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About this book

Dieses Übungsbuch illustriert Methoden der Nachrichtentechnik anhand ausgewählter Problemstellungen. Ein PC wird zur Bearbeitung nicht benötigt. Insgesamt 74 Aufgaben inklusive ausführlicher Lösungen führen den Leser an Themen der Systemtheorie, analoger und digitaler Modulationsverfahren sowie der Mobilfunkübertragung heran. Die Struktur orientiert sich an der sechsten Auflage des Lehrbuchs Nachrichtenübertragung.

Table of Contents

Frontmatter

Signale und Übertragungssysteme

Frontmatter

Kapitel 1. Systemtheoretische Grundlagen

Zusammenfassung
Die Hilberttransformation stellt eine Möglichkeit zur Erzeugung der komplexen Einhüllenden dar, mit deren Hilfe Bandpasssignale aufwandsgünstig im äquivalenten Basisband repräsentiert werden können. Beweisen Sie folgende Theoreme der Hilberttransformation.
Karl-Dirk Kammeyer, Armin Dekorsy, Peter Klenner, Mark Petermann

Kapitel 2. Eigenschaften von Übertragungskanälen

Zusammenfassung
Gegeben ist die in Abbildung 2.1.1 gezeigte Übertragungsfunktion.
Karl-Dirk Kammeyer, Armin Dekorsy, Peter Klenner, Mark Petermann

Analoge Übertragung

Frontmatter

Kapitel 3. Analoge Modulationsverfahren

Zusammenfassung
Reelle Quellensignale weisen ein konjugiert gerades Spektrum auf, d.h. es liegt eine Symmetrie zwischen dem oberen und unteren Seitenband vor. Die Einseitenbandmodulation nutzt diese Symmetrie aus, indem nur eines der beiden Seitenbänder übertragen wird.
Karl-Dirk Kammeyer, Armin Dekorsy, Peter Klenner, Mark Petermann

Kapitel 4. Einflüsse realer Kanäle

Zusammenfassung
Wird ein FM-Signal so gering ausgesteuert, dass bei monofrequenter Modulation v(t) = cos(ω1t) neben der Trägerlinie nur jeweils eine weitere Spektrallinie oberhalb und unterhalb des Trägers berücksichtigt werden muss und alle weiteren vernachlässigt werden können, so bezeichnet man dies als Schmalband-FM.
Karl-Dirk Kammeyer, Armin Dekorsy, Peter Klenner, Mark Petermann

Kapitel 5. UKW-Rundfunk: Systembeispiel für analoge Modulation

Zusammenfassung
Die Einführung des Stereo-Rundfunks musste eine Abwärtskompatibilität zu bereits vorhandenen UKW-Mono-Empfängern garantieren. Als Lösung wurde die Übertragung eines Stereo-Multiplex-Signals gewählt. Im Frequenzmultiplex werden hier ein Summensignal (bzw. das Monosignal) sowie ein Differenzsignal gesendet; daraus lassen sich der rechte und linke Kanal wiederherstellen.
Karl-Dirk Kammeyer, Armin Dekorsy, Peter Klenner, Mark Petermann

Digitale Übertragung

Frontmatter

Kapitel 6. Diskretisierung analoger Quellensignale

Zusammenfassung
Gegeben ist der Sigma-Delta-Modulator 1. Ordnung in Abbildung 6.1.1.
Karl-Dirk Kammeyer, Armin Dekorsy, Peter Klenner, Mark Petermann

Kapitel 7. Grundlagen der digitalen Datenübertragung

Zusammenfassung
Betrachtet wird ein Sendesignal der Form.
Karl-Dirk Kammeyer, Armin Dekorsy, Peter Klenner, Mark Petermann

Kapitel 8. Digitale Modulation

Zusammenfassung
Die Signalräume sowie die entsprechenden komplexen Einhüllenden s(t) verschiedener Modulationsarten sind in Abbildung 8.1.1 bzw. 8.1.2 dargestellt.
Karl-Dirk Kammeyer, Armin Dekorsy, Peter Klenner, Mark Petermann

Kapitel 9. Prinzipien der Demodulation

Zusammenfassung
Es findet eine GMSK-Übertragung mit der Bitrate 1/T über einen idealen, rauschfreien Kanal statt. Dabei ist die Bandbreite des Gaußtiefpasses am Sender mit f3dB · T = 0.25 festgelegt. Am Empfänger erfolgt eine inkohärente Demodulation durch einen idealen FM-Demodulator, der die zeitliche Ableitung der Momentanphase bewirkt (Diskriminator-Demodulator ohne „Integrate-and-dump“).
Karl-Dirk Kammeyer, Armin Dekorsy, Peter Klenner, Mark Petermann

Kapitel 10. Übertragung über AGN-Kanäle

Zusammenfassung
Ein ASK-Signal der Form.
Karl-Dirk Kammeyer, Armin Dekorsy, Peter Klenner, Mark Petermann

Kapitel 11. Entzerrung

Zusammenfassung
Für die Impulsantwort eines digitalen Übertragungssystems im Symboltakt gilt.
Karl-Dirk Kammeyer, Armin Dekorsy, Peter Klenner, Mark Petermann

Kapitel 12. Maximum-Likelihood-Schätzung von Datenfolgen

Zusammenfassung
Eine Datensequenz d[i]∈{−1, 1} wird BPSK moduliert (Symboldauer T ) und über einen Mehrwegekanal übertragen. Bei Sende- und Empfangsfilter handelt es sich um Matched-Filter, die zusammen die 1. Nyquistbedingung erfüllen. Die Impulsantwort des Kanals sei bekannt.
Karl-Dirk Kammeyer, Armin Dekorsy, Peter Klenner, Mark Petermann

Kapitel 13. Kanalschätzung

Zusammenfassung
Es werden Daten d[i]∈{±1} über einen flachen Kanal h[i] übertragen. Ein Kanal wird dann als flach oder gleichbedeutend als nicht frequenzselektiv bezeichnet, wenn die maximale Echolaufzeit des Kanals geringer als die Symboldauer ist; dann tritt keine Intersymbolinterferenz auf, und der Frequenzgang des Kanals entspricht einer Konstanten.
Karl-Dirk Kammeyer, Armin Dekorsy, Peter Klenner, Mark Petermann

Mobilfunk- Kommunikation

Frontmatter

Kapitel 14. Ubertragung über Funkkanäle

Zusammenfassung
Es werden Daten drahtlos mittels QPSK übertragen. Zur Verbesserung der Empfangsqualität wird der Empfänger mit drei Antennen ausgestattet. Das Symboltaktmodell des Gesamtsystems ist in Abbildung 14.1.1 PSfrag replacdeamrgeneststellt.
Karl-Dirk Kammeyer, Armin Dekorsy, Peter Klenner, Mark Petermann

Kapitel 15. Mehrträger-Modulation

Zusammenfassung
Für mobile Datenübertragung innerhalb von Gebäuden soll ein OFDMSystem angewendet werden. Aus Gründen der Kompatibilität darf ein OFDM-Symbol nicht länger als 4 μs sein, wobei aufgrund der Mehrwegeausbreitung ein Guardintervall von 800 ns enthalten sein soll. Aufgrund der für Indoor-Umgebungen typischen geringen Doppler-Effekte wird der Kanal als quasi-zeitinvariant angenommen.
Karl-Dirk Kammeyer, Armin Dekorsy, Peter Klenner, Mark Petermann

Kapitel 16. Codemultiplex-Übertragung

Zusammenfassung
Am Eingang eines CDMA-Empfängers liegt die Summe von Datensignalen dreier Nutzer an, denen die drei Codes p(1)(t), p(2)(t) und p(3)(t) in Abbildung 16.1.1 zugeordnet sind. Die Signale sind synchron zueinander, die Modulationsform ist jeweils BPSK, und die Symbolrate ist 1/T . Die Nutzer erfahren die gleiche Bewertung durch einen nichtfrequenzselektiven Kanal.
Karl-Dirk Kammeyer, Armin Dekorsy, Peter Klenner, Mark Petermann

Kapitel 17. Mehrantennensysteme

Zusammenfassung
Das generelle Systemmodell sei.
Karl-Dirk Kammeyer, Armin Dekorsy, Peter Klenner, Mark Petermann

Kapitel 18. Compressive Sensing

Zusammenfassung
Gegeben seien lineare Beobachtungen y = Ax + n des s-sparsen Vektors x∈Ʃs mit der Sensing-Matrix A∈ℂm×N mit mN. Die Störung n∈ℂm×1 besitzt eine begrenzte Störleistung \( \left\| n \right\|_{2}^{2} \) < ϵ mit ϵ > 0. Die Sensing-Matrix A = [a1, …, aN] ist spaltennormiert mit \( \left\| {a_{i} } \right\|_{2}^{2} \)i und besitzt die Kohärenz μ (A) > 0.
Karl-Dirk Kammeyer, Armin Dekorsy, Peter Klenner, Mark Petermann

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