Formal: Signal s(t) für Carrier‐Frequenz f

Encoding und Modulation

Di it l D t f A l Si l

Digitale Daten auf Analogen Signalen

Amplitude‐Shift‐Keying (ASK)

Formal: Signal s(t) für Carrier‐Frequenz f

:

Binary‐Frequency‐Shift‐Keying (BFSK)

Formal: Signal s(t) für Carrier‐Frequenz Frequenzen f

und f

:

Die Carrier‐Frequenz f

:

Bildquelle: William Stallings, „Data and Computer Communications“, Seventh Edition, 2004

Multiple‐FSK (MFSK)

Frequenzen

f _c

f

+ f

f

+ 5 f

f

‐ f

f

‐ 5 f

…

…

Formal Signal s

(t) für ites Signalelement

f

= f

+ (2 i – 1 – M) f

f

= Carrier‐Frequenz f

= Differenzfrequenz

M  = Anzahl der Signalelemente Minimal erlaubtes f

, wenn Signale T Sekunden 

dauern (ohne Beweis):

dauern (ohne Beweis):

Binary‐Phase‐Shift‐Keying (BPSK)

BPSK Differential BPSK (DPSK)

Formal: BPSK‐Signal s(t) für Carrier‐Frequenz f

:

( )

Bildquelle: William Stallings, „Data and Computer Communications“, Seventh Edition, 2004

Quadrature‐Phase‐Shift‐Keying (QPSK)

Formal: QPSK‐Signal s(t) für Carrier‐Frequenz f

: Konstellationsdiagramm

/2

 0

3/2

3/2

Offset‐QPSK (OQPSK)

Bildquelle: William Stallings, „Data and Computer Communications“, Seventh Edition, 2004

Summation der I‐ und Q‐Signale

Carrier + Shifted = Phase /4 – Carrier + Shifted = Phase 3/4

Carrier – Shifted = Phase –/4 – Carrier – Shifted = Phase – 3/4

OQPSK vermeidet 180 Grad Phasensprünge

Bildquelle: William Stallings, „Data and Computer Communications“, Seventh Edition, 2004

Quadrature‐Amplitude‐Modulation (QAM)

Konstellationsdiagramme im Detail

QAM‐16

QAM‐64

A hl Bit S b l b i V d L l ASK

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

Benötigte Bandbreite bei fehlerfreiem Kanal

ASK und PSK: FSK mit F = f

– f

= f

– f

:

MPSK: MFSK ohne Berücksichtigung von F :

B ist die für die Übertragung benötigte Bandbreite in Hz

Beispielplot der spektralen Effizienz

L=8

MPSK L=2

L=4 L=8

ASK und PSK FSK 

(F ∼f_c)

L=2

Spektrale Effizienz

c

MFSK L=4

p

L=8

FSK 

L = Anzahl Bits pro Signalelement

Bitfehlerraten von MFSK und MPSK

Beispiele für Übertragungsmedien

Twisted‐Pair

Category‐3

Beispiel: 20m Cat‐5‐Patchkabel mit Category 3

Category‐5 p

vier Kabelpaaren (RJ45‐Stecker) (z.B. für Gigabit‐Ethernet) g y

Kategorie Bandbreite

Cat3 16 MHz

Cat3 16 MHz

Cat5 100 MHz

Cat6 200 MHz

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

Glasfaser

Beispiel:  p 50Gbps über 

100km

Glasfaser

Step‐Index‐Multimode p

Graded‐Index‐Multimode

Single‐Mode Single Mode

Bildquelle: William Stallings, „Data and Computer Communications“, Seventh Edition, 2004

Drahtlos

Gerichtet und Ungerichtet

Bildquellen: http://www.cisco.com/en/US/tech/tk722/tk809/technologies_tech_note09186a00807f34d3.shtml, http://mwrf.com/Articles/ArticleID/5488/5488.html und http://en.wikipedia.org/wiki/E‐plane_and_H‐plane

Zusammenfassung und Literatur

Zusammenfassung

• Übertragung von Bits mittels physikalischer Signale

• Basisband und Bandpass p

• Einfluss der Kanalbandbreite auf die Datenrate

• Einfluss von Kanalstörungen 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 

Literatur

[Stallings2004] William Stallings, „Data and

Computer Communications“, Seventh Edition,  p , , 2004

3 1 Concepts and Terminology 3.1 Concepts and Terminology 3.3 Transmission Impairments 3.4 Channel Capacity

3.A Decibels and Signal Strength g g

4.1 Guided Transmission Media

5 1 Digital Data Digital Signals

5.1 Digital Data, Digital Signals