Eine Frage an die Experten. Die Frage ist eher theoretischer Natur im
Bereich Signaltheorie.
Kurz: Ist die unmodulierte Datenübertragung ein Spezialfall der
Modulation?
Lang: Ich kenne zwei Arten, Daten zu übertragen:
Übertragungsart A - direkt
----------------------------
- Die Daten werden digital (entweder binär, NRZ, PAM-5, o.ä.) direkt auf
die Leitung aufgelegt. (Ob die Leitung differentiell ausgeführt ist,
oder nicht, sollte unerheblich sein.)
- Üblicherweise wird der Übertragungsweg so dimensioniert, dass
wenigstens die erste Oberwelle noch mit übertragen werden kann, auch
wenn theoretisch die Grundfrequenz ausreichen würde.
- Im Spektrum sieht das Signal wie im Anhang aus. (2 kBaud zufällige
Daten, 10-fach Oversampling) Das Signal und die Rekonstruktion aus den
Frequenzanteilen bis 1 kHz sind ebenfalls zu sehen.
Übertragungsart B - moduliert
----------------------------
- Die Daten werden in ein Trägerband moduliert und dieses übertragen.
IdR. kennt man das als Funkübertragung, aber die Theorie lässt sich
meines Wissens direkt auf Kabel übertragen. Z.B. ADSL2, Internet über
Kabel, ...
- Die digitalen Daten werden moduliert - z.B. mit AM, FM, PSK, QAM4,
QAM64, ... Mehrere Bit pro Symbol sind möglich.
- Die Symbolrate wird üblicherweise als deutlich kleiner als die
Trägerfrequenz angenommen. So hat der Empfänger eine Chance, die Symbole
zu erkennen. (Erhöhung SNR)
- Durch die Modulation entsteht das Band um die Trägerfrequenz. Je höher
die Symbolrate ist, umso breiter wird das Band.
- Die Bandbreite ist in etwa die Symbolrate. ("The maximum baud rate for
a passband for common modulation methods such as QAM, PSK and OFDM is
approximately equal to the passband bandwidth.") [1]
Wenn ich mehr Daten übertragen möchte, wähle ich eine höhere Symbolrate
bei der Modulation. Dadurch wird die Bandbreite größer. Was passiert,
wenn die Symbolrate sich dem Grenzfall annähert, dass sie gleich der
halben Modulationsfrequenz wird? (Also dass ein Symbol genau die Länge
hat, wie die halbe Periode der Modulationsfrequenz.) Ist das dann das
gleiche, wie A - direkte Datenübertragung? Oder eben: Ist die
unmodulierte Datenübertragung ein Spezialfall der Modulation?
Im Falle von Nein: Mit welchem der beiden Prinzipien kann ich mehr Daten
über ein Kabel übertragen?
Im Falle von Ja: Kann jemand die Form des Spektrums im Vergleich zu dem
Spektrum eines modulierten Signals erklären?
Ich bitte es mir nachzusehen, wenn ich Begriffe nicht ganz eindeutig
oder gar falsch verwendet habe. Über den entsprechenden Hinweis freue
ich mich, auch wenn euch Denkfehler auffallen. Über konkrete Hinweise
auf Literatur, sofern sie konkret zur Frage beitragen, ebenfalls. (Bitte
keine Hinweise wie "lies den Mertins, da stehts drin." Da steht es
sicher drin, allerdings so in Formeln verpackt, dass ich dem nicht mehr
folgen kann.)
Ideale Bedingungen werden angenommen. Das eine Symbolrate nahe der
Trägerfrequenz praktisch nicht möglich ist, ist mir klar.
[1] https://en.wikipedia.org/wiki/Symbol_rate
Angehängte Dateien:
Elias K. schrieb: > Kurz: Ist die unmodulierte Datenübertragung ein Spezialfall der > Modulation? Falls du damit das Verfahren in deinem Fall"A" meinst, könnte man sagen das es sich um modulierten Gleichstrom handelt.
Du willst also wissen ob wenn man das Basisband so wie es ist über die Leitung schickt ein Spezialfall von Modulation ist? Ich würde sagen: Ja. Und zwar wäre das eine Amplitudenmodulation mit unterdrücktem Träger mit einer Trägerfrequenz von genau 0Hz. Also Amplitudenmodulation einer Gleichspannung.
Es gibt keine unmodulierte Datenübertragung! Q.E.D.
Q.E.D. schrieb: > Es gibt keine unmodulierte Datenübertragung! Kommt darauf an, wie Modulation definiert ist. Morsen mit CW? https://en.wikipedia.org/wiki/Continuous_wave
Telegrafist schrieb: > Q.E.D. schrieb: >> Es gibt keine unmodulierte Datenübertragung! > > Kommt darauf an, wie Modulation definiert ist. > > Morsen mit CW? > > https://en.wikipedia.org/wiki/Continuous_wave Und wie Morsen eine Modulation ist, bekannt als OOK Modulation. Die natürlich auch das Shannon Hartley Theorem erfüllt und eine gewisse mindestbandbreite erfordert. Mit einem undendlich schmalbandingen Kanal lässt sich nicht einmal etwas Morsen.
Bernd K. schrieb: > Ich würde sagen: Ja. > Und zwar wäre das eine Amplitudenmodulation mit unterdrücktem Träger mit > einer Trägerfrequenz von genau 0Hz. Danke für alle Antworten. Die haben mir geholfen, den fehlenden Puzzelstein zu finden: Die Trägerfrequenz ist nicht gleich der Symbolrate, sondern 0 Hz! Um das zu testen, habe ich das Matlab-Script so angepasst, dass es mit einstellbarer Frequenz amplitudenmoduliert werden kann. Und wie postuliert, sieht das Spektrum für sehr niedrige Trägerfrequenzen aus, wie die "direkte Übertragung, Fall A". Siehe Anhang. Wahrscheinlich lässt sich das auch für FM und PSK machen, das Ergebnis dürfte genauso ausfallen. Elektrofan schrieb: > https://de.wikipedia.org/wiki/Shannon-Hartley-Gesetz Danke für den Link. Irgendwann war ich schonmal drüber gestolpert. Mit der jetzigen Erkenntnis heißt das also, das bei gleichem Noise-Level, gleichem Signalpegel und gleicher max. Frequenz vom Übertragungsmedium die direkte Übertragung immer die maximale Datenrate erreicht. Jede Modulation (mit Trägerfrequenz != 0) nutzt nicht die volle Bandbreite und kann deswegen nie eine höhere Datenrate erreichen. Stimmt das so? In dem Sinne ist ein Ansatz wie ADSL+ zunächst eigenartig. Ich würde es so erkären, dass der für verschiedene Frequenzen unterschiedliche Noise-Pegel bestmöglich ausgenutzt werden soll. Bänder mit wenig Noise haben weniger SNR und damit höhere Datenraten, als Bänder mit hohem Noise-Pegel. Würde man ein Band über den ganzen Frequenzbereich nehmen (bzw. direkte Datenübertragung, Fall A), wäre der maximale Noise-Pegel maßgeblich. Die Datenrate insgesamt dadurch geringer.
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Bearbeitet durch User
Elias K. schrieb: > Jede Modulation (mit Trägerfrequenz != 0) nutzt nicht > die volle Bandbreite und kann deswegen nie eine höhere > Datenrate erreichen. Stimmt das so? Formal stimmt das. Inhaltlich führt es auf Abwege. Beispiel Funkübertragung: Eine Funkwelle mit Trägerfrequenz Null ist nicht herstellbar (weil die magnetische Feld- komponente ein elektrisches WECHSELFELD erfordert) und auch nicht abstrahlbar, weil die Antenne abstruse Größe haben müsste. Daher muss man für Funkübertragung immer eine Trägerfrequenz > 0 wählen. Darüberhinaus ist Bandbreite nicht das einzige Kriterium. Man muss aus dem Wust der aller angebotenen Signale auch das richtige wieder herausfischen können. Funksignale breiten sich aber mehr oder weniger ungerichtet aus; also braucht man eine andere Möglichkeit, die Signale voneinander zu unterscheiden. Man macht dies häufig anhand der Höhe der Trägerfrequenz. Und letztlich ist "Licht" ja auch nur "Funkwellen mit sehr hoher Trägerfrequenz"; jegliche optische Übertragung ist daher nur moduliert denkbar. Soll heißen: Viele praktisch relevante Datenkanäle haben Bandpassstruktur; hier ist die Diskussion, dass man mehr Bandbreite HÄTTE, wenn man Gleichsignale übertragen KÖNNTE, völlig akademisch. Man kann eben nicht. Dein ADSL-Beispiel zeigt überdies sehr schön, dass theoretische Bandbreite nicht alles ist: Wenn der Frequenzgang des realen Datenkanales zunächst unbekannt ist, braucht man eine Möglichkeit, das Übertragungssystem während des Betriebes an den vorgefundenen Frequenzgang anzupassen. Man kann dann Modulation dazu verwenden, das Spektrum in gut handhabbare Portionen aufzuteilen.
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