imported>Hybridrix: /* Literatur */Link zu Kammeyer, Bossert,Typo

2025-08-22T11:48:14Z

Literatur: Link zu Kammeyer, Bossert,Typo

Neue Seite

Der Begriff '''Modulation''' ([[Latein|lat.]] ''{{lang|la|modulatio}}'' = Takt, Rhythmus) beschreibt einen Vorgang in der [[Nachrichtentechnik]], bei dem ein zu übertragendes Nutzsignal (beispielsweise Musik, Sprache, Daten) einen sogenannten [[Träger (Nachrichtentechnik)|Träger]] verändert (moduliert). Dadurch wird eine hochfrequente Übertragung des niederfrequenten Nutzsignals ermöglicht. Das Sendesignal belegt im Bereich der Trägerfrequenz eine vom Nutzsignal abhängige [[Bandbreite]]. Die Nachricht wird empfangsseitig durch einen [[Demodulator]] wieder zurückgewonnen.

Das Trägersignal selbst ist bezüglich der übertragenen Nachricht ohne Bedeutung; es dient nur zur Anpassung an die physikalischen Eigenschaften des Übertragungskanals und kann (bei bestimmten [[Modulationsart]]en) unterdrückt werden.

[[Datei:Amfm3-en-de.gif|mini|Analoge [[Amplitudenmodulation]] (AM) und [[Frequenzmodulation]] (FM) eines niederfrequenten Signals]]

== Notwendigkeit, Beispiele ==
* Wenn man Sprache oder Musik direkt aussenden wollte, gäbe es landesweit nur ein einziges „Programm“, weil dieses den kompletten [[Niederfrequenz]]bereich beanspruchen würde. Jedes andere Programm würde den gleichen Frequenzbereich belegen und stören. Außerdem wären wegen der niedrigen Frequenz sowohl sende- als auch empfangsseitig riesige Antennen erforderlich.
* Durch Modulation wird ein wesentlich höherfrequenter Träger im Rhythmus der Information verändert und gesendet. Andere Sender machen Vergleichbares mit Trägern jeweils verschiedener Frequenz. Wenn sich diese Frequenzbereiche im Empfänger mit Hilfe von Filtern ([[Schwingkreis]]en) voneinander trennen lassen, kann man aus unterschiedlichen Programmen auswählen. Nebenbei werden auch die Antennen handlicher.
* Auf ''einer'' Trägerfrequenz lassen sich mehrere Informationen unabhängig voneinander so aufmodulieren, dass sie empfängerseitig getrennt werden können. So werden beispielsweise beim UKW-Rundfunk neben der „Vordergrundmusik“ noch weitere Informationen wie z. B. [[Radio Data System|RDS]] oder die Senderkennung übertragen.
* Auch die gleichzeitige Übertragung der beiden [[Stereofonie|Stereokanäle]] (links und rechts) wäre ohne Modulation unmöglich. Beim [[Farbfernsehen]] werden die Helligkeits- und Farbinformationen für die einzelnen [[Pixel|Bildpunkte]] so trickreich auf ''einen'' Träger moduliert, dass sie sich nicht gegenseitig stören. Beim [[Schwarz-Weiß-Fernsehen|Schwarz-Weiß-Fernseher]] wird die Farbmodulation ignoriert.
* Die Vielfachausnutzung ''einer'' Kabel-, [[Lichtwellenleiter]]- oder Funkverbindung ([[Richtfunk]], [[Satellitenfernsehen#Modulation und Fehlerkorrektur|Satellitenfernsehen]]) für einige Hundert ''gleichzeitig'' geführte Telefongespräche oder mehrere Fernsehprogramme wäre ohne raffinierte Modulationsverfahren undenkbar.
* Bei [[Digital Subscriber Line|DSL]] kann man gleichzeitig und unabhängig voneinander digitale Internet-Daten senden und empfangen, während man nebenbei auch telefonieren kann.
* Bei einer [[Fernbedienung]] lassen sich durch Modulation der [[Infrarotstrahlung]] unterschiedliche Befehle wie Kanalwechsel, Änderung der Lautstärke oder Ausschalten drahtlos übertragen.

== Bedeutung ==
Die Modulation bringt viele Vorteile gegenüber einer direkten Übertragung des Nutzsignals. Man kann auf diese Weise sowohl analoge als auch digitale Signale übertragen. Das Modulationsverfahren kann unabhängig von der Art des Nutzsignals sowohl analog als auch digital sein.

Geräte, die sowohl modulieren als auch demodulieren können, werden häufig kurz als [[Modem]] ('''Mo'''dulator '''Dem'''odulator) bezeichnet.

Eng verwandt mit der digitalen Modulation ist die [[Leitungscodierung]], die eine Anpassung eines digitalen Nutzsignals an einen Übertragungskanal, hier eine Leitung, zur Aufgabe hat, dabei aber keine Umsetzung vom [[Basisband]] in ein höheres [[Trägerfrequenz]]band vornimmt.

Die Modulation ist eines der wichtigsten Verfahren der Nachrichtentechnik. Ihr Einsatz ermöglichte in der Nachrichtenübertragung die Nutzung höherer Frequenzbereiche und erschloss damit neue Übertragungswege (zum Beispiel [[Funktechnik|Funk]], [[Richtfunk]], [[Satellitenfunk]]).

Modulation begegnet uns überall im alltäglichen Leben:
* [[Amateurfunkdienst|Amateurfunk]], [[Flugfunk]], [[Polizeifunk]], [[Seefunk]], [[Taxifunk]]
* [[Automatic Identification System|automatische Schiffsidentifikation]] (AIS)
* Datennetze: [[Bluetooth]], [[Ethernet]], [[WLAN]]
* [[digitales Fernsehen]], ([[Digital Video Broadcasting|DVB]]), [[Fernsehen]], [[Radio]], [[Satellitenfernsehen]]
* [[Fernbedienung]]en, [[Fernsteuerung]]en
* Funkidentifikation ([[RFID]]), [[Transponder|Flugfunktransponder]], [[On-Board-Unit (Mautsystem)|On-Board-Unit]] für [[LKW-Maut]]
* [[Kopfhörer#Signalanschluss (Übertragungstechniken)|kabelloser Kopfhörer]], kabelloses [[Mikrofon]]
* [[Schnurlostelefon|Funktelefon]] (zum Beispiel [[DECT]]), [[Mobiltelefon]] (zum Beispiel [[Global System for Mobile Communications|GSM]]), [[Satellitentelefon]]
* [[Satellitennavigation]] (zum Beispiel [[Global Positioning System|GPS]])

In jüngster Zeit zeigte sich die Bedeutung der Modulation im Alltag besonders deutlich. Durch Entwicklung neuer Modulationsverfahren wie [[ADSL]] konnte die [[Datenübertragungsrate]] über die vorhandenen [[Teilnehmeranschlussleitung|Telefonanschlussleitungen]] drastisch erhöht werden.

== Geschichte ==
Sprache und Musik selbst basieren auf Modulation. Die Bewegung der Zunge und Lippen allein produziert Schnalzer und Schmatzer, die nicht weit zu hören sind. Der Ton aus dem Kehlkopf trägt viel weiter und dient bereits dem Säugling als Träger, durch dessen kontinuierliche (analoge) Veränderungen der Lautstärke und Tonhöhe er über sein Befinden informiert. Bewusst eingesetzt wird die Modulation bei [[Pfeifen#Gepfiffene Sprachen|gepfiffenen Sprachen]].

[[Guglielmo Marconi]] erreichte 1899 die erste Funkübertragung über den Ärmelkanal, indem er einen [[Knallfunkensender]] ein- und ausschaltete. Mit dieser digitalen Modulation ließen sich [[Morsecode|Morsezeichen]] übertragen. Ein [[Kohärer]] im Empfänger reagierte auf das Hochfrequenzsignal und die unstete Leistung des Senders war als Krächzen zu hören. Die Trennschärfe spielte damals noch keine Rolle, da die Anzahl der Sender noch recht begrenzt war. Während Marconi nach höherer Sendeleistung strebte, verbesserte zeitgleich [[Reginald Fessenden]] die Empfindlichkeit der Empfänger.

Bis 1913 konnten Sender nur ein- und ausgeschaltet werden, was man bestenfalls als sehr rudimentäre Modulation bezeichnen kann. Eine Modulation mit vielfältigsten Signalen, deren feine Nuancen auch übertragen werden müssen, setzt eine [[Oszillatorschaltung]] voraus, die zunächst ein konstantes Signal erzeugt – das wurde erst nach der Erfindung der [[Meißner-Schaltung]] möglich. Das war der Beginn des [[Rundfunk]]s.

== Technische Beschreibung ==
Bei der Modulation wird das Nutzsignal in einen anderen Frequenzbereich umgesetzt. Dabei werden Parameter wie [[Amplitude]], [[Frequenz]] und/oder [[Phasenwinkel|Phase]] der Träger durch das Nutzsignal variiert. Bei der analogen [[Amplitudenmodulation]] erfolgt nur eine Variation der Amplitude der Träger. Das durch diese Modulation spektral versetzte Signal kann dann über einen Übertragungskanal zum Empfänger übertragen werden, der mittels [[Demodulation]] das ursprüngliche Nutzsignal wiedergewinnt. Die Übertragung kann leitungsgebunden über elektrische [[Kabel]] und [[Lichtwellenleiter]] oder mittels [[Antennentechnik|Antennen]] in Form einer [[Freiraumausbreitung]] („[[Funktechnik|Funk]]“) erfolgen.

=== Zeitkontinuierliche und zeitdiskrete Verfahren ===
Zeitkontinuierliche Modulationsverfahren benutzen als Träger ein kontinuierliches Signal wie beispielsweise eine [[Sinusschwingung]]. Dabei muss das zu modulierende Informationssignal die Information nicht zeitkontinuierlich darstellen. Wesentlich ist, dass das modulierte Signal am Modulatorausgang zeitkontinuierlich ist. Die zeitkontinuierlichen Verfahren unterteilen sich in wertkontinuierliche und wertdiskrete Modulationsverfahren. Die wertkontinuierlichen und zeitkontinuierlichen Verfahren werden unpräzise auch als ''analoge Modulation'' bezeichnet, die wertdiskreten und zeitkontinuierlichen Verfahren als ''digitale Modulation''.

Zeitdiskrete Modulationsverfahren liefern hingegen am Ausgang des Modulators nur zu bestimmten Zeitpunkten ein definiertes Trägersignal. Typische Vertreter dieser Klasse sind die Pulsträgerverfahren. Auch die zeitdiskreten Verfahren unterteilen sich in wertkontinuierliche und wertdiskrete Modulationsverfahren. Ein wertkontinuierliches und zeitdiskretes Modulationsverfahren stellt die [[Pulsamplitudenmodulation]] (PAM) dar. Ein typischer Vertreter eines wertdiskreten und zeitdiskreten Modulationsverfahrens ist die [[Puls-Code-Modulation]] (PCM).

=== Lineare und nichtlineare Modulationsverfahren ===
Modulationstechniken lassen sich in lineare und nichtlineare Modulationsverfahren unterteilen. Ein Modulationsverfahren ist dann linear, wenn die mathematische Funktion zwischen dem Nutzsignal und dem Sendesignal, die den Modulationsvorgang beschreibt, eine [[lineare Funktion]] ist. Dieses ist beispielsweise bei der [[Amplitudenmodulation]] der Fall, die im Zeitbereich eine Multiplikation darstellt.

Bei nichtlinearen Modulationen hingegen, die als Zusammenhang zwischen Nutzsignal und Sendesignal eine nichtlineare Funktion besitzen, ist die Abbildung von den Momentanwerten des Nutzsignals abhängig. Deren Analyse ist mit höherem Aufwand verbunden, oft sind dabei auch keine geschlossenen Lösungen verfügbar und es müssen Näherungsverfahren wie zum Abschätzen der nötigen Bandbreite des Sendesignals verwendet werden. Ein Beispiel für eine nichtlineare Modulation ist die [[Frequenzmodulation]], bei der die Verknüpfung zwischen Nutzsignal und Sendesignal durch [[Winkelfunktion]]en wie die [[Sinus und Kosinus|Kosinus-Funktion]] gebildet wird.

=== Modulation und Multiplextechnik ===
Der Begriff der Modulation ist eng mit dem Begriff der [[Multiplextechnik]] verknüpft. Die Multiplextechnik beschäftigt sich damit, mehrere Nutzsignale parallel und idealerweise ohne gegenseitige Beeinflussung über einen gemeinsam genutzten Kanal, zum Beispiel ein Kabel oder einen Funkfrequenzbereich, zu übertragen. Die praktische Umsetzung der verschiedenen Multiplextechniken wie [[Zeitmultiplex]], [[Frequenzmultiplex]] oder [[Codemultiplex]] erfolgt durch Einsatz geeigneter Modulationsverfahren.

=== Physikalische Modulation ===
Modulationsverfahren werden nicht nur in den der elektronischen Schaltungstechnik direkt zugänglichen Frequenzbereichen bis zu einigen 100 GHz verwendet, sondern es gibt auch Modulatoren, die direkt auf materialspezifischen, physikalischen Prinzipien beruhen. In diesen Fällen wird der Modulator bzw. auch Demodulator nicht mehr durch eine elektronische Schaltung aus einzelnen Bauelementen und deren Zusammenwirken in einer Schaltung gebildet. Als wesentliche Eigenschaft sind bei diesen Modulatoren deutlich höhere Trägerfrequenzen möglich, die bis in den sichtbaren Bereich des [[Elektromagnetisches Spektrum|elektromagnetischen Spektrums]] (Licht) und darüber hinaus (Ultraviolett) reichen können. Nachteilig sind dabei die geringen Variationsmöglichkeiten, da die Materialeigenschaften im Gegensatz zu den als elektronische Schaltungen aufgebauten Modulatoren nicht so einfach verändert werden können. Meistens finden daher nur einfache Amplitudenmodulationen Anwendung.

Ein Modulator in diesem Kontext wäre beispielsweise eine [[Leuchtdiode]], ein [[Laser]] oder auch für niedrige Nutzsignalfrequenzen eine [[Glühlampe]], die in der Helligkeit gesteuert wird. Diese Amplitudenmodulation, da die Helligkeit variiert wird, findet dabei in dem inneren Aufbau durch physikalische Prozesse statt und das Sendesignal kann im Bereich optischer Frequenzen und darüber liegen. Anwendung finden diese Modulatoren beispielsweise zum Ansteuern von [[Lichtwellenleiter]]n oder auch [[Optokoppler]].

{{Siehe auch|Modulator (Optik)|Polarisationsmodulator}}

== Verfahren ==
{{Siehe auch|Modulationsart}}

=== Analoge Modulationsverfahren ===
Analoge Nutzsignale sind beispielsweise Sprach-, Musik oder Bildsignale. Wesentliche Eigenschaft analoger Modulationstechniken ist die Kontinuität der Modulation sowohl im Zeit- als auch im Wertebereich. D. h. analoge Modulationen verarbeiten das Nutzsignal kontinuierlich, es erfolgt keine [[Digitalisierung]] der Sendesignalwerte. Analog modulierte Signale nennt man auch '''Analog Spectrum Modulation''' (kurz ASM).

Die analogen Modulationsverfahren lassen sich in zwei Hauptgruppen einteilen: In die [[Amplitudenmodulation]] und in die [[Winkelmodulation]]. Alle weiteren analogen Modulationstechniken lassen sich aus diesen beiden Modulationstechniken ableiten.

Bei der Amplitudenmodulation wird die Information des Nutzsignals kontinuierlich in der Amplitude des Sendesignals abgebildet. Dabei gibt es spezielle Abwandlungen der Amplitudenmodulation, wie die [[Amplitudenmodulation mit unterdrücktem Träger]], die [[Einseitenbandmodulation]] (SSB) oder auch die [[Restseitenbandmodulation]]. Anwendungen findet die Amplitudenmodulation beispielsweise bei dem analogen [[Rundfunk]] auf [[Mittelwelle]] und der analogen [[Fernsehtechnik]]. Einseitenbandmodulation ist technisch aufwendiger, nutzt aber das Frequenzband effizienter und findet beispielsweise Anwendung im Bereich des [[Amateurfunkdienst|Amateurfunks]].

Bei der Gruppe der Winkelmodulationen, dazu zählen vor allem die [[Frequenzmodulation]] (FM) und die [[Phasenmodulation]] (PM), wird das Nutzsignal in dem [[Phasenwinkel]] des Trägersignals abgebildet. Dabei kommt es zu einer Änderung der Trägerfrequenz bzw. der Phasenlage des Trägersignals. Anwendung finden diese Techniken beispielsweise im analogen [[UKW-Hörfunk]].

Die Kombination aus Amplituden- und Winkelmodulation wird auch [[Vektormodulation]] genannt. In diesem Fall wird die Information des Nutzsignals sowohl in der Amplitude als auch im Phasenwinkel der Trägerschwingungen untergebracht. Im analogen Bereich dürfte die bekannteste Anwendung die Übertragung der Farbinformation beim [[Phase Alternating Line|PAL]]- bzw. [[NTSC]]-[[Fernsehsignal|Farbbild-(FBAS)-Signal]] sein. Hierbei bestimmt die [[Farbsättigung]] die Amplitude und die [[Farbart]] ([[Farbton]]) den Phasenwinkel eines Trägersignals, des sogenannten [[Farbhilfsträger]]s.

=== Digitale Modulationsverfahren ===
Digitale Modulationsverfahren übertragen [[Symbol (Nachrichtentechnik)|Symbole]], die für Sender und Empfänger jeweils eindeutig definiert sind. Dies bezeichnet man dann als '''Digital Spectrum Modulation''' (kurz '''DSM'''). Der Zeitverlauf dieser Symbole bzw. der Überlagerung der ausgesendeten Symbole bilden einen kontinuierlichen Verlauf. Die Form der Symbole muss dabei so gewählt werden, dass ihr Spektrum innerhalb der vorgeschriebenen Bandbreite des Übertragungskanals bleibt. Analoge Signale wie Sprache oder Musik müssen daher vor der digitalen Modulation [[Digitalisierung|digitalisiert]] werden. Diese digitalen Stichproben werden dann auf die auszusendenden Symbole abgebildet ([[mapping]]). Diese Modulationsverfahren werden daher mit Hilfe der [[Digitale Signalverarbeitung|digitalen Signalverarbeitung]] realisiert.

Aus didaktischen Gründen, auch weil es sich einfacher zeichnerisch darstellen lässt, werden die Symbole oft rechteckig dargestellt, also ohne Verrundung. Dies führt aber leicht zu einer unrichtigen Vorstellung der Problemstellung.

Die digitalen Modulationen liefern nur zu bestimmten Zeitpunkten, den sogenannten Abtastzeitpunkten, gültige Werte. Dieses wird als zeitdiskret bezeichnet. Der zeitliche Abstand der Abtastzeitpunkte wird [[Symbolrate]] genannt. In den Zeitintervallen zwischen zwei Abtastzeitpunkten ist die Information des Sendesignals undefiniert. Daher spielt bei der digitalen Demodulation die sogenannte [[Taktrückgewinnung]] eine zentrale Rolle: Der Empfänger bzw. Demodulator muss durch geeignete Verfahren erkennen können, zu welchen Zeitpunkten eine gültige Information vorliegt.

Bei digitalen Modulationen kann nur eine endliche Anzahl unterschiedlicher Werte übertragen werden. Dieses wird als wertdiskret bezeichnet. Durch geeignete Wahl der wertdiskreten Sendesymbole können kleinere Abweichungen, die beispielsweise durch Übertragungsfehler passieren, erkannt und kompensiert werden. Das begründet die meist höhere Störunempfindlichkeit von digitalen Modulationsverfahren gegenüber den analogen Verfahren. Bewertet werden können die Störeinflüsse einiger digitaler Modulationsverfahren beispielsweise mittels [[Augendiagramm]] oder in Form der Darstellung von Sendesymbolen in der [[Komplexe Ebene|komplexen Ebene]].

Genauer handelt es sich bei den digitalen Modulationen um [[Diskretheit|zeit- und wertdiskrete]] Modulationsverfahren, bezogen auf das übertragene Informationssignal. Der Zeitverlauf des Modulationssignals ist dagegen zeit- und wertkontinuierlich. Allerdings hat sich der nicht ganz passende Begriff der digitalen Modulation in der Literatur bereits durchgesetzt. Aber auch die [[Kanalkodierung]] kann unter bestimmten Voraussetzungen als eine Form der digitalen Modulation aufgefasst werden. In der Literatur wird dafür der Begriff der „codierten Modulation“ verwendet.

Einige der digitalen Modulationstechniken haben Entsprechungen bei analogen Modulationstechniken oder sind davon abgeleitet. Es gibt allerdings auch eine Vielzahl digitaler Modulationen, die keine direkten analogen Entsprechungen aufweisen, wie beispielsweise die [[Pulsdauermodulation]], die eine spezielle digitale Winkelmodulation darstellt und auch zur zeitlichen Abtastung (zeitdiskrete Abtastung) eines analogen Signals verwendet werden kann.

==== Digitale Modulationsverfahren mit einem Träger ====
Zu den einfachsten digitalen Modulationen zählt die digitale Amplitudenmodulation oder auch [[Amplitudenumtastung|Amplitude Shift Keying]] (ASK) genannt, bei der die Amplitude des Sendesignals in diskreten Schritten in Abhängigkeit von der Nutzdatenfolge umgeschaltet wird. Bei nur zwei Sendesymbolen wird zwischen zwei unterschiedlichen Amplitudenwerten gewählt, wovon auch eine Null sein kann. Es können aber auch mehrere Amplitudenwerte (Stufen) gewählt werden.

Die digitalen Winkelmodulationen umfassen ein großes Feld und sind in der einfachsten Form auch als [[Frequenzumtastung|Frequency Shift Keying]] (FSK) und [[Phasenumtastung|Phase Shift Keying]] (PSK) bekannt. Dabei wird die Frequenz oder der Phasenwinkel des Trägersignals in diskreten Stufen umgeschaltet. Eine spezielle Form der FSK ist die [[Frequenzumtastung|Gaussian Minimum Shift Keying]] (GMSK), bei welcher der Modulationsindex genau 0,5 beträgt. Typische Anwendungen dieser Modulationen sind die ersten [[Modem|Telefonmodems]] aus dem Zeitraum der 1980er Jahre, die mittels FSK in den [[ITU-T]] Normen V.21 oder auch V.23 bis zu 1200 bit pro Sekunde über eine Telefonleitung übertragen konnten. Auch heute übliche analoge [[Faxgerät]]e verwenden diese Modulationsverfahren.

Digitale Phasenmodulationen wie die [[QPSK]] übertragen die Nutzdaten nur in der Phasenlage des Trägers. Auch diese Modulationen werden vor allem im Bereich der Telekommunikation wie zum Beispiel bei digitalen [[Mobilfunk]]netzen wie [[Global System for Mobile Communications|GSM]] angewandt.

Im digitalen Bereich werden vor allem auch Kombinationen aus Amplituden- und Winkelmodulationen verwendet. Die Information (Nutzdatenfolge) wird dabei sowohl in der Amplitude als auch Phasenlage des Trägers untergebracht. Ein gebräuchliches Modulationsverfahren ist die [[Quadraturamplitudenmodulation]], abgekürzt QAM, 16QAM, 32QAM, 64QAM usw. Die Zahlen geben dabei die diskreten Datenpunkte (Sendesymbole) in der komplexen Ebene an: Je mehr Sendesymbole vorhanden sind, desto mehr Bits können pro Symbol übertragen werden, desto schwieriger ist es aber auch, auf Empfängerseite die einzelnen Symbole noch voneinander zu unterscheiden. Daher werden in robusten und bei stärker gestörten Übertragungen Verfahren mit wenigen Sendesymbolen verwendet.

==== Digitale Modulationen mit mehreren Trägern ====
Bei digitalen Modulationen ist es auch möglich, den Nutzdatenstrom auf mehrere unterschiedliche Träger aufzuteilen. Dadurch entsteht eine zusätzliche Möglichkeit, sich an die Eigenschaften des Übertragungskanals möglichst optimal anzupassen: Wenn beispielsweise aufgrund von Störungen bestimmte Träger nicht zur Datenübertragung verwendet werden können, so reduziert dieses nur den Gesamt[[datendurchsatz]], da die anderen Träger weiterhin verwendet werden können. Ein typisches Verfahren ist [[Discrete Multitone]] (DMT), das im Bereich von [[ADSL]] Anwendung findet. Dazu gehören auch [[Orthogonales Frequenzmultiplexverfahren|Orthogonal Frequency Division Multiplex]] (OFDM) beziehungsweise [[Coded Orthogonal Frequency Division Multiplex]] (COFDM), die im Bereich des terrestrischen digitalen Fernsehen [[DVB-T]] eingesetzt werden.

Dabei werden auf den einzelnen Trägern möglichst schmalbandig digitale Modulationen wie 16QAM eingesetzt. Durch die große Anzahl der Träger – diese können bis zu einige 10.000 Träger sein – kann sehr selektiv auf die Übertragungseigenschaften des Übertragungskanals eingegangen werden. Damit werden bis zu einigen 10 kbit an Nutzdaten parallel in nur einem Taktschritt übertragen. Durch wesentliche technologische Weiterentwicklungen im Bereich leistungsfähiger und kostengünstiger [[digitaler Signalprozessor]]en und [[anwendungsspezifische integrierte Schaltung]]en haben diese komplexen Modulationsverfahren in den letzten Jahren im Konsumelektronikbereich große Verbreitung gefunden.

==== Codierte Modulation ====
Bei der codierten Modulation wird die bei anderen Modulationsverfahren getrennte [[Kanalcodierung]], welche durch zusätzliches Einbringen von Redundanz Schutz gegen Übertragungsfehler bietet, mit einem digitalen Modulationsverfahren untrennbar zusammengefasst. Der durch die Zusammenfassung erzielbare, zusätzliche [[Codegewinn]] der Kanalcodierung beruht dann nicht wie bei den getrennten Verfahren auf dem minimalen [[Hamming-Abstand]], sondern auf der [[Euklidischer Abstand|euklidischen Distanz]] der Sendesymbole des Modulationsverfahrens, welche in der komplexen Ebene aufgespannt sind.

Beispiel für die codierte Modulation ist die [[Trellis-Code|Trellis-Code-Modulation]] (TCM), welche auf einem [[Faltungscode]] in Kombination mit einem Modulationsverfahren wie der QAM basiert. Die verwandte [[Block-Code-Modulation]] (BCM) verwendet statt des Faltungscodes einen [[Blockcode]]. Beide Verfahren können in Teilcodierungen aufgesplittet (partitioniert) werden, woraus sich die Gruppe der [[Multilevel-Code-Modulation]]sverfahren (MLCM) ableiten. Auch Verfahren wie [[Binary Offset Carrier]] (BOC), welche teilweise noch Gegenstand aktueller Forschungen sind, zählen zu dem Bereich der codierten Modulation.

== Spezielle Modulationen ==
=== Bandspreizmodulationen ===
Dazu zählen verschiedenartige [[Frequenzspreizung|Spread Spectrum Modulationen]] wie [[Frequency Hopping Spread Spectrum]] (FHSS) und [[Direct Sequence Spread Spectrum]] (DSSS). Diese Modulationen sind die Grundlage von Codemultiplexverfahren und weiten das Sendespektrum im Vergleich zum Nutzdatenspektrum extrem auf. Der Empfang mittels [[Korrelation]] ist durch spezielle Codefolgen gekennzeichnet, die meistens zufallsähnliche Eigenschaften besitzen und die einzelnen Kanäle voneinander unterscheiden.

Damit sind auch Übertragungen möglich, deren Sendesignal unterhalb des [[Rauschen (Physik)|Hintergrundrauschpegels]] liegt, so dass damit nicht einmal die Existenz einer Übertragung erkannt werden kann. Bei Bedarf kann die Nachrichtenübertragung wie bei allen anderen Modulationen auch verschlüsselt erfolgen. Eine Detektion, ob eine Übertragung erfolgt, ist nur bei Kenntnis der entsprechenden Bandspreiz-Codefolgen und mittels [[Korrelation]] möglich. Anwendungen dieser Techniken finden sich daher vor allem im militärischen Bereich zur Nachrichtenübertragung oder im Bereich der [[Spionage]] für sehr schwer aufspürbare [[Abhörgerät]]e. In den letzten Jahren finden diese Techniken teilweise auch in zivilen Bereichen Anwendung wie bei den Navigationssystemen [[Global Positioning System|GPS]] oder [[Galileo (Satellitennavigation)|Galileo]] und im Mobilfunk der Dritten Generation mittels [[Code Division Multiple Access|CDMA]] und bei Anwendungen der [[Steganografie]], um mittels elektronischer Wasserzeichen beispielsweise von Musikstücken oder Videofilmen Urheberrechtsverletzungen nachweisen zu können.

=== Pulsmodulationen ===
Bei diesen Modulationen erfolgt eine Umwandlung eines kontinuierlichen analogen Signals in eine zeitdiskrete Signalfolge bestehend aus einzelnen Pulsen, die wie in den Fällen der [[Pulsdauermodulation]] (PDM), [[Pulsamplitudenmodulation]] (PAM), [[Pulsfrequenzmodulation]] (PFM) und [[Pulsphasenmodulation]] (PPM) amplitudenkontinuierlich sind. Daneben gibt es auch amplitudendiskrete Versionen dieser Verfahren, bei PAM wird die wertdiskrete Version dann als [[Puls-Code-Modulation]] (PCM) bezeichnet. Die PDM kommt sowohl wertdiskret als auch wertkontinuierlich vor. Anwendungen der PDM sind beispielsweise die Leistungsregelung von [[Elektromotor]]en oder im Audiobereich bei [[Klasse-D-Verstärker]]n. Eine bei amplitudenmodulierten Sendeendstufen größerer Leistung eingesetztes Verfahren ist die [[Pulse-Step-Modulation]] (PSM).

Bei der [[Puls-Code-Modulation]] (PCM) wird ein [[Dirac-Kamm|Impulskamm]], eine periodische Folge von kurzen Einzelpulsen, mit dem Eingangssignal multipliziert, um das Ausgabesignal („Sendesignal“) zu erhalten. Die einzelnen Ausgabewerte werden dann quantisiert, also in eine endliche Anzahl von Stufen umgewandelt. Anwendung findet diese Modulation bei einigen [[Analog-Digital-Umsetzer]]n, speziell dann, wenn laufend eine Signalfolge gewonnen werden soll, wie dies bei der Digitalisierung von Sprach- und Musiksignalen der Fall ist.

== Literatur ==
* {{Literatur
|Autor=[[Karl-Dirk Kammeyer]]
|Titel=Nachrichtenübertragung
|Ort=Stuttgart |Verlag=Teubner |Datum=1996 |Sprache=de |ISBN=3-519-16142-7}}
* {{Literatur
|Autor=[[Martin Bossert]]
|Titel=Kanalcodierung
|Ort=Stuttgart |Verlag=Teubner |Datum=1998 |Sprache=de |ISBN=3-519-16143-5}}
* {{Literatur
|Autor=Carsten Roppel
|Titel=Grundlagen der digitalen Kommunikationstechnik
|Ort=Leipzig |Verlag=Hanser |Datum=2006 |Sprache=de |ISBN=3-446-22857-8}}
* {{Literatur
|Autor=Roger L. Freeman
|Titel=Radio System Design for Telecommunications
|Auflage=3. |Ort=New York |Verlag=IEEE, The Institute of Electrical and Electronics Engineers |Datum=2007 |Sprache=en |ISBN=978-0-471-75713-9}}

== Weblinks ==
{{Überarbeiten||Nur dieser Abschnitt und nur ein toter Link. (Die Klammern/Daten der anderen PDF’s habe ich schon aktualisiert.)|grund=Vorherige Bearbeiter haben häufig UNI-Skripte verlinkt, was ich gut finde, es hat sich im Bereich Nachrichten-/Informationstechnik aber so viel getan, dass viele Links in dem Bereich inzwischen tot sind. Ich habe viele Links zu Universitätsmaterial ersetzt. Ich bitte die Bearbeiter, die Links so zu benennen, dass man zumindest erkennen kann, was einen dort erwartet und wann die letzte Aktualisierung stattgefunden hat. Beispiel-Kennzeichnung – vielleicht in Klammern hinter der Verlinkung: (Vorlesungsskript, DFS Basisband–Signale, TFH Berlin - Telekom FH Leipzig – IBH, SS 2006) Diesen Baustein habe ich auch für mich selbst als Erinnerung daran gesetzt, dass hier ein Link tot ist oder hier irgendetwas nicht mehr aktuell ist. Ich finde im Bereich aber so viele tote und unbeschriftete Links, dass ich es mir erlaubt habe, diesen Baustein zu setzen. Wenn ein Datum erkennbar ist, können andere später auch erkennen, welche der erste Weblink ist, den man eventuell ersetzen sollte. Hier ist der Link tot: Übertragungstechnik (PDF; 766 kB) Vielleicht könnte man das Skript, wenn jemand ein Gutes findet, ja durch etwas Aktuelleres ersetzen – sonst gegebenenfalls im Archiv suchen oder löschen.}}
{{Commonscat|Modulation|Modulation (Technik)}}
* {{Webarchiv |url=http://www.diru-beze.de/funksysteme/skripte/DiFuSy_S06/DiFuSy_Einf_SS06.pdf |wayback=20220331112118 |text=Einführung Digitale Funksysteme – Vorlesungsskript, TFH Berlin – Telekom FH Leipzig – IBH, SS 2006 |format=PDF; 1,21 MB}} In: ''diru-beze.de''
* {{Webarchiv |url=http://www.diru-beze.de/funksysteme/skripte/DiFuSy_S06/DiFuSy_BB_SS06.pdf |wayback=20220331112118 |text=Basisband Signale – Vorlesungsskript, DFS Basisband–Signale, TFH Berlin – Telekom FH Leipzig – IBH, SS 2006 |format=PDF; 958 kB}} In: ''diru-beze.de''
* {{Webarchiv |url=http://www.diru-beze.de/funksysteme/skripte/DiFuSy_S06/DiFuSy_ISI_SS06.pdf |wayback=20220813224749 |text=Inter-Symbol-Interferenz, Nyquist-Bedingung, Augendiagramm – Vorlesungsskript, TFH Berlin – Telekom FH Leipzig – IBH, SS 2006 |format=PDF; 969 kB}} In: ''diru-beze.de''
* {{Webarchiv |url=http://www.diru-beze.de/funksysteme/skripte/DiFuSy_S06/DiFuSy_Mod_SS06.pdf |wayback=20220331112217 |text=Digitale Modulationsverfahren – Vorlesungsskript, TFH Berlin – Telekom FH Leipzig – IBH, SS 2006 |format=PDF; 1,75 MB}} In: ''diru-beze.de''
* {{Webarchiv |url=http://www.steudler.ch/kurt/Elektro/Uebt/Unau.pdf |wayback=20160304131931 |text=Kurt Steudler: Übertragungstechnik – Nachrichtenübertragung, Hochschule für Technik und Architektur Bern, HTA Bern – Berner Fachhochschule, BFH – 2003 |format=PDF; 766 kB}} In: ''steudler.ch''

{{Navigationsleiste Technische Modulationsverfahren}}

[[Kategorie:Digitale Signalverarbeitung]]
[[Kategorie:Modulation (Technik)| ]]

Modulation (Technik) - Versionsgeschichte

imported>Hybridrix: /* Literatur */Link zu Kammeyer, Bossert,Typo