Nachrichtenübertragung: mit 18 Tabellen
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| Format: | Buch |
| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
Stuttgart
Teubner
1996
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| Ausgabe: | 2., neubearb. und erw. Aufl. |
| Schriftenreihe: | Informationstechnik
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| Beschreibung: | XVIII, 759 S. Ill., graph. Darst. |
| ISBN: | 3519161427 |
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| adam_text | NACHRICHTEN- UEBERTRAGUNG VON DR.-ING. KARL DIRK KAMMEYER PROFESSOR AN
DER UNIVERSITAET BREMEN 2., NEUBEARBEITETE UND ERWEITERTE AUFLAGE MIT 405
BILDERN UND 18 TABELLEN B. G. TEUBNER STUTTGART 1996 INHALT TEIL I
SIGNALE UND UBERTRAGUNGSSYSTEME 1 1. KOMPLEXE SIGNALE UND SYSTEME 3 1.1
KLASSIFIKATION VON SIGNALEN 4 1.2 SYMMETRIEEIGENSCHAFTEN DER SPEKTREN
REELLER ZEITSIGNALE 7 1.3 HILBERTTRANSFORMATION 8 1.3.1 DEFINITION UND
EIGENSCHAFTEN 8 1.3.2 APPROXIMATION DURCH REALE SYSTEME 14 1.3.3
HILBERTTRANSFORMATOREN FUER BANDPASSSIGNALE 17 1.4 ANALYTISCHE SIGNALE 20
1.5 KOMPLEXE EINHUELLENDE REELLER BANDPASSSIGNALE 24 1.6 KOMPLEXWERTIGE
SYSTEME 28 1.7 AEQUIVALENTE BASISBANDDARSTELLUNG STATIONAERER
BANDPASS-RAUSCH- PROZESSE 34 2. EIGENSCHAFTEN VON UBERTRAGUNGSKANALEN
...39 2.1 VERZERRUNGSFREIE UEBERTRAGUNG - APPROXIMATION IDEALISIERTER
UEBERTRAGUNGSKANAELE 40 2.1.1 DEFINITION DER VERZERRUNGSFREIHEIT 40 2.1.2
DIE ERSTE NYQUIST-BEDINGUNG 42 2.2 ZEITDAUER-BANDBREITEPRODUKT 49 2.3
EIGENSCHAFTEN REALER KANAELE 55 2.3.1 LINEARE VERZERRUNGEN 55 2.3.2
NICHTLINEARE VERZERRUNGEN 55 2.3.3 FREQUENZVERWERFUNG ALS BEISPIEL FUER
EINEN ZEITVARIANTEN KANAL 64 2.3.4 ADDITIVE STOERUNGEN 67 2.4 DER
FUNKKANAL ALS BEISPIEL FUER REALE UBERTRAGUNGSBEDINGUNGEN . 72 2.4.1
ZEITINVARIANTE MEHRWEGEKANAELE 72 2.4.2 MOBILFUNKKANAL 77 XII
INHALTSVERZEICHNIS TEIL II. ANALOGE UND DIGITALE UEBERTRAGUNG IM
BASISBAND 87 3. ANALOGE BASISBANDUEBERTRAGUNG 89 3.1 DAS FERNSPRECHNETZ
ALS BEISPIEL FUER EINEN ANALOGEN BASISBANDKANAL 90 3.2 NETZWERKE ZUR
ENTZERRUNG LINEARER KANAELE 94 3.3 LINEARE MASSNAHMEN ZUR MINDERUNG VON
STOEREINFLUESSEN 99 3.4 NICHTLINEARE MASSNAHMEN ZUR MINDERUNG VON
STOEREINFLUESSEN .... 103 4. DISKRETISIERUNG ANALOGER QUELLENSIGNALE ...
109 4.1 ZEITDISKRETE, AMPLITUDENKONTINUIERLICHE DARSTELLUNG 110 4.1.1
PULSAMPLITUDENMODULATION 110 4.1.2 PULSDAUER - PULSPHASENMODULATION 115
4.2 ZEIT- UND AMPLITUDENDISKRETE DARSTELLUNG: PULSCODEMODULATION 118
4.2.1 LINEARE QUANTISIERUNG 118 4.2.2 NICHTLINEARE QUANTISIERUNG 121 4.3
DIFFERENTIELLE PULSCODEMODULATION 124 4.3.1 GRUNDPRINZIP 124 4.3.2
LINEARE PRAEDIKTION 125 4.3.3 VORWAERTS- UND RUECKWAERTSPRAEDIKTION 130 4.4
DELTAMODULATION 134 5. DIGITALE UEBERTRAGUNG IM BASISBAND 139 5.1
SPEKTRUM EINES DATENSIGNALS 140 5.2 INTERSYMBOL-INTERFERENZ - DIE ERSTE
NYQUIST-BEDINGUNG 144 5.3 AUGENDIAGRAMM - DIE ZWEITE NYQUIST-BEDINGUNG
150 5.4 UEBERTRAGUNG MIT KONTROLLIERTER INTERSYMBOL-INTERFERENZ 154 5.4.1
PARTIAL - RESPONSE - CODIERUNG 154 5.4.2 PARTIAL - RESPONSE -
VORCODIERUNG 161 5.5 UEBERTRAGUNG UEBER KANAELE MIT ADDITIVEN
RAUSCHSTOERUNGEN 166 5.5.1 RAUSCHANGEPASSTE EMPFANGSFILTER 166 5.5.2
BITFEHLER-WAHRSCHEINLICHKEIT 172 5.5.3 SIGNAL-STOERVERHAELTNIS BEI
PCM-UEBERTRAGUNG 178 5.6 ENTZERRUNG 181 5.6.1 BEDINGUNGEN ZUR LINEAREN
ENTZERRUNG 181 5.6.2 NICHTREKURSIVE ENTZERRER MIT EINFACHABTASTUNG 184
5.6.3 NICHTREKURSIVE ENTZERRER MIT DOPPELABTASTUNG 186 5.6.4 BEISPIELE
ZUR LINEAREN ENTZERRUNG 190 5.6.5 NICHTLINEARE ENTZERRUNG: QUANTISIERTE
RUECKFUEHRUNG .... 193 INHALTSVERZEICHNIS XIII 5.7 ADAPTIVE ENTZERRUNG 196
5.7.1 MINIMUM MEAN SQUARE ERROR LOESUNGEN 196 5.7.2 ITERATIVE
ENTZERREREINSTELLUNG NACH DEM LMS-ALGORITHMUS 202 5.7.3 ADAPTIVER
ENTZERRER MIT QUANTISIERTER RUECKFUEHRUNG 204 5.8
SYMBOLTAKT-SYNCHRONISATION 206 5.8.1 LEISTUNGSDICHTESPEKTRUM EINES
QUADRIERTEN DATENSIGNALS 206 5.8.2 TAKTRUECKGEWINNUNG DURCH
GLEICHRICHTUNG DES DATENSIGNALS 210 5.8.3 ENTSCHEIDUNGSRUECKGEKOPPELTE
TAKTREGELUNG 213 5.9 ZEITMULTIPLEX-UEBERTRAGUNG 216 5.9.1 PRINZIP DER
KANALMEHRFACHAUSNUTZUNG DURCH ZEITMULTIPLEX 216 5.9.2 SYSTEMBEISPIEL:
PCM 30 218 TEIL III. ANALOGE MODULATION 219 6. EIGENSCHAFTEN ANALOGER
MODULATIONS- SIGNALE 221 6.1 DEFINITIONEN GEBRAEUCHLICHER
MODULATIONSFORMEN 222 6.1.1 PRINZIP DES FREQUENZMULTIPLEX 222 6.1.2
AMPLITUDENMODULATION 224 6.1.3 WINKELMODULATION 225 6.1.4
EINSEITENBANDMODULATION 228 6.1.5 UEBERSICHT 232 6.2
SPEKTRALEIGENSCHAFTEN 234 6.2.1 LINEARE MODULATIONSFORMEN 234 6.2.2
WINKELMODULATION 241 6.3 KOMPLEXE EINHUELLENDE VON MODULATIONSSIGNALEN
248 6.3.1 EIGENSCHAFTEN 248 6.3.2 DEMODULATIONSVORSCHRIFTEN 253 7.
SENDER- UND EMPFAENGER STRUKTUREN 261 7.1 PRINZIPIELLE AUFGABEN IM
EMPFAENGER 262 7.2 SUPERHETERODYN-PRINZIP 264 7.3 KOMPLEXE
BASISBANDSTRUKTUREN 267 7.3.1 EMPFAENGER 267 7.3.2 SENDER 272 7.4
PRAKTISCHE SYSTEME ZUR DEMODULATION 275 7.4.1 DEMODULATION VON
AM-SIGNALEN 275 7.4.2 DEMODULATION VON FM-SIGNALEN 276 7.4.3 DIGITALE
FM-DEMODULATION 280 XIV INHALTSVERZEICHNIS 8. EINFLUESSE LINEARER
VERZERRUNGEN 285 8.1 AEQUIVALENTE BASISBAND-DARSTELLUNG DES
UBERTRAGUNGSKANALS ... .286 8.2 LINEARE KANALVERZERRUNGEN BEI
AMPLITUDENMODULATION 289 8.3 LINEARE VERZERRUNGEN BEI
EINSEITENBAND-UEBERTRAGUNG 295 8.4 LINEARE KANALVERZERRUNGEN BEI
WINKELMODULATION 297 8.4.1 QUASISTATIONAERE NAEHERUNG 298 8.4.2
REIHENENTWICKLUNG DES PM-DEMODULATIONSOPERATORS ... 302 8.4.3
SPEZIALFALL SINUSFOERMIGER MODULATION 303 8.4.4 LINEARES ERSATZSYSTEM FUER
FM-SYSTEME 307 8.4.5 KONSTANT-MODULUS-ALGORITHMUS (CMA) ZUR KORREKTUR
WINKELMODULIERTER SIGNALE 313 9. ADDITIVE STOERUNGEN 317 9.1 STOERUNGEN
DURCH BENACHBARTE SENDER 318 9.1.1 LINEARE MODULATIONSFORMEN 318 9.1.2
FREQUENZMODULATION 322 9.2 STOERUNGEN DURCH ADDITIVES RAUSCHEN 328 9.2.1
LINEARE MODULATIONSFORMEN 328 9.2.2 FREQUENZMODULATION 334 9.3 VERGLEICH
DER MODULATIONSARTEN 338 9.3.1 VERGLEICH UNTER GLEICHEN SENDELEISTUNGEN
338 9.3.2 INFORMATIONSTHEORETISCHER VERGLEICH 339 10. ZWEI
SYSTEMBEISPIELE FUER ANALOGE MODULATION 343 10.1 TRAEGERFREQUENZTECHNIK IM
FERNSPRECHNETZ 344 10.2 UKW-HOERRUNDFUNK-UEBERTRAGUNG 348 10.2.1
FREQUENZBAENDER FUER HOERRUNDFUNK UND FERNSEHEN 348 10.2.2 OPTIMIERUNG DER
UKW-ZF-FILTER 349 10.2.3 UKW-PREEMPHASE UND -DEEMPHASE 356 10.2.4
UKW-STEREOPHONIE 358 10.2.5 VERKEHRSFUNK 361 10.2.6 NEUE KONZEPTE ZUR
ADAPTIVEN ENTZERRUNG VON UKW-SIGNALEN 362 INHALTSVERZEICHNIS XV TEIL IV.
DIGITALE MODULATION 367 11. EIGENSCHAFTEN DIGITALER MODULATIONS- SIGNALE
369 11.1 DEFINITIONEN LINEARER MODULATIONSFORMEN 370 11.1.1 BESCHREIBUNG
IM SIGNALRAUM 370 11.1.2 DIGITALE MODULATION MIT NYQUIST-IMPULSFORMUNG
373 11.1.3 OFFSET-PSK 377 11.1.4 DIFFERENTIELLE PSK (DPSK) 378 11.1.5
KLASSIFIKATIONSMERKMALE FUER DIGITALE MODULATIONSSIGNALE 380 11.2
NICHTLINEARE MODULATIONSFORMEN 382 11.2.1 DISKRETE FREQUENZMODULATION
(FSK) 382 11.2.2 MINIMUM SHIFT KEYING (MSK) 387 11.2.3 GAUSSSCHES MINIMUM
SHIFT KEYING (GMSK) 389 11.2.4 CONTINUOUS-PHASE-MODULATION (CPM) 391
11.3 SPEKTRALEIGENSCHAFTEN 394 11.3.1 LINEARE MODULATIONSFORMEN 394
11.3.2 SPEKTREN ORTHOGONALER FSK-SIGNALE 396 11.3.3 NUMERISCHES
BERECHNUNGSVERFAHREN ZUR SPEKTRALANALYSE BELIEBIGER CPM-FORMEN 400
11.3.4 GEGENUEBERSTELLUNG DER SPEKTREN EINIGER MODULATIONSSIGNALE 404 12.
PRINZIPIEN DER DEMODULATION 409 12.1 KOHAERENTE DEMODULATION 410 12.1.1
GRUNDSTRUKTUREN KOHAERENTER EMPFAENGER FUER LINEARE MODULATIONSFORMEN 410
12.1.2 DIGITALE SENDER- UND EMPFAENGERKONZEPTE FUER LINEARE
MODULATIONSFORMEN 413 12.1.3 KOHAERENTE DEMODULATION VON MSK-SIGNALEN 417
12.1.4 NAEHERUNGSWEISE BESCHREIBUNG VON CPM-SIGNALEN DURCH LINEARE
MODULATIONSFORMEN 418 12.1.5 KOHAERENTE DEMODULATION VON CPM-SIGNALEN 422
12.2 TRAEGERREGELUNG ZUR KOHAERENTEN DEMODULATION 424 12.2.1
TRAEGERREGELUNG IM BANDPASS-BEREICH 424 12.2.2 ENTSCHEIDUNGSRUECKGEKOPPELTE
TRAEGERPHASENREGELUNG IM BASISBAND 429 12.2.3 LINEARISIERTES MODELL FUER
DEN PHASENREGELKREIS 431 12.2.4 STATISCHER PHASENFEHLER INFOLGE
FREQUENZVERWERFUNG .. .433 12.2.5 PHASENJITTER, PHASENRAUSCHEN 435 12.3
INKOHAERENTE DEMODULATION 439 12.3.1 BEGRIFFSKLAERUNG 439 XVI
INHALTSVERZEICHNIS 12.3.2 INKOHAERENTE DEMODULATION VON DPSK-SIGNALEN 440
12.3.3 DIFFERENTIELLER DEMODULATOR FUER CPM-SIGNALE 444 12.3.4
DISKRIMINATOR-DEMODULATOR FUER CPM-SIGNALE 446 12.3.5 EINFLUSS EINER
BANDBEGRENZUNG AUF DIE INKOHAERENTE DEMODULATION 449 13. ADDITIVE
GAUSSSCHE STOERUNGEN 457 13.1 OPTIMALER EMPFAENGER FUER GAUSSSCHE STOERUNGEN
458 13.2 SPEZIALFALL WEISSER RAUSCHSTOERUNGEN 461 13.2.1
KORRELATIONSEMPFAENGER 461 13.2.2 MATCHED-FILTER-EMPFAENGER 462 13.3
STOERUNG DURCH FARBIGES RAUSCHEN 466 13.3.1 KORRELATIONSEMPFAENGER FUER
FARBIGES RAUSCHEN 466 13.3.2 MATCHED-FILTER FUER FARBIGES RAUSCHEN 468
13.4 FEHLERWAHRSCHEINLICHKEIT BEI GEDAECHTNISFREIER ENTSCHEIDUNG ... 471
13.4.1 ZWEISTUFIGE SIGNALFORMEN 471 13.4.2 SYMBOL- UND
BITFEHLERWAHRSCHEINLICHKEIT FUER QPSK ... 474 13.4.3 NAEHERUNGSLOESUNG FUER
HOEHERSTUFIGE PSK-UBERTRAGUNG . .477 13.4.4 FEHLERWAHRSCHEINLICHKEIT FUER
DPSK 483 13.4.5 FEHLERWAHRSCHEINLICHKEIT FUER MSK UND GMSK 486 14.
UEBERTRAGUNG UNTER INTERSYMBOL-INTERFERENZ- BEDINGUNGEN 491 14.1
STRUKTUREN KOMPLEXWERTIGER ENTZERRER 492 14.1.1 MATCHED-FILTER-EMPFAENGER
MIT ENTZERRUNG 492 14.1.2 BANDPASS- UND BASISBANDENTZERRUNG 494 14.1.3
INVERSE KOMPLEXWERT IGE SYSTEME 498 14.1.4 LEAST-SQUARES-LOESUNGEN FUER
INVERSE SYSTEME 503 14.2 ADAPTIVE ENTZERREREINSTELLUNG 508 14.2.1
MSE-LOESUNG FUER KOMPLEXWERTIGE ENTZERRER 508 14.2.2 KOMPLEXER
LMS-ALGORITHMUS 510 14.2.3 KONVERGENZ DES LMS-ALGORITHMUS 512 14.2.4
REKURSIVER LEAST-SQUARES-ALGORITHMUS (RLS) 517 14.3 LATTICE-ENTZERRER
521 14.3.1 LATTICE-PRAEDIKTOR ZUR DEKORRELATION 521 14.3.2 STRUKTUR DES
LATTICE-ENTZERRERS 526 14.3.3 LATTICE-GRADIENTENVERFAHREN 532 14.3.4
KONVERGENZVERGLEICH DER VERSCHIEDENEN ADAPTIONSALGORITHMEN 536 14.4
ENTZERRUNG UNTER ADDITIVEM KANALRAUSCHEN 539 14.4.1 EINFLUSS VON RAUSCHEN
AUF DIE MSE-LOESUNG 539 14.4.2 S/N-VERLUST INFOLGE DER ENTZERRUNG 542
14.4.3 FEHLERWAHRSCHEINLICHKEIT UNTER ENTZERRER-EINFLUSS 546
INHALTSVERZEICHNIS XVII 14.5 MAXIMUM-LIKELIHOOD-SCHAETZUNG VON
DATENFOLGEN 552 14.5.1 GRUNDSTRUKTUR DES OPTIMALEN EMPFAENGERS 552 14.5.2
OPTIMALER EMPFAENGER MIT DEKORRELATIONSFILTER 554 14.5.3
VITERBI-DETEKTION ENDLICHER DATENFOLGEN 556 14.5.4 DETEKTION
UNBEGRENZTER DATENFOLGEN 564 14.5.5 FEHLERWAHRSCHEINLICHKEIT BEI
VITERBI-DETEKTION 566 14.5.6 UNGUENSTIGSTE KANAELE ERSTER UND ZWEITER
ORDNUNG 575 14.5.7 VITERBI-DETEKTION NACH INKOHAERENTER CPM-DEMODULATION
581 14.6 KANALIDENTIFIKATION 585 14.6.1 MSE-LOESUNG 585 14.6.2
KANALSCHAETZUNG DURCH DEN STOCHASTISCHEN GRADIENTENALGORITHMUS (LMS) 586
14.6.3 LEAST-SQUARES-KANALSCHAETZUNG 588 15. MULTITRAEGERSYSTEME 593 15.1
PROBLEME DER MOBILFUNKUEBERTRAGUNG 594 15.2 BESCHREIBUNG VON
MULTITRAEGERSYSTEMEN 598 15.2.1 PRINZIPIELLE STRUKTUR 598 15.2.2
INTERSYMBOL- UND NACHBARKANAL-INTERFERENZ 600 15.2.3 EMPFAENGERSTRUKTUREN
602 15.3 IMPULSFORMUNGSKONZEPTE BEI MULTITRAEGERUEBERTRAGUNG 606 15.3.1
SYSTEME MIT IDEALER BANDBREITE-EFFIZIENZ 606 15.3.2 OFDM-KONZEPT 611
15.3.3 IMPULSE MIT MINIMALEM ZEIT-BANDBREITE-PRODUKT 613 15.4
MULTITRAEGERUEBERTRAGUNG UEBER MOBILFUNKKANAELE 617 16.
CODEMULTIPLEX-UBERTRAGUNG 621 16.1 GRUNDPRINZIP DES CODEMULTIPLEX 622
16.1.1 PRINZIP DER SPEKTRALEN SPREIZUNG 622 16.1.2 PSEUDO-ZUFALLSFOLGEN
625 16.1.3 CDMA: EIN ZUGRIFFSVERFAHREN FUER ZELLULARE NETZE 633 16.2
HOEHERSTUFIGE ORTHOGONALE MODULATION 639 16.2.1 WALSH-CODIERUNG 639
16.2.2 KORRELATIONSEMPFAENGER FUER M-STUFIGE ORTHOGONALE MODULATION 642
16.2.3 BITFEHLERWAHRSCHEINLICHKEIT BEI GEDAECHTNISFREIEN KANAELEN MIT
GAUSSSCHER STOERUNG 648 16.3 CODEMULTIPLEX-UBERTRAGUNG UEBER
GEDAECHTNISBEHAFTETE KANAELE 658 16.3.1 KOHAERENTER RAKE-EMPFAENGER FUER
ANTIPODALE MODULATION 658 XVIII INHALTSVERZEICHNIS 16.3.2 KOHAERENTER
RAKE-EMPFAENGER FUER M-STUFIGE ORTHOGONALE MODULATION 662 16.3.3
INKOHAERENTER RAKE-EMPFAENGER FUER ANTIPODALE MODULATION 665 16.3.4
BITFEHLERWAHRSCHEINLICHKEIT UNTER RAYLEIGH-FADING 669 16.4 ZWEI
SYSTEMBEISPIELE FUER CDMA-UEBERTRAGUNG 673 16.4.1 DAS
QUALCOMM-UPLINK-KONZEPT 673 16.4.2 DAS CODIT-UPLINK-KONZEPT 680 ANHANG
685 AI. KORRESPONDENZEN DER HUBERTTRANSFORMATION 687 A2. VEKTORIELLE
DARSTELLUNG VON SIGNALEN 689 A3. ZEITDISKRETE SIMULATION VON RAUSCHEN
694 A3.1 UEBERGANG VON EINEM ZEITKONTINUIERLICHEN AUF EINEN DISKRETEN
RAUSCHPROZESS 694 A3.2 DAS STOERABSTANDSMASS E S /N 0 696 A3.3 ERZEUGUNG
EINES GAUSSPROZESSES AUS EINEM GLEICHVERTEILTEN PROZESS 701 A4.
BESCHREIBUNG GAUSSVERTEILTER RAUSCHPROZESSE 703 A4.1
KARHUNEN-LOEVE-TRANSFORMATION 703 A4.2 VERBUNDDICHTE EINES FARBIGEN
GAUSSPROZESSES 706 A5. ABLEITUNGEN ZUM LATTICE-ENTZERRER 708 A5.1
LEVINSON-DURBIN-REKURSION 708 A5.2 ORTHOGONALITAET DER
RUECKWAERTS-PRAEDIKTIONSFEHLER 711 A5.3 HERLEITUNGEN ZUM
LATTICE-GRADIENTENALGORITHMUS 713 A6. ERGAENZUNGEN ZUR
MAXIMUM-LIKELIHOOD-SCHAETZUNG 715 A6.1 FALTUNGSMATRIZEN 715 A6.2
DEKORRELATIONSFILTER 718 A7. BEDINGUNGEN FUER DIE IDEALE KANALENTZERRUNG
MIT HILFE VON T/2-ENTZERRERN 721 A8. MSE-LOESUNG FUER KOMPLEXWERTIGE
ENTZERRER MIT QUANTISIERTER RUECKFUEHRUNG 727 A9. MATRIX-INVERSIONSLEMMA
729 LITERATUR 731 TEIL I 731 TEIL II 733 TEIL III 735 TEIL IV 739
SACHVERZEICHNIS 747
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