6.1 Digitale Telekommunikationssysteme

Unabhängig von der Ausführungsform arbeiten moderne Telekommunikationssysteme „digital“. Nachrichten wie beispielsweise Texte, Bilder, Sprache oder Musik werden durch Abfolgen der beiden Symbole „0“ und „1“ dargestellt²⁸. Die Umwandlung analoger Nachrichten in Abfolgen von „0“ und „1“ bezeichnet man als „Digitalisierung“. Der Vorteil der digitalen Übertragung ist darin zu sehen, dass der Nachrichtenempfänger lediglich erkennen muss, ob der Sender eine „0“ oder eine „1“ übermittelt hat. Das bedeutet – ganz im Gegensatz zur analogen Übertragung, wo jeder kleinen Änderung des übertragenen Signals ein Informationsgehalt zukommt –, dass kleine Störungen ohne Auswirkung bleiben, solange die Unterscheidbarkeit von „0“ und „1“ gewährleistet ist. Digitale Telekommunikationssysteme übermitteln Nachrichten daher zuverlässiger als analoge Systeme und können zudem mit den heute gängigen Fertigungsverfahren (VLSI-Technik) einfach und billig produziert werden.

Die Qualität eines übertragenen Sprachsignals hängt wesentlich vom übertragenen Frequenzbereich ab. Für den Sprachtelefondienst werden nur jene Frequenzanteile eines analogen Sprachsignals übertragen, die im Frequenzbereich 300–3.400 Hz liegen (im Vergleich dazu liegt der Wiedergabebereich hochwertiger Verstärker und Lautsprecher im Bereich der Konsumelektronik im Frequenzbereich 20–20.000 Hz).

Eine Verschlechterung der Qualität kann sich auch bei digitaler Übertragung durch (massive) Störungen im Übertragungsweg ergeben, wie sie insbesondere in Mobilfunksystemen am Funkweg immer wieder vorkommen.

Für (Sprach-)Verbindungen wird in den heutigen Telefonnetzen eine Datenrate von 64 kbit/s verwendet. Dieser Wert ergibt sich aus dem der Digitalisierung zugrunde liegenden technischen Verfahren. 8.000-mal pro Sekunde (alle 125 Mikrosekunden) wird der aktuelle Wert des analogen Signals gemessen („Abtastung“ durch kurze Pulse). Jeder dieser 8.000 Werte wird dann mittels eines bestimmten Verfahrens, welches das physiologische Hörempfinden des Menschen mit einbezieht, einer von 256 Wertestufen zugeordnet. Jede dieser 256 Wertestufen kann technisch durch eine 8-Bit-Zahl dargestellt werden („binäre Codierung“). Für eine Verbindung werden letztlich pro Sekunde 8.000 Werte mit je 8 Bit übertragen (8.000 x 8 = 64.000 bit bzw. 64 kbit) – dieses Verfahren bezeichnet man als „Pulse- Code-Modulation“ (PCM).