Inhaltsverzeichnis Aufgaben und Grundbegriffe der Nachrichtentechnik Signale und Systeme

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1 Inhaltsverzeichnis 1 Aufgaben und Grundbegriffe der Nachrichtentechnik Entwicklung der Nachrichtentechnik Nachrichtentechnik, Informationstechnik und Telekommunikation Nachrichtenübertragung Telekommunikationsnetze Zusammenfassung Lösungen zu den Aufgaben Literatur Signale und Systeme Klassifizierung von Signalen Zeitkontinuierliche und zeitdiskrete Signale Analoge und digitale Signale Periodische und aperiodische Signale Deterministische und stochastische Signale Energie- und Leistungssignale RLC-Netzwerke Bauelemente und Quellen Lineares zeitinvariantes System Harmonische Analyse Methode der Ersatzspannungsquellen Spektrum und Frequenzgang Spektrum von Signalen mit Fourier-Reihe Frequenzgang Frequenzgang des RC-Glieds Rechnen mit Frequenzgang und komplexer Fourier-Reihe Beispiel: RC-Hochpass Fourier-Transformation und lineare Filterung Fourier-Transformation Lineare Filterung Verzerrungsfreie Übertragung IX

2 X Inhaltsverzeichnis Zeitdauer-Bandbreite-Produkt Charakterisierung von LTI-Systemen Impulsfunktion und Impulsantwort Lineare Filterung und Faltung Zusammenfassung Lösungen zu den Aufgaben Abkürzungen und Formelzeichen Literatur Digitale Signalverarbeitung und Audiocodierung Digitale Signalverarbeitung Digitalisierung analoger Signale Abtasttheorem Quantisierung Analog-Digital-Umsetzer Digitale Filter Digitale Signalverarbeitung Spektrum von Abtastfolgen Simulation FIR-Filter IIR-Filter Diskrete Fourier-Transformation Fourier-Summe Diskrete Fourier-Transformation Kurzzeitspektralanalyse Audiocodierung PCM in der Telefonie Moderne Audiocodierung Zusammenfassung Lösungen zu den Aufgaben Abkürzungen und Formelzeichen Literatur Digitale Übertragung im Basisband Grundbegriffe RS-232-Schnittstelle Digitale Basisbandübertragung Sender Übertragungskanal Empfänger Scrambler und Descrambler Leitungscodierung

3 Inhaltsverzeichnis XI Binäre Leitungscodes Ternäre Leitungscodes Störung durch Rauschen Rauschen Bitfehlerwahrscheinlichkeit Matched-Filter-Empfänger Tiefpasskanal Nachbarzeicheninterferenzen Nyquist-Bandbreite Impulsformung Kanalkapazität Digitaler Teilnehmeranschluss Zusammenfassung Lösungen zu den Aufgaben Abkürzungen und Formelzeichen Literatur Modulation eines sinusförmigen Trägers Trägermodulation Amplitudenmodulation Prinzip der AM Gewöhnliche AM AM-Demodulation Quadraturamplitudenmodulation Empfänger mit Quadraturmischer Frequenzmodulation Modulation der Momentanfrequenz Spektrum und Bandbreite von FM-Signalen Demodulation von FM-Signalen Digitale Modulation Binäre Modulation Mehrstufige Modulation Orthogonal Frequency Division Multiplexing Mehrträgerverfahren Demodulation von OFDM-Signalen Spektrum von OFDM-Signalen Erzeugung von OFDM-Signalen Zusammenfassung Lösungen zu den Aufgaben Abkürzungen und Formelzeichen Literatur

4 XII Inhaltsverzeichnis 6 Telekommunikationsnetze Zeitmultiplexsysteme Plesiochrone digitale Hierarchie Synchrone digitale Hierarchie Nachrichtenübermittlung Telekommunikationsnetz Paketvermittlung OSI-Referenzmodell Datensicherungsschicht High-Level Data Link Control Flusssteuerung und Durchsatz Point-to-Point-Protokoll Breitband-ISDN und ATM Protokollreferenzmodell des B-ISDN ATM-Zellen B-ISDN ATM-Anpassungsschicht Fehlersicherung und Erkennung der Zellgrenzen Multiprotocol Label Switching Vielfachzugriff in lokalen Netzen Lokale Netze Aloha-Verfahren CSMA-Vielfachzugriffsverfahren Ethernet Internet und Inter-Networking Internet Protokollfamilie TCP/IP Internet Layer Adaptive Übertragungssteuerung Zusammenfassung Lösungen zu den Aufgaben Abkürzungen und Formelzeichen Literatur Optische Nachrichtentechnik Lichtwellenleiter Frequenzband der optischen Nachrichtentechnik Brechungsgesetz und Totalreflexion Bandbreite-Länge-Produkt Modendispersion, Gradientenindexfasern und Einmodenfasern Faserdämpfung Dispersion im Lichtwellenleiter

5 Inhaltsverzeichnis XIII LWL-Kabel Lichtwellenleiter aus Kunststoff Optische Sender, Empfänger und Verstärker Halbleiterdiodenlaser Modulation Lumineszenzdiode (LED) Fotodiode Regeneratoren und optische Verstärker Weitere optische Bauelemente Optische Übertragungssysteme Optische Transportnetze Optisches Ethernet Passive optische Netzwerke Zusammenfassung Lösungen zu den Aufgaben Abkürzungen und Formelzeichen Literatur Information und Codierung Einführung in die Informationstheorie und die Quellencodierung Information, Entropie und Redundanz Huffman-Codierung Lempel-Ziv-Welch-Algorithmus Einführung in die Kanalcodierung und ihre Anwendungen Paritätscodes Symmetrischer Binärkanal Kanalcodierung zum Schutz gegen Übertragungsfehler Lineare binäre Blockcodes Cyclic-Redundancy-Check-Codes Faltungscodes Zusammenfassung Lösungen zu den Aufgaben Abkürzungen und Formelzeichen Literatur Mobilkommunikation Mobile Funkkommunikation Von der drahtlosen Telegrafie zur globalen Mobilkommunikation Mobilkommunikation für jedermann Funkausbreitung und Mobilfunkkanal Zusammenfassung

6 XIV Inhaltsverzeichnis 9.2 Global System for Mobile Communications (GSM) Netzarchitektur Funkzellen und Frequenzkanäle Mobilfunkübertragung Logische Kanäle und Burst-Arten High-Speed Circuit Switched Data Sicherheitsmerkmale Zusammenfassung General Packet Radio Service Paketübertragung mit Dienstmerkmalen Zugriff auf die GSM-Funkschnittstelle GPRS-Systemarchitektur Zustandsmodell für die Endgeräte Enhanced Data Rates for GSM Evolution Zusammenfassung Universal Mobile Telecommunication System (UMTS) UMTS-Dienste UMTS-Systemarchitektur UTRAN-FDD-Funkschnittstelle High-Speed Packet Access (HSPA) Zusammenfassung Wireless Local Area Network WLAN-Empfehlung IEEE Zugriff auf Funkschnittstelle und Netzstrukturen WLAN-Übertragung mit OFDM High Throughput OFDM Zusammenfassung Lösungen zu den Aufgaben Abkürzungen und Formelzeichen Literatur Sachverzeichnis

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