Nachrichtenübertragung

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1 Nachrichtenübertragung Prüfung im Modul ET 2040 für den Studiengang Elektrotechnik und Informationstechnik Professor Dr.-Ing. Martin Werner Februar 2013 Hinweise zur Bearbeitung der Klausur Die Klausur besteht aus 5 Aufgaben und ist in 120 Minuten zu bearbeiten. Bevor Sie beginnen: prüfen Sie, ob Sie alle Aufgaben erhalten haben und füllen Sie den untenstehenden Identifikationsteil vollständig aus. Außer Schreib- und Zeichengeräten, Taschenrechnern, Skripten und handgeschriebenen Unterlagen sind keine weiteren Hilfsmittel zugelassen. Die Lösungen sind in einer dem Beruf des Ingenieurs angemessenen Form zu erstellen. Dies betrifft insbesondere Formelzeichen und Gleichungen. Skizzen und Diagramme sind zu beschriften, physikalische und technische Größen zu benennen und gegebenenfalls mit ihren Dimensionen zu versehen. Die Lösungen der Aufgaben sind gegebenenfalls in den dafür vorgesehenen Räumen (Skizzen, Tabellen) in den ausgeteilten Aufgabenblättern einzutragen. Die Lösungen müssen eindeutig erkennbar sein. Nicht zu wertende Teile sind durch einfaches Durchstreichen kenntlich zu machen. Verwenden von Tintenkillern und Korrekturrollern ist unzulässig! Nichtbeachtung der Regeln kann zu Punktabzug oder Nichtbewertung der Aufgabe führen. Prüfungskandidat bzw. Prüfungskandidatin Vor- und Nachname :... Matrikelnummer :... Fulda, Februar 2013 :... (Unterschrift) Aufbau und Bewertung der Klausur Aufgabe Summe Note Erreichbare Punktzahl Erreichte Punktzahl Martin Werner, , NAÜ_Feb13 Seite 1 von 6

2 Aufgabe 1 Maximale Punktzahl = 20 In Bild 1-1 ist ein Ausschnitt aus dem Blockschaltbild eines Empfängers gegeben. Der Empfänger stellt eine Abmischung mit der Zwischenfrequenz von 100 MHz bereit. Für den Empfang ist jeder der fünf Kanäle in Bild 1-2 frei wählbar. a) Geben Sie den Durchlassbereich des Bandpasses BP2 an. b) Geben Sie den Abstimmungsbereich und die Dynamik des lokalen Oszillators an, wenn ein Superheterodyn-Empfänger (High Injection) eingesetzt wird. c) Welche Bedingung muss für den oberen Übergangsbereich des Bandpasses BP2 eingehalten werden? Geben Sie auch die Eckfrequenzen an. Begründen Sie Ihre Antwort. BP1 Verstärker 1 BP2 BP3 Verstärker 2 RF-Signal ZF-Signal G Lokaler Oszillator Bild 1-1 Ausschnitt aus dem Blockschaltbild des Empfängers Kanal f in MHz Bild 1-2 Frequenzlagen der fünf Übertragungskanäle im RF-Bereich Martin Werner, , NAÜ_Feb13 Seite 2 von 6

3 Aufgabe 2 Maximale Punktzahl = 20 Ein Sensorsignal im Bereich von 1 bis 1V soll mit einem AD-Umsetzer mit 4 Bit Wortlänge digitalisiert werden. Die Abtastfrequenz beträgt 2 khz. a) Zur Quantisierung wird die 2er-Komplement-Kennlinie eingesetzt. Geben Sie für die Signalwerte in der Tabelle die 2er-Komplementdarstellungen an. Tabelle 2-1 Zur Quantisierung Dezimal-Form x d 0,375 0,5 0,75 0,875 2er-Komplement-Form x 2c b) Alternativ kann ein Σ-AD-Umsetzer erster Ordnung mit der Abtastfrequenz 100 khz verwendet werden. Ist damit eine Umsetzung mit mindestens 4 Bit Auflösung möglich? Begründen Sie Ihre Antwort. c) Typische Fehler beim Einsatz von AD-Umsetzern sind Offset- und Verstärkungsfehler. Beschreiben Sie kurz die beiden Fehlerarten und wie man sie vermeiden kann. Martin Werner, , NAÜ_Feb13 Seite 3 von 6

4 Aufgabe 3 Maximale Punktzahl = 20 a) Skizzieren Sie in Bild 3-1 das Signal des Leitungscodes zum oben angegebenen Bitstrom. Geben Sie auch die jeweiligen Werte der laufenden digitalen Summe (RDS) an (Anfangswert gleich 0). Bit HDB 3 -Code 1 RDS 0 Zeit Bild 3-1 Basisbandsignal b) Gegeben ist das Generatorpolynom des Scramblers mit x 5 + x Skizzieren Sie die Scrambler-Schaltung. c) Wodurch unterscheidet sich die Anwendung eines Scrambler prinzipiell von der des HDB n -Codes? Martin Werner, , NAÜ_Feb13 Seite 4 von 6

5 Aufgabe 4 Maximale Punktzahl = 20 Digitaler Teilnehmeranschluss a) Bei der breitbandigen Datenübertragung über die Teilnehmeranschlussleitung macht sich die frequenzabhängige Dämpfung besonders bemerkbar. Geben Sie die Leitungsdämpfung für die Frequenzkomponenten bei 2 MHz an, wenn der Leitungsdurchmesser 0,5 mm und die Anschlusslänge 4 km beträgt. b) Schätzen Sie die maximale Bitrate vom Teilnehmer zum Netz ab, wenn aufgrund der Störungen maximal eine 256-QAM eingesetzt werden kann. Entnehmen sie die benötigten Angaben dem ADSL2+-Standard. c) Mit welcher besonderen Maßnahme soll beim ADSL2+-Standard die Übertragungskapazität der Teilnehmeranschlussleitung ausgeschöpft werden. Erklären Sie kurz die Funktion. Martin Werner, , NAÜ_Feb13 Seite 5 von 6

6 Aufgabe 5 Maximale Punktzahl = 20 a) Skizzieren Sie das Blockschaltbild des OQPSK-Modulators. b) Bei einer QPSK-Übertragung mit kohärentem Empfang und AWGN-Störung soll die Bitfehlerwahrscheinlichkeit 10 5 nicht überschreiten. Wie groß muss das E b / N 0 -Verhältnis in db mindestens sein? Hinweis: Keine Interpolationsrechnung erforderlich. c) Wenn die Bitrate 700 kbit/s beträgt, wie groß ist die benötigte Bandbreite, wenn die halbe Hauptzipfelbreite im Leistungsdichtespektrum als Kriterium herangezogen wird? Martin Werner, , NAÜ_Feb13 Seite 6 von 6