QAM, 4B5B-Kodierung, Formeln und Quantisierung

Quadratur-Amplituden-Modulation (QAM)

Die Quadratur-Amplituden-Modulation (QAM) ist eine digitale Modulationsart, bei der digitale Informationen sowohl in der Amplitude als auch in der Phase des übertragenen Trägersignals enthalten sind.

• Hierbei werden zwei Parameter des Sinussignals geändert: Amplitude und Phase, während die Frequenz (f) konstant bleibt (kombiniert PSK und ASK).
• Man kann die Phase x-mal und die Amplitude y-mal variieren, um insgesamt x*y mögliche Zustände zu erhalten.
• Jede messbare Änderung der Amplitude kann mit jeder Phasenänderung kombiniert werden.
• In der Regel gibt es mehr Phasenänderungen als Amplitudenänderungen, da die Dekodierung des Signals anfälliger für Störungen durch Rauschen ist.

Die Acht-QAM (8-QAM) ist eine M-äre Kodierungstechnik, wobei M = 8 ist. Im Gegensatz zu 8-PSK ist das Ausgangssignal eines 8-QAM-Modulators kein Signal mit konstanter Amplitude.

4B5B-Kodierung

Die 4B5B-Kodierung versucht, die Ineffizienz der Manchester-Kodierung zu beheben.

• Sie fügt ein zusätzliches Bit zu den Zeichenketten von 0 und 1 hinzu, um diese aufzubrechen.
• Jedes 4-Bit-Datum wird in 5 Bit umgewandelt, die übertragen werden.
• Die Voraussetzung ist, dass keine Folgen von mehr als einem 0 am Anfang und nicht mehr als zwei Nullen übertragen werden.
• Die 5-Bit-Codes werden in NRZI übertragen.
• So erhält man einen Wirkungsgrad von 80 %.

Formeln

• Höchstgeschwindigkeit (ohne Rauschen) in bps = 2H * log₂(V)
• Höchstgeschwindigkeit (mit Rauschen) in bps = H * log₂(1 + S/N)
• Dämpfung in dB = 10 * log₁₀(Eingangsleistung / Ausgangsleistung)
• Auswirkung des Winkels φ (Phase) = V(t) = Vm * sin(ωt + φ), wobei ω > 0

Quantisierung

Die Quantisierung ist die Umwandlung eines zeitdiskreten, kontinuierlich bewerteten Signals in ein zeitdiskretes, diskret bewertetes Signal. Der Wert jeder Signalprobe wird als Wert aus einer endlichen Menge möglicher Werte dargestellt.

Der Quantisierungsfehler (oder das Rauschen) ist die Differenz zwischen dem Eingangssignal (nicht quantisiert) und dem Ausgangssignal (quantisiert). Es ist wichtig, dass das Rauschen so gering wie möglich ist. Um dies zu erreichen, kann man verschiedene Quantisierungstechniken verwenden.