenumtastung auch mit vier oder noch mehr unterschiedlichen Amplituden, also beispielsweise $25 %$, $50 %$, $75 %$, $100 %$ des Maximums. So lassen sich zwei oder mehr Bits zu einem Symbol zusammenfassen und gleichzeitig übertragen.

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<p>Kurze Zusammenfassung: Diagramm mit der Überschrift "4ASK", das ein durchgehendes Sinussignal zeigt, dessen Amplitude in vier aufeinanderfolgenden Abschnitten von links nach rechts zunimmt.</p>
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<p>Detaillierte Beschreibung: Links ein senkrechter schwarzer Achspfeil nach oben mit der Beschriftung "U" und kleinen, unbeschrifteten Ticks; eine durchgehende schwarze waagerechte Achse mit Pfeil nach rechts ist mit "t" beschriftet und bildet gleichzeitig die Nulllinie. Eine hellblaue, feine Sinuskurve verläuft über die gesamte Breite; der Abstand der Wellen ist gleichmäßig, die Kurve ist um die Nulllinie symmetrisch. Drei dünne, senkrechte, graue Trennlinien unterteilen die Darstellung in vier gleich breite Zeitabschnitte, unter denen jeweils in grauen Kästchen die Texte "00", "01", "10" und "11" von links nach rechts stehen. In Abschnitt "00" ist die Sinusamplitude am kleinsten, in "01" etwas größer, in "10" nochmals größer und in "11" am größten. Farben: Achsen schwarz, Trennlinien grau, Kurve hellblau."></p>
 <figcaption>Abbildung A-10.3.1: Quaternäre Amplitudenumtastung (Quaternary Amplitude-shift Keying)</figcaption>
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<p>Dieses Prinzip lässt sich auch wieder auf die Frequenz- und Phasenumtastung übertragen. Eine einfache Phasenumtastung (Binary Phase-Shift Keying, BPSK) verwendet nur zwei verschiedene Phasenlagen und kann daher nur ein Bit gleichzeitig senden. Die Quadraturphasenumtastung (Quadrature Phase-Shift Keying, QPSK) hingegen nutzt schon vier verschiedene Phasenlagen ($0 °$, $90 °$, $180 °$ und $270 °$). QPSK überträgt somit zwei Bits in jedem Schritt.</p>
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Prüfungsfrage AE402

Was unterscheidet BPSK- und QPSK-Modulation?

Da bei Verfahren wie QPSK mehr als ein Bit pro Symbol übertragen wird, müssen wir mit den Einheiten aufpassen. Während wir in Hinblick auf den Datenstrom von einer Datenrate in $\bit/s$ sprechen, wird die Rate der Abfolge unterschiedlicher Symbole in Symbolen pro Sekunde mit der Einheit Baud notiert.

Prüfungsfrage AA104

Welche Einheit wird üblicherweise für die Symbolrate verwendet?

Lösung

Werden nur zwei Symbole verwendet und somit jedes Bit einzeln gesendet, entspricht die Symbolrate in Baud ($Bd$) der Datenrate in Bit pro Sekunde ($\bit/s$). Werden jedoch mehr Symbole verwendet und somit mehrere Bits gleichzeitig übertragen, ist die Datenrate höher als die Symbolrate. Für den Zusammenhang gilt, dass die Datenrate in $\bit/s$ gleich der Symbolrate in $Bd$ multipliziert mit der Anzahl der pro Symbol übertragenen Bits ist:

$C=R_\mathrm{S}\cdot n$

$C$ Datenübertragungsrate in $\bit/s$

$R_\mathrm{S}$ Symbolrate in $Bd$

$n$ Symbolgröße in $\bit/\text{Symbol}$

Prüfungsfrage AE405

Bei einem digitalen Übertragungsverfahren (z. B. RTTY) wird die Frequenz eines Senders zwischen zwei Symbolfrequenzen (z. B. 14072,43 kHz und 14072,60 kHz) umgetastet, so dass pro Symbol ein Bit (0 oder 1) übertragen werden kann. Die Symbolrate beträgt 45,45 baud. Welcher Datenrate entspricht das?

Prüfungsfrage AE406

Bei einem digitalen Übertragungsverfahren (z. B. FT4) wird die Frequenz eines Senders zwischen vier Symbolfrequenzen (z. B. 14081,20 kHz, 14081,40 kHz, 14081,61 kHz und 14081,83 kHz) umgetastet, so dass pro Symbol zwei Bit (00, 01, 10 oder 11) übertragen werden können. Die Symbolrate beträgt 23,4 baud. Welcher Datenrate entspricht das?