Mehrträgermodulation

Mehrträgermodulation ist eine Familie von Modulationsverfahren, bei denen ein Nutzdatenstrom in mehrere parallel verlaufende Unterträger aufgeteilt wird, die gleichzeitig übertragen werden. Jeder Unterträger trägt eine Teilsignalmodulation, wodurch sich die Gesamtdatenrate durch die Summe der jeweiligen Trägerleistungen erhöht. Die Technik ermöglicht eine robuste Übertragung über Kanäle mit Frequenzselektion, da der Kanal auf Subträgern separat abgeglichen werden kann.

Prinzip und Umsetzung: Typischerweise werden die Datenströme auf viele Subträger aufgeteilt und in der Frequenzdomäne moduliert. Am Sender erfolgt eine IFFT (oder DFT) und oft ein Zirkular-Prefix, um Mehrwegeausbreitung zu kompensieren; am Empfänger wird eine FFT durchgeführt, wodurch die Kanalantwort pro Subträger ermittelt und die Symbole demoduliert werden. In der Praxis wird diese Grundidee in Varianten wie OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) realisiert, während DSL-Standards wie DMT (Discrete Multi-Tone) ähnliche Prinzipien verwenden. Multicarrier-Systeme können auch in Mobilfunkstandards (z. B. 4G/5G) eingesetzt werden, teils in Verbindung mit DFT-Speicherung (z. B. SC-FDMA für den Uplink).

Vorteile und Herausforderungen: Mehrträgermodulation bietet hohe SpektralEffizienz, gute Robustheit gegenüber Mehrwegeausbreitung und flexible Bandbreitenanpassung. Die Kanalkodierung und die Equalisierung erfolgen primär in der Frequenzdomäne, was die Komplexität reduziert. Nachteile sind ein erhöhter Peak-to-Average-Power-Ratio (PAPR), Anforderungen an präzise Synchronisation (Frequenzoffset, Carrier-Laser), Blanking-Rauschen durch Zirkular-Prefix und potenzielle Out-of-Band-Spektrum-Leckagen.

Anwendungen: Sie wird in digitalen Funk- und Breitbandübertragungssystemen genutzt, einschließlich WLAN (IEEE 802.11a/g/n/ac/ax), DVB-T/T2, DSL-DMT-Varianten und modernen Mobilfunksystemen wie 4G/5G.