1 Digitale Amplitudenmodulationen: AMI, DB, CSRZ
1.4 AMI-Modulation

In der Telekommunikation werden Leitungscodes verwendet, bei denen zwei Spannungsebenen mit einer gegenseitigen Polarität wichtig sind. Ein Leitungscode ist ein Verfahren der Repräsentation des digitalen Signals zur Übertragung durch elektrisches Kabel mittels einer eindeutigen Funktionszuordnung von einigen Ebenen der physikalischen Größe (meistens handelt es sich um Strahlungsintensität oder Amplitude) zu logischen Bits, ohne dass komplexe Algorithmen zur Herstellung von Symbolen notwendig sind. Die Codewörter unterscheiden sich in der Polarität (Phase) der Strahlung zwecks Minimierung der Ungleichheit (Verhältnis der Anzahl von Symbolen mit der gegebenen Polarität zur Anzahl der Symbole mit der umgekehrten Polarität) der längeren Sequenzen von logischen Symbolen.

Modulationsprinzip

Das einfachste Beispiel des Paar-Ungleichheitscodes (engl. paired disparity code) ist der AMI-Code (engl. Alternate Mark Inversion). Diese Modulation verwendet drei logische Ebenen. Den ersten zwei entsprechen zwei bipolare Ebenen „+“ und „-“. Der dritte Zustand ist Null.

Der logischen Null entspricht der Zustand der Abwesenheit des optischen Pulses (Nullspannung des elektrischen Pulses). Die logische Eins wird mit dem Laserpuls repräsentiert, dessen Phase für jede weitere Eins in die Gegenphase gedreht wird (das entspricht der positiven und negativen Spannung bei elektrischen Pulsen). Die binäre Eins wird als „Mark“ und die binäre Null als „Space“ bezeichnet.

Vorteile

Hauptvorteile der Leitungscodes mit bipolarer Codierung:

  • Der Einsatz des bipolaren Codes bei metallischen Leitungen verhindert die Zunahme der Gleichstromkomponente und ermöglicht, dass das Kabel zur Signalübertragung über längere Entfernung verwendet werden kann.
  • AMI hilft bei Aufrechterhaltung der Synchronisierung von Sender und Empfänger, vor allem für lange Sequenzen von logischen Einsen, die für NRZ problematisch sind (für jede Eins gibt es eine andere Polarisation, umgekehrte Phase oder Spannungsebene). Ein zusätzliches Übertragungsmedium für ein Taktsignal ist nicht erforderlich.
  • Fehlererkennung. Ein AMI-Signal wird in regelmäßigen Intervallen wiederhergestellt. Die Parameter Signal-Rauschabstand (engl. Signal to Noise Ratio, SNR) und Bitfehlerrate (engl. Bit Error Rate, BER) bestimmen die Fehlerrate. Beispielsweise kann eine Eins vom Empfänger fehlerhaft als Null und eine Null im Gegenteil dazu als positive Spannung oder optische Leistung ausgewertet werden. AMI ermöglicht die Erkennung eines Fehlers in der gegebenen Sequenz, weil die Verletzung des Prinzips der Bipolarität erkannt wird (jedes weiteres Symbol ungleich null hat eine umgekehrte Polarität).

Nachteile

  • Lange Nullfolgen sind wegen eines eventuellen Verlustes von Synchronisierung (Taktrückgewinnung) problematisch.

Die Lösung besteht in Hinzufügen einer logischen Eins nach sieben logischen Nullen und damit wird die Synchronisierung aufrechterhalten. Bei der Decodierung wird dieses Symbol beseitigt.