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Codierung und Modulation

Zwischen den Bits einer Anwendung und dem physikalischen Signal auf Leitung oder Funkstrecke liegt immer eine Umsetzung. Sie entscheidet, wie viele Daten ein Kanal trägt, wie störanfällig die Übertragung ist und ob der Empfänger den Takt zurückgewinnen kann. Dieses Themengebiet gliedert sich in drei Bereiche, die im Alltag oft vermischt werden.

Leitungscodes legen fest, wie Bits als Spannungspegel auf einer Leitung erscheinen. Verfahren wie AMI, B8ZS, HDB3, 2B1Q, 4B3T oder MLT-3 lösen dabei stets dieselben Probleme: Gleichspannungsfreiheit, damit Übertrager passierbar bleiben, und genügend Pegelwechsel, damit die Taktrückgewinnung funktioniert. Welcher Code eingesetzt wird, verrät oft mehr über das Alter einer Technik als jedes Datenblatt.

Modulationsverfahren bringen ein Signal auf einen Träger. Amplituden-, Frequenz- und Phasenmodulation lassen sich kombinieren; QAM tut genau das und erreicht damit hohe Datenraten, wird aber empfindlicher gegen Störungen. Spreizverfahren wie DSSS und FHSS verfolgen das umgekehrte Ziel: Sie verteilen die Energie über ein breites Band und gewinnen Robustheit statt Rate. OFDM, Grundlage von WLAN, DVB-T und DSL, teilt den Kanal in viele schmale Träger auf und wird dadurch unempfindlich gegen Mehrwegeausbreitung.

Quellencodierung schließlich verkleinert die Datenmenge, bevor sie überhaupt übertragen wird. Sprachcodecs wie A-Law, CELP oder Speex, Audioverfahren wie Vorbis und Bildverfahren wie CABAC arbeiten alle mit derselben Grundidee: Sie verwerfen, was der Empfänger ohnehin rekonstruieren oder nicht wahrnehmen kann.