Modem und Signalmodulation

Ein Zusatzbericht für die Ausbildung als FISI, den ich mal geschrieben hatte. Und weil ich das Forum hier so toll finde, sollen alle was davon haben ;)

Der Begriff Modem ist ein Akronym, das sich aus den Begriffen Modulation und
Demodulation zusammensetzt, und ist deshalb die Bezeichnung für ein Gerät, das
diese beiden Funktionen ausführen kann.
Man kann das Modem als Schnittstelle oder Adapter zwischen jeweils zwei verschie-
denen Signalen und deren Medien ansehen. Diese beiden Signale nennt man
Informationsträger oder Nutzsignal und Trägersignal. Im vornherein muss gesagt
werden, dass das Modem kein Analog/Digital-Wandler ist: Die Signale werden
analog oder digital versendet und kommen beim Empfänger auch analog bzw. digital
an! Das Modem dient nur als vorbereitendes Gerät zur Versendung von Signalen
über ein Medium (beim Funk wäre dies z.B. die Luft), für welches das Signal
bestimmte Eigenschaften besitzen sollte, um zum Beispiel über größere Entfer-
nungen oder mit besserer Qualität transportiert werden zu können. Je nach Medium
wird das Trägersignal also dementsprechend moduliert.
Beispiel Radio: Ein Radiosender spielt einen Titel, das vom dortigen Mikrophon
analog , nämlich über eine vom Ton in Schwingungen versetzte Membran,
aufgenommen wird. Das Musiksignal kann naturgemäß nur eine Frequenz von
einigen Kilohertz besitzen- sonst könnte ein Mensch es gar nicht hören. Radiosender
senden aber mit Frequenzen im Megahertzbereich. Deshalb muss das
niederfrequente Nutzsignal in ein hochfrequentes Trägersignal moduliert werden.
Das empfangende Radio besitzt einen Demodulator, der das Signal wieder in ein
niederfrequentes und für den Menschen hörbares umwandelt.
Beispiel Computer/Fax/Drucker : Das Gleichspannungs- Nutzsignal der Geräte ist zum
Beispiel zur Kommunikation über ein WAN oder das Internet gänzlich ungeeignet und muss
deshalb zunächst in ein Wechselspannungssignal moduliert werden, welches sich schnell
und zuverlässig über größere Distanzen überträgt.
Beim Empfänger wird es wieder in ein für den Computer verständliches Gleichspannungssignal demoduliert.
Nach diesen Beispielen erscheint es verständlich und sinnvoll, dass man die Funktionen der Modulation und
Demodulation in einem Gerät, welches sich am Ein- bzw. Ausgang des Netzwerks befindet, vereint hat.
Je nach Verfahren wird das Nutzsignal in seiner Amplitude, Frequenz oder Phase moduliert.
Außerdem unterscheidet man zwischen linearer und nicht linearer Modula-
tion. Bei der linearen Modulation , welche der Amplitudenmodulation entspricht, wird
das Nutzsignal über ein lineare Funktion, also beispielsweise f(x)= 5x , moduliert. Man multipliziert also die Amplitude mit einer Zahl. Eine nichtlineare Funktion wäre zum Beispiel f(x)= sin x. Mit nichtlinearen Funktionen werden die Nutzsignale
phasen- und frequenzmoduliert.


Außerdem lassen sich Signale in ihrer Entstehung und Verarbeitung in analoge und
digitale unterscheiden.
Digitale Signale haben eine abzählbare Anzahl an Zuständen, also einer, zwei, drei,
zwanzig usw. . Bei einem Computer wären dies die beiden Zustände ein oder aus
im Moresealphabet die Zeichen lang, kurz und Pause.
Analoge Signale hingegen haben eine unendlich große Zahl an Zuständen, da sie
sich in einem fortlaufenden Prozess bilden und die Zustände nahtlos ineinander
übergehen (siehe Beispiel Radio).
Dementsprechend müssen sich auch die Verfahren der Modulation/Demodulation
analoger und digitaler Signale unterscheiden. Analoge Modulationen folgen dem
kontinuierlichen Verlauf des analogen Nutzsignals und müssen es zu jedem Zeitpunkt parallel abbilden können.
Digitale Modulationen sind dagegen wert- und zeitdiskret, das heißt, dass die Signale
nur zu bestimmten Abtastzeitpunkten moduliert werden und das Signal in der
Zwischenzeit undefiniert bleibt (zeitdiskret) und dass es nur eine bestimmte Anzahl
übertragbarer sogenannter Sendesymbole gibt (wertdiskret). Bei der Demodulation digitaler Signale spielt die
Taktrückgewinnung zur Ermittlung der Abtastzeitpunkte eine wichtige Rolle, da die Daten auch wieder exakt
aufgebaut werden müssen.

Hoffe der Beitrag hat zum Verständnis des allgegenwärtigen und oft allzu leichtfertig gebrauchten Begriffs „Modem" beigetragen.