Modulationstechniken

Modulationstechniken sind Verfahren, mit denen Informationssignale über ein Trägersignal übertragen werden. Dazu wird eine Trägergröße – Amplitude, Frequenz oder Phase – entsprechend dem Nachrichtensignal variiert. Ziel ist es, das Signal über ein Übertragungsmedium zu transportieren und dabei Bandbreite, Reichweite und Robustheit gegenüber Störungen zu beeinflussen. Am Empfänger erfolgt die Demodulation, um das Originalsignal zurückzugewinnen.

Analoge Modulation umfasst AM, FM und PM. Bei Amplitudenmodulation (AM) wird die Trägeramplitude gemäß dem Nachrichtensignal verändert; Frequenzmodulation (FM) ändert die Trägerfrequenz; Phasenmodulation (PM) variiert die Trägerphase. AM ist einfach zu demodulieren, aber störanfällig; FM bietet bessere Robustheit gegen Amplitudenschwankungen und wird häufig für Tonübertragungen genutzt; PM wird in bestimmten Systemen eingesetzt und ist eng mit anderen Phasenmodulationsformen verwandt.

Digitale Modulation überträgt Bits durch diskrete Symbolformen. Beispiele sind BPSK, QPSK, 8-PSK, 16-QAM und 64-QAM. Weitere Verfahren sind ASK (Amplitude Shift Keying) und FSK (Frequency Shift Keying). Höhere Ordnungen (z. B. 16- oder 64-QAM) liefern höhere Bitraten auf Kosten größerer Anforderungen an Signalqualität und Rauschunterdrückung.

Modulationsverfahren mit Mehrträgern wie OFDM verwenden viele Unterträger, um Daten parallel zu übertragen. Vorteile sind hohe Bandbreitenausnutzung und Robustheit gegenüber Mehrwegen; Einsatzgebiete umfassen WLAN, DVB-T2, LTE/5G. Adaptive Modulation passt die Modulationsordnung je nach Kanalqualität an, um Stabilität und Effizienz zu optimieren.

Die Wahl der Modulation hängt von Bandbreite, Energiebedarf, Störanfälligkeit und Kanalbedingungen ab. Demodulation am Empfänger erfolgt gemäß dem gewählten Modulationsschema; Fehlerkorrektur kann ergänzend eingesetzt werden, um die Fehlerrate weiter zu senken.