Signalübertragung: Grundlagen der digitalen und analogen Nachrichtenübertragungssysteme
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| Language: | German |
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Berlin [u.a.]
Springer
1985
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| Edition: | 3., erw. Aufl. |
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| Online Access: | Inhaltsverzeichnis |
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INHALTSVERZEICHNIS
1. DETERMINIERTE SIGNALE IN LINEAREN ZEITINVARIANTEN SYSTEMEN . 1
1.1 ELEMENTARSIGNALE 1
1.2 ZUM BEGRIFF DES SYSTEMS 3
1.3 LINEARE ZEITINVARIANTE SYSTEME 4
1.4 DAS FALTUNGSINTEGRAL 5
1.5 BEISPIEL ZUR BERECHNUNG DES FALTUNGSINTEGRALS 7
1.6 FALTUNGSALGEBRA 9
1.7 DIRAC-STOSS 11
1.7.1 GEWICHT UND LINEARKOMBINATION VON DIRAC-STOESSEN 11
1.7.2 SIEBEIGENSCHAFT DES DIRAC-STOSSES 12
1.7.3 DIRAC-STOSS MIT DEHNUNGSFAKTOR 13
1.7.4 VERSCHIEBUNG DES DIRAC-STOSSES 14
1.7.5 INTEGRATION DES DIRAC-STOSSES 14
1.8 INTEGRATION UND DIFFERENTIATION VON SIGNALEN 15
1.9 KAUSALE UND STABILE SYSTEME 16
1.10 ZUSAMMENFASSUNG 17
1.11 AUFGABEN 17
2. FOURIER-TRANSFORMATION 21
2.1 EIGENFUNKTIONEN VON LTI-SYSTEMEN 21
2.2 DAS FOURIER-INTEGRAL .' 22
2.3 BEISPIEL: FOURIER-TRANSFORMATION DES
EXPONENTIALIMPULSES 24
2.4 THEOREME ZUR FOURIER-TRANSFORMATION 27
2.4.1 SUPERPOSITIONSSATZ 27
2.4.2 AEHNLICHKEITSSATZ 28
2.4.3 VERSCHIEBUNGSSATZ 29
2.4.4 DIFFERENTIATION 30
2.4.5 SYMMETRIE DER FOURIER-TRANSFORMATION 30
2.4.6 FALTUNG UND MULTIPLIKATION 31
2.5 BEISPIELE ZUR ANWENDUNG DER THEOREME 32
2.5.1 DIE FOURIER-TRANSFORMIERTE DES RECT-IMPULSES 32
2.5.2 DIE FOURIER-TRANSFORMIERTE DES DREIECKIMPULSES . 33
2.5.3 BERECHNUNG DES FALTUNGSPRODUKTES DER SI-FUNKTION
MIT SICH SELBST 33
2.6 TRANSFORMATION SINGULAERER SIGNALFUNKTIONEN 33
2.6.1 TRANSFORMATION VON DIRAC-STOESSEN 33
2.6.2 TRANSFORMATION DER DIRAC-STOSSFOLGE 35
2.6.3 TRANSFORMATION DER SPRUNGFUNKTION 36
2.7 FOURIER- UND LAPLACE-TRANSFORMATION 38
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X INHALTSVERZEICHNIS
2.8 ZUSAMMENFASSUNG 39
2.9 ANHANG 41
2.9.1 TABELLEN ZUR FOURIER-TRANSFORMATION 41
2.9.2 TRANSFORMATION DER DIRAC-STOSS FOLGE 43
2.9.3 MEHRFACHE FALTUNG DER RECHTECKFUNKTION 44
2.10 AUFGABEN 45
3. DISKRETE SIGNALE UND SYSTEME 49
3.1 ABTASTUNG IM ZEITBEREICH 50
3.2 ABTASTUNG IM FREQUENZBEREICH 54
3.3 ZEITDISKRETE SIGNALE UND SYSTEME 57
3.3.1 DISKRETE FALTUNG 57
3.3.2 ZEITDISKRETE ELEMENTARSIGNALE 59
3.3.3 LINEARE VERSCHIEBUNGSINVARIANTE SYSTEME 60
3.3.4 BEISPIEL ZUR DISKRETEN FALTUNG 61
3.3.5 FOURIER-TRANSFORMATION ZEITDISKRETER SIGNALE . 62
3.3.6 BEISPIEL 1: SPEKTRUM DES ZEITDISKRETEN
EXPONENTIALIMPULSES 63
3.3.7 BEISPIEL 2: UEBERTRAGUNGSAUFGABE 64
3.3.8 DIE DISKRETE FOURIER-TRANSFORMATION 65
3.3.9 Z-TRANSFORMATION 67
3.4 ZUSAMMENFASSUNG 69
3.5 ANHANG: TABELLEN ZUR FOURIER-TRANSFORMATION
ZEITDISKRETER SIGNALE 70
3.6 AUFGABEN 71
4. KORRELATIONSFUNKTIONEN DETERMINIERTER SIGNALE 77
4.1 ENERGIE UND LEISTUNG VON SIGNALEN 77
4.2 DEFINITION DER IMPULSKORRELATIONSFUNKTION FUER
ENERGIESIGNALE 78
4.3 KORRELATIONSPRODUKT UND FALTUNGSPRODUKT 79
4.4 FOURIER-TRANSFORMATION DER
IMPULSAUTOKORRELATIONSFUNKTION 81
4.5 IMPULSKORRELATIONSFUNKTIONEN UND LTI-SYSTEME 83
4.6 IMPULSKORRELATIONSFUNKTIONEN ZEITDISKRETER SIGNALE 84
4.7 ZUSAMMENFASSUNG 86
4.8 AUFGABEN 86
5. SYSTEMTHEORIE DER TIEFPASS- UND BANDPASSSYSTEME . 91
5.1 DAS VERZERRUNGSFREIE SYSTEM 91
5.2 TIEFPASSSYSTEME 92
5.2.1 DER IDEALE TIEFPASS 92
A) UEBERTRAGUNGSFUNKTION UND STOSSANTWORT 92
B) SPRUNGANTWORT DES IDEALEN TIEFPASSES 94
C) APPROXIMATION DES IDEALEN TIEFPASSES DURCH
KAUSALE LTI-SYSTEME 96
5.2.2 TIEFPASSSYSTEME MIT NICHTIDEALER
UEBERTRAGUNGSFUNKTION 97
INHALTSVERZEICHNIS XI
A) ECHOMETHODE 97
B) PULSFORMFILTER 98
C) TIEFPASSSYSTEME MIT WELLIGER
UEBERTRAGUNGSFUNKTION 100
D) TRANSVERSALFILTER 101
5.3 ZEITDISKRETE TIEFPASSSYSTEME 102
5.4 BANDPASSSYSTEME UND BANDPASSSIGNALE 104
5.4.1 DER IDEALE BANDPASS 104
5.4.2 BANDPASSSYSTEM UND AEQUIVALENTES
TIEFPASSSYSTEM 104
5.4.3 KOMPLEXE SIGNALDARSTELLUNG 106
5.4.4 UEBERTRAGUNG VON BANDPASSSIGNALEN UEBER
BANDPASSSYSTEME 108
5.4.5 UEBERTRAGUNG DES EINGESCHALTETEN COS-SIGNALS UEBER
DEN IDEALEN BANDPASS . 109
5.4.6 REALISIERUNG VON BANDPASSSYSTEMEN DURCH
TIEFPASSSYSTEME 110
5.4.7 PHASEN- UND GRUPPENLAUFZEIT 114
5.4.8 ZEITDISKRETE BANDPASS- UND HOCHPASSSYSTEME 115
5.5 ZUSAMMENFASSUNG 116
5.6 ANHANG: SI- UND SI-FUNKTION 117
5.7 AUFGABEN 117
6. STATISTISCHE SIGNALBESCHREIBUNG 121
6.1 BESCHREIBUNG VON ZUFALLSSIGNALEN DURCH MITTELWERTE 121
6.1.1 DER ZUFALLSPROZESS 121
6.1.2 STATIONARITAET UND ERGODIZITAET 123
6.1.3 MITTELWERTE 1. ORDNUNG 125
6.1.4 AUTOKORRELATIONSFUNKTION STATIONAERER PROZESSE . 126
6.1.5 KREUZKORRELATIONSFUNKTION STATIONAERER PROZESSE . 127
6.2 ZUFALLSSIGNALE IN LTI-SYSTEMEN 128
6.2.1 LINEARER MITTELWERT ; 129
6.2.2 QUADRATISCHER MITTELWERT UND
AUTOKORRELATIONSFUNKTION 129
6.2.3 LEISTUNGSDICHTESPEKTRUM 130
6.2.4 WEISSES RAUSCHEN 131
6.2.5 KORRELATIONSEMPFANG GESTOERTER SIGNALE 133
6.3 VERTEILUNGSFUNKTIONEN 137
6.3.1 VERTEILUNGSFUNKTION UND WAHRSCHEINLICHKEIT 137
6.3.2 VERTEILUNGSDICHTEFUNKTION 138
6.3.3 VERBUNDVERTEILUNGSFUNKTION 141
6.3.4 STATISTISCHE UNABHAENGIGKEIT 143
6.4 GAUSS-VERTEILUNGEN 144
6.4.1 VERTEILUNGSDICHTEFUNKTION DER SUMME VON
ZUFALLSGROESSEN 144
6.4.2 GAUSS-VERTEILUNG 146
6.4.3 GAUSS-PROZESS UND LTI-SYSTEME 146
6.4.4 FEHLERWAHRSCHEINLICHKEIT BEI KORRELATIONSEMPFANG
GESTOERTER BINAERSIGNALE 148
XII INHALTSVERZEICHNIS
6.5 ZEITDISKRETE ZUFALLSSIGNALE 152
6.5.1 ABTASTUNG VON ZUFALLSSIGNALEN 152
6.5.2 DER ZEITDISKRETE ZUFALLSPROZESS 152
6.5.3 ZEITMITTELWERTE 153
6.5.4 ZEITDISKRETE ZUFALLSSIGNALE IN LSI-SYSTEMEN 154
6.5.5 BEISPIEL: FILTERUNG VON WEISSEM RAUSCHEN 155
6.6 ZUSAMMENFASSUNG 157
6.7 ANHANG: FEHLERFUNKTION 157
6.8 AUFGABEN 159
7. MODULATIONSVERFAHREN I - UEBERTRAGUNG DIGITALER SIGNALE 165
7.1 ALLGEMEINE UND DIGITALE UEBERTRAGUNGSSYSTEME 165
7.2 BINAERUEBERTRAGUNG MIT TIEFPASSSIGNALEN 167
7.2.1 UEBERTRAGUNG VON BINAERSIGNALFOLGEN 167
7.2.2 DAS 1. NYQUIST-KRITERIUM 170
7.2.3 BIPOLARE UEBERTRAGUNG 172
7.2.4 KORRELATIVE CODIERUNG 174
7.2.5 MEHRPEGELUEBERTRAGUNG 175
7.2.6 UEBERTRAGUNG MIT ZWEI TRAEGERSIGNALFORMEN 176
7.2.7 FEHLERWAHRSCHEINLICHKEIT BEI UEBERTRAGUNG MIT
ZWEI ORTHOGONALEN SIGNALEN 178
7.2.8 ADAPTIVE KANALENTZERRUNG 181
7.3 BINAERUEBERTRAGUNG MIT BANDPASSSIGNALEN 182
7.3.1 UEBERTRAGUNGSARTEN 182
7.3.2 AUTOKORRELATIONSFUNKTION VON BANDPASSSIGNALEN . 184
7.3.3 EMPFANG VON BANDPASSSIGNALEN IM TIEFPASSBEREICH . 185
7.3.4 INKOHAERENTER EMPFANG VON BANDPASSSIGNALEN 187
7.3.5 FEHLERWAHRSCHEINLICHKEIT BEI INKOHAERENTEM
EMPFANG VON BANDPASSTRAEGERSIGNALEN 189
7.3.6 BANDPASSRAUSCHEN UND RAYLEIGH-VERTEILUNG 193
7.3.7 SYNCHRONISATION 195
7.4 PULSCODEMODULATION (PCM) 197
7.4.1 VERFAHREN DER PULSCODEMODULATION 198
7.4.2 QUANTISIERUNGSRAUSCHEN 200
7.4.3 UEBERTRAGUNGSFEHLER IN PCM-SYSTEMEN 202
7.4.4 PCM-CODIERUNG MIT GEDAECHTNIS 204
7.5 ZUSAMMENFASSUNG 206
7.6 ANHANG: RICE-VERTEILUNG 207
7.7 AUFGABEN 208
8. MODULATIONSVERFAHREN II - UEBERTRAGUNG ANALOGER SIGNALE . 213
8.1 LINEARE MODULATIONSVERFAHREN 213
8.1.1 PULSAMPLITUDENMODULATION 213
8.1.2 PAM-UEBERTRAGUNG MIT BANDPASS TRAEGERSIGNALEN 214
8.1.3 AMPLITUDENMODULATION 216
8.1.4 INKOHAERENTER EMPFANG IN AM-SYSTEMEN 218
8.1.5 EINSEITENBAND-AMPLITUDENMODULATION 220
8.1.6 STOERVERHALTEN DER LINEAREN MODULATIONSVERFAHREN . 222
INHALTSVERZEICHNIS XIII
8.2 MULTIPLEX-UEBERTRAGUNG 224
8.2.1 MULTIPLEX-UEBERTRAGUNG MIT
PULSAMPLITUDENMODULATION 225
8.2.2 ZEITMULTIPLEX-UEBERTRAGUNG 226
8.2.3 FREQUENZMULTIPLEX-UEBERTRAGUNG 228
8.2.4 CODEMULTIPLEX-UEBERTRAGUNG 230
8.3 WINKELMODULATIONSVERFAHREN 232
8.3.1 PHASEN- UND FREQUENZMODULATION 232
8.3.2 SPEKTRUM EINES FM-SIGNALS 233
8.3.3 EMPFANG VON FM-SIGNALEN 236
8.3.4 STOERVERHALTEN DER FM-UEBERTRAGUNG 237
8.4 BEGRIFFE DER INFORMATIONSTHEORIE 241
8.4.1 DISKRETE NACHRICHTENQUELLEN 242
8.4.2 KONTINUIERLICHE NACHRICHTENQUELLEN 244
8.4.3 KANALKAPAZITAET 245
8.4.4 DIE KANALKAPAZITAET DES GAUSS-KANALS 245
8.4.5 DIE SHANNON-GRENZE BEI DIGITALER UEBERTRAGUNG 247
8.4.6 IDEALE UEBERTRAGUNGSSYSTEME MIT
BANDBREITEDEHNUNG 248
A) AMPLITUDENMODULATIONSVERFAHREN 250
B) FREQUENZMODULATIONSVERFAHREN 250
C) PULSCODEMODULATION 250
8.5 ZUSAMMENFASSUNG 251
8.6 AUFGABEN 252
9. UEBUNGEN 257
9.1 ORTHOGONALENTWICKLUNG 257
9.2 SIGNALRAUM 258
9.3 MATCHED-FILTER BEI FARBIGEM RAUSCHEN 261
9.4 QUATERNAERE PHASENUMTASTUNG 263
9.5 FREQUENZUMTASTUNG MIT NICHTKOHAERENTEM EMPFANG 264
9.6 DELTAMODULATION UND DIFFERENZ-PULSCODEMODULATION 266
9.7 OPTIMALER QUANTISIERER 267
9.8 RADAREMPFAENGER 270
ENTWICKLUNG DER NACHRICHTENTECHNIK 273
LITERATURVERZEICHNIS 275
SYMBOLVERZEICHNIS 281
LOESUNGEN ZU DEN AUFGABEN DER KAPITEL 1-8 283
SACHVERZEICHNIS 295 |
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