A11 Elektronische Kommunikation

Thema

Elektronische Kommunikationssysteme übertragen Informationen, indem sie diese auf elektromagnetische Wellen oder elektrische Signale kodieren, die über Leitungen geführt werden. Klassische analoge Modulationsverfahren kodieren Informationen durch Variation der Amplitude (AM) oder Frequenz (FM) einer Trägerwelle. Frequenzmodulation ist, wie in einem früheren Modell dieses Katalogs beschrieben, im Allgemeinen robuster gegenüber Rauschen als Amplitudenmodulation. Moderne digitale Kommunikationssysteme verwenden komplexere Modulationsverfahren, die mehrere Informationsbits in jedem übertragenen Symbol kodieren. Dadurch wird mehr Information in dieselbe verfügbare Bandbreite gepackt, allerdings auf Kosten eines höheren Signal-Rausch-Verhältnisses für die korrekte Dekodierung: Je mehr Information aus derselben Bandbreite herausgepresst wird, desto geringer ist die Toleranz gegenüber Rauschen. Das in drahtlosen Heimnetzwerken und modernen Mobilfunknetzen verwendete OFD-Verfahren (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) teilt den verfügbaren Kanal in Tausende von störungsfreien Subträgern auf und ist dadurch besonders robust gegenüber Verzerrungen durch Umgebungen mit Mehrfachreflexionen.

Es gibt eine fundamentale, informationstheoretisch festgelegte Grenze für die maximale Informationsmenge, die über einen gegebenen Kanal zuverlässig übertragen werden kann. Diese Grenze basiert auf der verfügbaren Bandbreite und dem bereits erwähnten Signal-Rausch-Verhältnis: Kein noch so ausgefeiltes Modulationsverfahren kann diese Grenze überwinden. Die tatsächlich beim Empfänger ankommende Leistung nimmt zudem viel schneller ab als die Entfernung zwischen Sender und Empfänger und sinkt mit steigender Frequenz des gesendeten Signals.

Dieses Modul, das mit der Kodierung von Informationen auf eine Welle beginnt, zeigt daher, dass jedes Kommunikationsverfahren – ob analog oder digital, schmalbandig oder mehrträgerig – letztlich an dieselbe Grenze stößt, die durch die verfügbare Bandbreite und das Signal-Rausch-Verhältnis bedingt ist. Kein noch so ausgefeiltes Modul kann diese Grenze umgehen, sondern sie lediglich annähern.

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