PAM

Pulsamplitudenmodulation ist ein Verfahren zur Kodierung von Informationen durch Änderung der Amplitude (Stärke) eines Trägersignals in regelmäßigen Abständen. Anstatt einen kontinuierlichen Ton zu senden, sendet der Sender eine Reihe von Impulsen, deren Höhen digitale Werte darstellen. Ein Impuls mit voller Stärke kann eine binäre 1 darstellen, während ein schwächerer Impuls eine 0 darstellt. PAM ist grundlegend für digitale Kommunikationssysteme und kommt überall dort vor, wo Signale von analoger Form in diskrete, übertragbare Stufen umgewandelt werden müssen.

In der Praxis wird PAM in Telefonleitungen, Audio-Codecs und Datenübertragung über Kupfer- oder Glasfaserkabel eingesetzt. Der Kodierungsprozess tastet ein eingehendes Signal ab, üblicherweise mit Raten von 8 kHz oder höher, und ordnet jede Abtastung einem diskreten Amplitudenpegel zu. Ein 4-stufiges PAM-System verwendet vier verschiedene Impulsintensitäten; ein 8-stufiges oder 16-stufiges System trägt mehr Information pro Impuls, wird aber am Empfänger schwerer zu unterscheiden. Höherwertiges PAM wie 64-QAM oder 256-QAM ist heute Standard in Kabelmodems und Wireless-Links, wobei diese PAM mit Phasenmodulation kombinieren, um noch mehr Daten in die gleiche Bandbreite zu packen.

Praktische Einschränkungen und Signalrückgewinnung

Die Hauptschwäche von PAM ist die Empfindlichkeit gegenüber Rauschen und Signaldämpfung. Da Information in der Höhe von Impulsen kodiert ist, macht jede Verschlechterung des Signals es schwerer zu unterscheiden, ob ein empfangener Impuls stark oder schwach sein sollte. Lange Kabelstrecken, elektromagnetische Störungen und schlechte Impedanzanpassung verfälschen alle Amplitudenpegel. Empfänger müssen Entzerrungsschaltungen und adaptive Filter einsetzen, um die ursprünglichen Impulshöhen vor der Dekodierung zurückzugewinnen.

PAM wird in modernen Fernsystemen selten allein verwendet. Es wird typischerweise mit anderen Techniken kombiniert: Quadraturamplitudenmodulation (QAM) kombiniert PAM auf zwei verschiedenen Phasen des gleichen Trägers, um den Durchsatz zu verdoppeln; Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) verteilt PAM-ähnliche Kodierung über viele Unterträger. Trotz dieser Verbesserungen bleibt das Grundprinzip bestehen: Information wird als Variation der Signalstärke übertragen.