Nachrichtentechnik. Martin Werner. Eine Einführung für alle Studiengänge 7., erweiterte und aktualisierte Auflage Mit 284 Abbildungen und 47 Tabellen

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1 Martin Werner Nachrichtentechnik Eine Einführung für alle Studiengänge 7., erweiterte und aktualisierte Auflage Mit 284 Abbildungen und 47 Tabellen STUDIUM VIEWEG+ TEUBNER

2 IX Inhaltsverzeichnis 1 Aufgaben und Grundbegriffe der Nachrichtentechnik Entwicklung der Nachrichtentechnik Nachrichtentechnik, Informationstechnik und Telekommunikation Nachrichtenübertragung Telekommunikationsnetze Digitale Signalverarbeitung Zusammenfassung Wiederholungsfragen zu Abschnitt Signale und Systeme Klassifizierung von Signalen Zeitkontinuierliche und zeitdiskrete Signale Wertkontinuierliche, wertdiskrete, analoge und digitale Signale Periodische und aperiodische Signale Deterministische und stochastische Signale Energie- und Leistungssignale RLC-Netzwerke Lineare zeitinvariante Systeme Fourierreihen Periodische Quellen in RLC-Netzwerken Spektrum periodischer Signale Übertragungsfunktion und Frequenzgang Übertragungsfunktion Frequenzgang, Dämpfung und Phase Tiefpass, Bandpass, Hochpass und Bandsperre Rechnen mit komplexer Fourierreihe und Frequenzgang RC-Hochpass Fouriertransformation Filterung Verzerrungsfreie Übertragung Bandbreite und Zeitdauer-Bandbreite-Produkt Charakterisierung von LTI-Systemen Impulsfunktion und Impulsantwort Faltung Zusammenfassung Aufgaben zu Abschnitt Pulse-Code-Modulation, digitale Signalverarbeitung und Audiocodierung Digitalisierung analoger Signale Abtasttheorem 77

3 X 3.3 Quantisierung Quantisierungsgeräusch PCM in der Telefonie Abschätzung der Wortlänge Kompandierung Segment-Kennlinie Digitale Signalverarbeitung Schnelle Fouriertransformation Digitale Filter Simulation mit digitalen Filtern FIR-Filter IIR-Filter Audiocodierung Psychoakustische Effekte Audiocodierung für MPEG-1 LayerITT HE-AAC Codec Zusammenfassung Aufgaben zu Abschnitt Modulation eines sinusförmigen Trägers Trägermodulation Amplitudenmodulation (AM) Prinzip der Amplitudenmodulation Modulationssatz Gewöhnliche Amplitudenmodulation Kohärente AM-Demodulation Inkohärente AM-Demodulation mit dem Hüllkurvendetektor Quadraturamplitudenmodulation (QAM) Trägerfrequenztechnik in der Telefonie ": Frequenzmodulation (FM) Modulation der Momentanfrequenz des Trägers Spektrum und Bandbreite von FM-Signalen Demodulation von FM-Signalen Digitale Modulationsverfahren Binäre Modulationsverfahren Mehrstufige Modulationsverfahren Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) Zusammenfassung Aufgaben zu Abschnitt " 5 Digitale Übertragung im Basisband Grundbegriffe RS-232-Schnittstelle Digitale Basisbandübertragung Leitungscodierung - u :. :_ ^0 5.5 Störung durch Rauschen 162

4 5.6 Übertragung im Tiefpasskanal Matched-Filterempfänger Nyquist-Bandbreite und Impulsformung Kanalkapazität Digitaler Teilnehmeranschluss Zusammenfassung Aufgaben zu Abschnitt Telekommunikationsnetze Zeitmultiplex, PDH und SDH Nachrichtenübermittlung OSI-Referenzmodell HDLC- und LAP-Protokoll ATM und Breitband-ISDN Lokale Netze Protokollfamilie TCP/IP 208 6:8 Zusammenfassung Wiederholungsfragen zu Abschnitt Optische Nachrichtentechnik Lichtwellenleiter Optische Sender, Empfänger und Verstärker Optische Übertragungssysteme Wiederholungsfragen zu Abschnitt Grundbegriffe der Informationstheorie und der Kanalcodierung Information, Entropie und Redundanz Huffman-Codierung Kanalcodierung Paritätscodes Kanalcodierung zum Schutz gegen Übertragungsfehler Lineare Blockcodes Syndromdecodierung Hamming-Distanz und Fehlerkorrekturvermögen Perfekte Codes und Hamming-Grenze Restfehlerwahrscheinlichkeit Eigenschaften und Konstruktion der Hamming-Codes CRC-Codes Zusammenfassung Aufgaben zu Abschnitt Mobilkommunikation Global System for Mobile Communications (GSM) Mobilkommunikation für jedermann GSM-Netzarchitektur GSM-Funkschnittstelle 289

5 XII Funkzellen und Frequenzkanäle Mobilfunkübertragung Logische Kanäle und Burst-Arten High Speed Circuit Switched Data (HSCSD) GSM-Sicherheitsmerkmale General Packet Radio Service (GPRS) Paketübertragung mit Dienstmerkmalen GPRS-Dienstgüte Zugriff auf die GSM-Luftschnittstelle GPRS-Systemarchitektur Enhanced Data Rates for GSM Evolution (EDGE) Universal Mobile Telecommunication System (UMTS) UMTS-Dienste UMTS-Systemarchitektur UMTS-Luftschnittstelle Spreizbandtechnik mit Rake-Empfänger CDMA-Vielfachzugriff Nah-Fem-Effekt, Leistungsregelung und Zellatmung Zellulare Funkkapazität Handover Protokollstapel für die UMTS-Luftschnittstelle High-Speed Packet Access (HSPA) Wireless Local Area Network (WLAN) WLAN-Empfehlung IEEE Zugriff auf die Luftschnittstelle und Netzstrukturen WLAN-Übertragung mit OFDM Zusammenfassung Aufgaben zu Abschnitt Lösungen zu den Aufgaben 346 Abkürzungen und Formelzeichen 371 Literaturverzeichnis 381 Sachwortverzeichnis 389