Nonreturn‐to‐Zero (NRZ)

(1)

Nonreturn‐to‐Zero (NRZ)

0 Hi

(2)

Multilevel‐Binary

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

0

0 0 1 0 0 1 1 0 0 0 1 1

(3)

Das Clocking‐Problem

00111010101000000000000000000000000000000000000000000 Daten

Signal Sender

Sampling Empfänger

Zeit

Clock‐Drift Zeit

Clock‐Synchronization

(4)

Biphase

0 1 0 0 1 1 0 0 0 1 1

Lo Hi

Lo

Hi

(5)

BER‐Vergleich

(6)

Scrambling am Beispiel GB8ZS

B = Gültiges Bipolar‐Signal V = Bipolar‐Code‐Violation

Polarität des vorigen Pulses Encoding von 00000000

– 0 0 0 – + 0 + –

+ 0 0 0 + – 0 – +

(7)

Encoding und Modulation

Digitale Daten auf Analogen Signalen

(8)

Amplitude‐Shift‐Keying (ASK)

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

_c

:

(9)

Binary‐Frequency‐Shift‐Keying (BFSK)

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

₁

und f

₂

:

Die Carrier‐Frequenz f

_c

:

(10)

Multiple‐FSK (MFSK)

Formal Signal s

_i

(t) für ites Signalelement

Frequenzen

f _c

f

_c

+ f

_d

f

_c

+ 5 f

_d

f

_c

‐ f

_d

f

_c

‐ 5 f

_d

…

f

_i

= f

_c

+ (2 i – 1 – M) f

_d

f

_c

= Carrier‐Frequenz f

_d

= Differenzfrequenz

M = Anzahl der Signalelemente L = Anzahl Bits pro Signal

(also M = 2

^L

) Minimal erlaubtes f

_d

, wenn Signale T Sekunden

dauern (ohne Beweis):

(11)

Binary‐Phase‐Shift‐Keying (BPSK)

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

_c

:

BPSK Differential BPSK (DPSK)

(12)

Quadrature‐Phase‐Shift‐Keying (QPSK)

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

_c

: Konstellationsdiagramm

0 /2



3/2

(13)

Offset‐QPSK (OQPSK)

(14)

Summation der I‐ und Q‐Signale

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

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

(15)

OQPSK vermeidet 180 Grad Phasensprünge

(16)

Quadrature‐Amplitude‐Modulation (QAM)

(17)

Konstellationsdiagramme im Detail

QAM‐16

QAM‐64

Anzahl Bits pro Symbol bei Verwendung von n‐Level ASK:

(18)

Benötigte Bandbreite bei fehlerfreiem Kanal

ASK und PSK:

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

FSK mit F = f

₂

– f

_c

= f

_c

– f

₁

:

MPSK: MFSK ohne Berücksichtigung von F :

(19)

Beispielplot der spektralen Effizienz

Spektrale Effizienz

MPSK

ASK und PSK FSK

^narrowband

(F »f_c)

MFSK

FSK

^wideband

L=2

L=4 L=8

L=2 L=4

L=8

(20)

Bitfehlerraten von MFSK und MPSK

M=Anzahl Signalelemente

(21)

Beispiele für Übertragungsmedien

(22)

Twisted‐Pair

Beispiel: 20m Cat‐5‐Patchkabel mit vier Kabelpaaren (RJ45‐Stecker)

(z.B. für Gigabit‐Ethernet)

Bildquelle: Andrew S. Tanenbaum, „Computer Networks“, Fourth Edition, 2003, http://de.wikipedia.org/wiki/Twisted‐Pair‐Kabel und William Stallings, „Data and Computer Communications“, Seventh Edition, 2004

Category‐3

Category‐5

Kategorie Bandbreite

Cat3 16 MHz

Cat5 100 MHz

Cat6 200 MHz

Cat7 600 MHz

(23)

Coaxial‐Cable

Bandbreite bis zu

1GHz

(24)

Glasfaser

Bildquelle: Andrew S. Tanenbaum, „Computer Networks“, Fourth Edition, 2003, und William Stallings, „Data and Computer Communications“, Seventh Edition, 2004

Nonreturn‐to‐Zero (NRZ)