Modellierung, Simulation und Optimierung von Nachrichtensystemen

ISBN-13: 9783540572152 / Niemiecki / Miękka / 1993 / 268 str.

Günter Söder

Opis

Diese Buch wendet sich an Ingenieure und Physiker, die sich mit Planung und Optimierung von nachrichtentechnischen Sy- stemen besch{ftigen. Da auf die Grundlagen ausf}hrlich ein- gegangen wird, ist es als Einf}hrung in die Modellierung und Simulation in der Nachrichtentechnik, besonders auch f}r fortgeschrittene Studenten, hervorragend geeignet. Der Zu- sammenhang zwischen der Theorie und den immer mehr an Bedeu- tung gewinnenden numerischen Verfahren wird an aussagekr{f- tigen Beispielen illustriert. Dies geschieht entweder durch Angabe der Simulationsalgorithmenoder in Form ausformulier- ter Programme. Der erste Teil des Buches befa t sich mit den systemtheore- tischen Grundlagen vor allem in Hinblick auf die Rechnerim- plementierung verschiedener Spektraltransformationen. An- schlie end werden die Amplitudenverteilung und die Spektral- eigenschaften diskreter und kontinuierlicher Zufallssignale behandelt und an typischen Beispielen verdeutlicht. Neben der Berechnung wichtiger Beschreibungsgr- en wie Wahrschein- lichkeitsdichte, Autokorrelationsfunktion und Leistungsdich- tespektrum sind stets auch geeignete Simulationsalgorithmen zur Generierung derartiger Zufallsgr- en angegeben. Die An- wendung der abgeleiteten Simulationsmodelle auf verschiedene Verfahren der Digitalsignal}bertragung erfolgt im letzten Teil, und es wird die Optimierung und der Vergleich solcher Systeme hinsichtlich minimaler Fehlerwahrscheinlichkeit dis- kutiert.

Spis treści

1 Einführung.- 2 Spektraltransformationen.- 2.1 Fouriertransformation.- 2.1.1 Fourierreihe und Fourierintegral.- 2.1.2 Diskrete Fouriertransformation.- 2.1.3 Fehlermöglichkeiten bei Anwendung der DFT.- 2.1.4 Fast-Fouriertransformation.- 2.1.5 FFT reeller und reell-symmetrischer Funktionen.- 2.1.6 Zwei- und mehrdimensionale Fouriertransformation.- 2.2 Spektralanalyse deterministischer Signale.- 2.2.1 Der spektrale Leckeffekt.- 2.2.2 Fensterfunktionen.- 2.2.3 Gütekriterien von Fensterfunktionen.- 2.2.4 Vergleich verschiedener Fensterfunktionen.- 2.3 Spektraltransformationen kausaler Systeme.- 2.3.1 Laplacetransformation.- 2.3.2 Z-Transformation.- 2.3.3 Digitale Filter.- 3 Amplitudenverteilung von Zufallsgrößen.- 3.1 Definitionen und Beschreibungsgrößen.- 3.1.1 Wahrscheinlichkeit und relative Häufigkeit.- 3.1.2 Zufallsprozesse.- 3.1.3 Statistische Unabhängigkeit einer Zufallsfolge.- 3.1.4 Wahrscheinlichkeitsdichte- und Verteilungsfunktion.- 3.1.5 Erwartungswerte und Momente.- 3.1.6 Numerische Bestimmung von WDF, VTF und Momenten.- 3.2 Gleichverteilte Zufallsgrößen.- 3.2.1 Kenngrößen der Gleichverteilung.- 3.2.2 Erzeugung gleichverteilter Zufallsgrößen.- 33 Gaußverteilte Zufallsgrößen.- 3.3.1 Kenngrößen der Gaußverteilung.- 3.3.2 Erzeugung gaußverteilter Zufallsgrößen.- 3.4 Weitere kontinuierliche Verteilungen.- 3.4.1 Exponentialverteilung.- 3.4.2 Laplaceverteilung.- 3.4.3 Gamma- und Erlangverteilung.- 3.4.4 Chi-Quadrat-Verteilung.- 3.4.5 Rayleigh- und Riceverteilung.- 3.4.6 Cauchyverteilung.- 3.5 Diskrete Zufallsgrößen.- 3.5.1 Erzeugung diskreter Zufallsgrößen.- 3.5.2 PN-Generatoren.- 3.5.3 Binomialverteilung.- 3.5.4 Poissonverteilung.- 3.6 Zweidimensionale Zufallsgrößen.- 3.6.1 Wahrscheinlichkeitsdichtefunktion und Verteilungsfunktion.- 3.6.2 Statistische Abhängigkeit und Korrelation.- 3.6.3 Zweidimensionale Gauß’sche Zufallsgrößen.- 3.6.4 Erzeugung korrelierter Zufallsgrößen.- 4 Spektraleigenschaften von Zufallsgrößen.- 4.1 Definitionen und Beschreibungsgrößen.- 4.1.1 Autokorrelationsfunktion.- 4.1.2 Leistungsdichtespektrum.- 4.1.3 Numerische Ermittlung von AKF und LDS.- 4.1.4 Periodogramm.- 4.1.5 Kreuzkorrelationsfunktion und Kreuzleistungsdichtespektrum.- 4.2 Spektraleigenschaften diskreter Zufallgrößen.- 4.2.1 Autokorrelationsfunktion von Digitalsignalen.- 4.2.2 Redundanzfreie Digitalsignale.- 4.2.3 AKF und LDS von PN-Folgen.- 4.2.4 Redundante Digitalsignale.- 4.2.5 Markovprozesse.- 4.2.6 Diskrete Kanalmodelle.- 4.3 Filterung stochastischer Signale.- 4.3.1 Stochastische Systemtheorie.- 4.3.2 Erzeugung gaußverteilter Zufallsgrößen mit zeitlichen Bindungen.- 4.3.3 Bestimmung der Filterkoeffizienten für eine gewünschte AKF.- 4.3.4 Filtereinfluß auf nichtgaußverteilte Zufallsprozesse.- 4.4 Optimale Filter.- 4.4.1 Matched-Filter (Korrelationsfilter).- 4.4.2 Wiener-Kolmogoroff-Filter.- 5 Digitalsignalübertragung.- 5.1 Digitale Basisbandsysteme.- 5.1.1 Systemkomponenten.- 5.1.2 Beurteilungskriterien.- 5.1.3 Impulsinterferenzen und Augendiagramm.- 5.1.4 Systemoptimierung.- 5.1.5 Nyquistbedingungen.- 5.2 Codierte und mehrstufige Übertragung.- 5.2.1 Prinzip und Blockschaltbild.- 5.2.2 Fehlerwahrscheinlichkeit bei mehrstufiger Übertragung.- 5.2.3 Systemvergleich unter Berücksichtigung der Codierung.- 5.3 Empfángerstrategien.- 5.3.1 Entscheidungsrückkopplung.- 5.3.2 Korrelationsempfänger.- 5.3.3 Viterbi-Empfänger.- 5.4 Digitale Modulationsverfahren.- 5.4.1 Digitale Amplitudenmodulation (ASK).- 5.4.2 Digitale Frequenzmodulation (FSK).- 5.4.3 Digitale Phasenmodulation (PSK).- 5.4.4 Mehrstufige Phasenmodulation.- 5.5 Einige Aspekte zur Systemsimulation.- 6 Literaturverzeichnis.- Anhang: C-Programme.