DeutschesFachbuch.de : MATLAB in der Nachrichtentechnik Von Karl Dirk Kammeyer, Volker Kühn

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Inhaltsverzeichnis
VorwortV
ISignale und Übertragungssysteme 1
1 Systemtheoretische Grundlagen 3
1.1 Begriffe und Beziehungen aus der Systemtheorie. 3
1.1.1 Deterministische Signale. 3
1.1.2 Stochastische Signale. 7
1.1.3Übungen. 9
1.2 Hilberttransformation. 23
1.2.1 Eigenschaften. 23
1.2.2Übungen. 25
1.3 Darstellung reeller Bandpaßsignale im äquivalenten Tiefpaßbereich 32
1.3.1 Analytische Signale und Komplexe Einhüllende. 32
1.3.2Übungen. 35
1.4Äquivalente Tiefpaß-Darstellung stationärer Bandpaß-Rauschprozesse 43
1.4.1 Komplexe Autokorrelationsfunktion, Leistungsdichtespektrum 43
1.4.2Übungen. 45
2 Kanalmodellierung 53
2.1 AWGN-Kanal. 53
2.2 Kanäle mit linearen Verzerrungen. 55
2.2.1 Theoretische Grundlagen. 55
2.2.2Übungen. 58
2.3 Mobilfunkkanäle. 65
2.3.1 Theoretische Grundlagen. 65
2.3.2Übungen. 69
2.4 Diskrete Kanäle. 82
2.4.1 Theoretische Grundlagen. 82
2.4.2Übungen. 86
IIAnaloge Modulation 97
3 Darstellung analoger Modulationsverfahren 99
3.1 Beschreibung im Zeitbereich. 99
3.1.1 Tiefpaß-Darstellung analoger Kommunikationssysteme. 99
3.1.2 Definition analoger Modulationsformen. 101
3.1.3Übungen. 104
3.2 Spektraleigenschaften analoger Modulationssignale. 112
3.2.1 Lineare Modulationsformen. 112
3.2.2 Nichtlineare Modulationsformen. 113
3.2.3Übungen. 114
3.3 Demodulation. 124
3.3.1Übersicht kohärenter und inkohärenter Demodulationsverfahren. 124
3.3.2Übungen. 126
4 Einflüsse von Übertragungskanälen 135
4.1 Lineare Kanalverzerrungen. 135
4.1.1 Lineare Modulationsformen. 136
4.1.2 Nichtlineare Modulationsformen. 138
4.1.3Übungen. 139
4.2 Additives Rauschen. 146
4.2.1 Rauschspektren am Empfängereingang. 147
4.2.2 Signal-Störverhältnis nach der Demodulation. 148
4.2.3Übungen. 150
IIIDigitale Übertragung 157
5 Grundelemente der Datenübertragung 159
5.1 Nyquistbedingungen, Impulsformung. 159
5.1.1 Intersymbolinterferenz. 162
5.1.2 Spektrum eines Datensignals. 163
5.1.3Übungen. 164
5.2 Einfluß von Rauschen, Matched Filter. 173
5.2.1 Matched Filter. 174
5.2.2 Bitfehlerwahrscheinlichkeit. 175
5.2.3Übungen. 176
5.3 Partial-Response-Übertragung. 181
5.3.1 Partial-Response-Codierung. 181
5.3.2 Partial-Response-Vorcodierung. 182
5.3.3Übungen. 185
6 Digitale Modulation 193
6.1 Lineare Modulationsformen. 193
6.1.1 Offset-QPSK. 195
6.1.2 Differentielle PSK. 196
6.1.3Übungen. 197
6.2 Continuous-Phase-Modulation. 203
6.2.1 Frequency Shift Keying (FSK).203
6.2.2 MSK und GMSK. 204
6.2.3 REC- und RC-Signale. 205
6.2.4Übungen. 206
6.3 Spektraleigenschaften. 213
6.3.1 Lineare Modulationsformen. 213
6.3.2 Continuous-Phase-Signale. 214
6.3.3Übungen. 215
6.4 Demodulationsverfahren. 219
6.4.1 Trägerregelung zur kohärenten Demodulation. 219
6.4.2 Kohärenter MSK-Demodulator. 221
6.4.3 Lineares Modell für nichtlineare CPM-Signale. 222
6.4.4 Inkohärente Demodulation. 224
6.4.5Übungen. 226
6.5 Symbol- und Bitfehlerwahrscheinlichkeiten. 239
6.5.1 Gray-Codierung, Symbol- und Bitfehler. 239
6.5.2 AWGN-Kanal. 241
6.5.3 Schwundkanäle. 247
6.5.4Übungen. 250
7 Entzerrung 259
7.1 Entzerrerstrukturen. 259
7.1.1 Symboltakt-Entzerrer. 260
7.1.2 Entzerrer mit Doppelabtastung. 264
7.1.3 Entzerrer mit quantisierter Rückführung. 267
7.1.4Übungen. 269
7.2 Adaptive Entzerrereinstellung. 277
7.2.1 LMS-Algorithmus. 277
7.2.2 Konvergenz des LMS-Algorithmus. 280
7.2.3Übungen. 282
7.3 Maximum-Likelihood-Schätzung von Datenfolgen. 289
7.3.1 Forney-Empfänger. 289
7.3.2 Viterbi-Algorithmus. 292
7.3.3 Fehlerverhalten des Viterbi-Entzerrers. 297
7.3.4Übungen. 300
7.4 Kanalschätzung. 305
7.4.1 Least-Squares-Lösung. 305
7.4.2 GSM-Kanalschätzung. 307
7.4.3 Turbo-Kanalschätzung. 308
7.4.4Übungen. 310
8 Kanalcodierung 313
8.1 Einführung. 313
8.2 Streifzug durch die Informationstheorie. 314
8.2.1 Informationsgehalt und Transinformation. 314
8.2.2 Berechnung der Kanalkapazität. 316
8.2.3Übungen. 321
8.3 Grundlegendes zur Kanalcodierung. 333
8.3.1 Restklassenarithmetik. 333
8.3.2 Distanzeigenschaften von Codes. 337
8.3.3 Decodierprinzipien. 338
8.3.4 Leistungsfähigkeit von Codes. 340
8.3.5Übungen. 343
8.4 Lineare Blockcodes. 355
8.4.1 Matrixbeschreibung von Blockcodes. 355
8.4.2 Nebenklassenzerlegung und Syndromdecodierung. 358
8.4.3 Beispiele linearer Blockcodes. 359
8.4.4Übungen. 361
8.5 Zyklische Codes. 366
8.5.1 Beschreibung mit Generatorpolynom. 366
8.5.2 Beschreibung mit Prüfpolynom. 368
8.5.3 Bestimmung des Syndroms. 369
8.5.4 Cyclic Redundancy Check-Codes (CRC-Codes).370
8.5.5 Spektraltransformation auf Galoisfeldern. 371
8.5.6 Reed-Solomon-Codes. 373
8.5.7 BCH-Codes. 374
8.5.8 Decodierung von BCH- und RS-Codes. 376
8.5.9Übungen. 379
8.6 Faltungscodes. 388
8.6.1 Aufbau des Faltungscodierers. 388
8.6.2 Graphische Beschreibung von Faltungscodes. 391
8.6.3 Punktieren von 1/n-ratigen Faltungscodes. 393
8.6.4 Optimale Decodierung mit Viterbi-Algorithmus. 394
8.6.5 Distanzeigenschaften und Leistungsfähigkeit. 397
8.6.6Übungen. 399
IVKonzepte zur Mobilfunkübertragung 413
9 Verkettete Codes 415
9.1 Einführung. 415
9.1.1 Motivation. 415
9.1.2 Vorbetrachtungen. 416
9.1.3 Interleaving. 418
9.1.4Übungen. 421
9.2 Serielle Codeverkettung. 425
9.2.1 Einführung. 425
9.2.2 Distanzeigenschaften seriell verketteter Codes. 426
9.2.3 Beispiele seriell verketteter Codes. 429
9.2.4Übungen. 432
9.3 Parallele Codeverkettung (Turbo-Codes).443
9.3.1 Einführung. 443
9.3.2 Distanzeigenschaften parallel verketteter Codes. 444
9.3.3 Beispiele parallel verketteter Codes. 444
9.3.4Übungen. 448
9.4 Decodierung verketteter Codes. 455
9.4.1 Zuverlässigkeitsinformation und L-Algebra. 456
9.4.2 Allgemeiner Ansatz zur Soft-Output-Decodierung. 458
9.4.3 BCJR-Algorithmus am Beispiel von Faltungscodes. 462
9.4.4 Iterative Decodierung verketteter Codes. 467
9.4.5Übungen. 469
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Sachverzeichnis
A
a-priori-Wahrscheinlichkeit, 175, 215, 217, 290
abelsche Gruppe, 333
Abtastfehler, 169, 186
Abtastfrequenz, 3
Abtasttheorem, 3
Abwärtsstrecke, 531
adaptiver Entzerrer, 277, 280
äquivalente Tiefpaßdarstellung, 32, 147
äquivalenter Code, 356
äquivalentes Tiefpaß-System, 135
äquivalentes Tiefpaßrauschen, 43, 146
Äquivokation, 316
AKF: Autokorrelationsfunktion, 7
Alternate Mark Inversion, siehe AMI-Code, 188
AM-Schwellwerteffekt, 153
AM: Amplitudenmodulation, 100
AMI-Code, 188
Amplitude Shift Keying, 194
Amplitudenmodulation, 100, 102, 104
analoge Modulation, 99
analytisches Signal, 32, 100
antipodal, 159, 175, 207
aperiodische Korrelationsfunktion, 516
ASK: Amplitude Shift Keying, 194
Aufwärtsstrecke, 514
Augendiagramm, 165, 186
Autokorrelationsfolge, 48, 213
Autokorrelationsfunktion, 7, 43
Autokorrelationsmatrix, 262
Außerbandstrahlung, 195, 493, 494
AWGN-Kanal, 53, 175, 191, 241
B
Bandbreiteeffizienz, 164, 182
Bandpaßkanal, 100
Bandpaßrauschen, 43, 146
Bandpaßsignal, 32
Basisband-Mischstufe, 34
Basisbanddarstellung, 100
Basisbandrauschen, 147
Basisbandsignal, 33
Bayes-Regel, 83, 290
BCH-Codes, 372
BCJR-Algorithmus, 462
begrenzte Distanz-Decodierung, 340
begrenzte Minimaldistanz-DeCodierung, 340
Besselfunktionen, 113
binärer symmetrischer Auslöschungskanal, 85
binärer symmetrischer Kanal, 84
biorthogonal, 207
bipolar, 159
Bitfehlerwahrscheinlichkeit, 175, 239
blinde Entzerrung, 306
blinde Kanalschätzung, 306
Blockinterleaving, 419
BPSK: Binary Phase Shift Keying, 241
BSC: Binary Symmetrie Channel, 84
BSEC: Binary Symmetrie Erasure Channel, 85
Burst-Betrieb, 296
C
Carson-Bandbreite, 114, 123
Cauchyscher Hauptwert, 24
CDMA: Code Division Multiple Access, 512
Chien-Suche, 378
Chiptaktmodell, 514
Code « Codierer, 314
Codemultiplex, 512
Coderate, 314
Constraint Length, 389
Continuous Phase FSK, 203
Continuous-Phase-Modulation, 202
Continuous-Phase-Signale, 214
COST 207 Kanalmodelle, 311
CPFSK, s. Continuous Phase FSK, 203
CPM-Signale, 205, 222
CRC-Codes, 370
D
DAB: Digital Audio Broadcasting, 487
Datensender, 160
Decision-Feedback-Entzerrer, 267, 270, 504
Decodierprinzipien, 338
Decodierung über den dualen Code, 461
DECPSK, 224, 227
DECPSK-Empfänger, 227
Deemphase, 149
Deinterleaver, 309
Dekorrelationsfilter, 290
delay spread, 58
Derotation, 222, 228
deterministische Signale, 3
DFE: Decision-Feedback-Equalizer, 267
Dibit, 239, 242
differentielle Entropie, 318
differentielle MSK-Codierung, 222
differentielle PSK, 196
differentieller Demodulator, 225
Differenzierer, 19
Dirac-Impuls, 6
Direct-Sequence-Spreizung, 513
Dirichlet-Kern, 489
Dirichlet-Spektrum, 489
Discrete Multi Tone, 488
diskreter gedächtnisloser Kanal, 83
Diskreter Kanal, 82
Diskriminator-Demodulator, 225
Distanzeigenschaften verketteter Codes, 426, 444
Distanzspektrum von Codes, 337
Diversität, 331, 512, 537, 539
DMC: Discrete Memoryless Channel, 83
DMT: Discrete Multi Tone, 488
Doppelabtastung, 264
Dopplerfrequenz, 66
Downlink, 531
DPSK, 245, 247
DPSK: differentielle PSK, 196
DQPSK, 248
Dreieckimpuls, 6, 29
DTFT: Discrete-Time Fourier Transform, 4
Dualer Code, 357
Duobinärcode, 181, 182, 295
DVB: Digital Video Broadcasting, 488
E
Eb/N 0, 241
effektive Distanz, 428
EGC: Equal Gain Combining, 540
Einflußlänge, 389
Einhüllendendemodulation, 106, 125, 150
Einhüllendenschwankungen, 195, 198, 201
Einschwingvorgang bei der Phasenregelung, 231
Einseitenband-Modulation, 100, 102, 105
Einseitenband-Signal, 114, 116
Einseitenbandrauschen, 148
Eintonmodulation, 113
Einträgermodulation, 487
Energie-AKF, 4, 8
Entropie, 315
entscheidungsrückgekoppelte Trägerregelung, 220
Entscheidungstiefe des Viterbi-Algorithmus, 397
Entscheidungsverzögerung, 297
Entzerrung, 222
Equal Gain Combining, 533, 540
ergodische Prozesse, 7
error-function-complement, 175
erste Nyquistbedingung, 161, 166, 168
Erwartungswert, 7
Erweiterungskörper, 336
Es/N 0-Gewinn, 192
Es/N 0-Verlust, 191
Es/N 0, 241
Exclusiv Oder, 183
Exponentendarstellung von Galoisfeldern, 337
Exponentialimpuls, 6, 9, 28
extrinsische Information, 460, 468
F
Fading, 65
Faltung, 6
Faltungscode, 388
Faltungsinterleaving, 420
Faltungsmatrix, 261
Faltungssatz, 4
Faltungssatz der DFT, 492
farbiges Rauschen, 7, 12
FDMA: Frequency Division Multiple Access, 307, 511
Fehlerfortpflanzung, 183, 233, 268
Fehlerstellenmenge, 377
Fehlerstellenpolynom, 377
Fehlinformation, 316
Fensterbewertung, 11, 123, 166
FIR-DF-Entzerrer, 268, 270, 275
FM-Rauschen, 150, 154
FM-Schwellwerteffekt, 149, 151, 155
FM: Frequenzmodulation, 100
Forney-Empfänger, 289, 290
Fouriertransformation, 4
Fractional-Tap-Spacing, 260, 306
Frequency Shift Keying, 203
Frequenzgang, 6
Frequenzhub, 103, 203
Frequenzmodulation, 100, 103, 105, 138
Frequenzmultiplex, 307, 511
Frequenzselektivität, 57
Frequenzverwerfung, 125, 220
FSK: Frequency Shift Keying, 203
G
Galoisfeld, 334
Gaussian Minimum Shift Keying, 204, 205
Gauß-Tiefpaß, 9
gaußgefilterter Rechteckimpuls, 16
Gaußimpuls, 6, 28
Gaußsche FSK, 214
gaußsche Normalform, 357
Gaußverteilung, 494
Generatormatrix, 356
Generatorpolynom, 367
gerade Korrelationsfunktion, 516
Gewicht eines Codewortes, 337
GFSK: Gaussian Frequency Shift Keying, 236
Gibbs'sches Phänomen, 18, 167
gleichanteilfreie Codes, 181, 188
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