13. Einführung und Grundbegriffe

Digitale Modulationsverfahren unterscheiden sich von analogen Modulationsverfahren durch die Eigenschaft, dass Datensymbole (wie beispielsweise Binärzeichen) in eine für die Eigenschaften des physikalischen Übertragungskanals (wie Funkfeld, Lichtwellenleiter oder Kabel) geeignete analoge Signalform umgewandelt werden. Analoge Signale (wie beispielsweise Audio- oder Videosignale) müssen zunächst digitalisiert werden. Bei analogen Modulationsverfahren werden analoge Signale ohne Digitalisierung in eine für die Eigenschaften des physikalischen Übertragungskanals geeignete Signalform umgewandelt. Mit digitalen Modulationsverfahren ist, in Verbindung mit einer Kanalcodierung, unter gewissen Voraussetzungen eine (quasi-)fehlerfreie Rekonstruktion der gesendeten Datensymbole möglich. Es werden im Rahmen des Lehrbuchs ausschließlich digitale Modulations- und Übertragungsverfahren behandelt.

Dieses einführende Kapitel befasst sich zunächst mit Signalen im Zeit- und Frequenzbereich, Basisband- und Bandpasssignalen sowie der Quadraturmodulation und der Quadraturdemodulation. Es wird gezeigt, dass sich jedes Bandpasssignal und Bandpasssystem im äquivalenten Basisband darstellen lässt. Sehr ausführlich wird anschließend das wichtige Thema der Analog-Digital-Wandlung behandelt. Neben theoretischen Ansätzen wie dem Abtasttheorem im Tiefpass- und Bandpassbereich finden praktische Aspekte wie Quantisierung, Dithering, Überabtastung und Delta-Sigma A/D-Wandlung Berücksichtigung. Ebenfalls neu hinzugekommen ist ein Abschnitt zur sog. komprimierten Abtastung (Compressed Sensing, Compressed Sampling). Bei diesem innovativen Verfahren findet bereits bei der Abtastung eine Datenkompression statt. Das Kapitel schließt mit einer Übersicht zu elementaren zeitkontinuierlichen Kanalmodellen, wie dem AWGN-Kanalmodell und einfachen Mobilfunk-Kanalmodellen.