Digitale Übertragung: vom Text zum Signal und zurück

Hier läuft eine interaktive End-to-End-Simulation: Du gibst Klartext und Parameter ein, und die Seite zeigt Schritt für Schritt, wie daraus ein Sendesignal entsteht, über einen gestörten Kanal geht und am Empfänger wieder zu Text wird. Jede Stufe erscheint als Karte mit kurzer Erklärung und den zugehörigen Daten (Bits, Symbole, Kurven).

Was die Übertragung hier macht: Zuerst werden die Daten kompakter codiert und mit einem Schlüsselstrom (Stromchiffre) verschlüsselt, mit Hamming(7,4) gegen Bitfehler abgesichert und mit einer Präambel gerahmt. Dann folgen BPSK und pulsgeformtes Sendesignal (Root Raised Cosine). Der Kanal bettet den Nutzrahmen in einen längeren Zufallsstrom ein (Präambel-Suche nötig), nutzt den normierten Spannungsfaktor A = d₀/d (Pegelbezug zu d₀) und zeigt die absolute Freiraum-Pfadverlustzahl PL_FS,dB ≈ 20 log₁₀(4πd/λ) aus f. Zusätzlich additives Gauß-Rauschen (σ) — dadurch können Symbole falsch entschieden werden und die Synchronisation per Korrelation ins Rutschen geraten. Beim Empfang helfen Matched Filter, harte Bitentscheidung und Präambel-Peak, den Rahmen zu finden und die Kette rückwärts zu dekodieren. Wenn d oder σ zu extrem sind, bricht die Rekonstruktion sichtbar ein (Statuszeile und Stufen). Vertiefung: Hamming-Demo, NOMA / SIC (Mehrnutzer, hier nicht simuliert).

Interaktive Übertragungskette

Passe Text, Schlüssel, Präambel (nur 0/1), Distanz, Trägerfrequenz (für λ und PL_FS) und Rausch an. Der Nutzrahmen liegt in einem längeren Zufallsstrom — die Präambel muss per Korrelation gefunden werden. Größeres d oder σ erschwert das. Die Karten unten spiegeln jeden Schritt mit Formeln und Daten wider.

Eingabetext

Schlüssel

Rauschen σ

Träger f (MHz)

Distanz d (m)

Präambel (Bitfolge)

Fazit

Die Simulation bündelt eine typische Kette: Quellcodierung, Verschlüsselung, Hamming-FEC, Rahmen mit Präambel, BPSK und Root-Raised-Cosine-Pulsformung. Der Kanal modelliert Distanz mit A = d₀/d (normierter Spannungspegel zur Referenz d₀) sowie die absolute Freiraumdämpfung PL_FS,dB ≈ 20 log₁₀(4πd/λ) und additives Gauß-Rauschen. Am Empfänger bestimmen Matched Filter, Schwellenentscheidung und Präambelkorrelation, ob die inverse Kette den Klartext zuverlässig rekonstruiert. Zu großes σ oder d verschlechtert SNR und Sync — dann bricht die Rekonstruktion ein, was die Statuszeile und die Stufen „Synchronisation fehlgeschlagen“ bzw. falsches Dekodierergebnis zeigen.

Für vertiefende Theorie und andere Werkzeuge: Hamming-Demo, Fehlerkorrektur, AES-GCM, NOMA und SIC.