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Grundlagen der digitalen Kommunikationstechnik - Übertragungstechnik - Signalverarbeitung - Netze
Vorwort
6
Inhaltsverzeichnis
8
1 Einführung
12
1.1 Digitale Übertragungssysteme
13
1.2 Digitale Signalverarbeitung
16
1.3 Digitale Netze
17
2 Signalübertragung
20
2.1 Lineare zeitinvariante Systeme
20
2.1.1 Impulsantwort und Faltung
21
2.1.2 Fourier-Transformation
26
2.1.3 Übertragungsfunktion
31
2.1.4 Verzerrungsfreies System
34
2.1.5 Der ideale Tiefpass
35
2.1.6 Der ideale Bandpass
36
2.2 Energie- und Leistungssignale
37
2.2.1 Korrelation von Energie- und Leistungssignalen
38
2.2.2 Energie- und Leistungsdichtespektrum
40
2.3 Zufallssignale
42
2.3.1 Zufallsprozesse
42
2.3.2 Verteilungsfunktion und Wahrscheinlichkeitsdichte
45
2.3.3 Wichtige Verteilungsfunktionen
47
2.3.4 Leistungsdichtespektrum von Zufallssignalen
53
2.3.5 Übertragung von Zufallssignalen über LTI-Systeme
57
2.3.6 Weißes Rauschen, Rauschbandbreite und additives Rauschen
58
3 Signalabtastung und Quantisierung
66
3.1 Abtasttheorem
66
3.2 Abtastung von Bandpasssignalen
71
3.3 Lineare Quantisierung
73
3.4 Nichtlineare Quantisierung und PCM
77
3.5 Differenzielle PCM und Sprachcodierung
80
4 Digitale Nachrichtenübertragung im Basisband
85
4.1 Elemente eines digitalen BasisbandÜbertragungssystems
85
4.2 Leitungscodierung
87
4.3 Intersymbol-Interferenz und Nyquist-Pulsformung
90
4.3.1 Nyquist-Bandbreite
90
4.3.2 Das erste Nyquist-Kriterium
92
4.3.3 Kosinus-roll-off-Filter
94
4.3.4 Das Augendiagramm
96
4.3.5 Leistungsdichtespektrum digitaler Basisbandsignale
97
4.3.6 Duobinäre Codierung
101
4.4 Fehlerwahrscheinlichkeit
104
4.4.1 Fehlerwahrscheinlichkeit bei binärer Übertragung
105
4.4.2 Signalangepasstes Filter
109
4.4.3 Fehlerwahrscheinlichkeit bei Mehrpegelübertragung
114
4.5 Kanalverzerrungen
118
4.6 Nebensprechen
119
4.7 Scrambling
121
4.8 Synchronisation
125
4.8.1 Symboltaktsynchronisation
126
4.8.2 Rahmensynchronisation
131
5 Digitale Modulationsverfahren
134
5.1 Bandpasssignale
135
5.1.1 Bandpasssignal und äquivalentes Tiefpasssignal
135
5.1.2 Äquivalentes Tiefpasssystem
139
5.1.3 Hilbert-Transformation
144
5.1.4 Leistungsdichtespektrum von Bandpasssignalen
145
5.2 Grundlegende Modulationsverfahren
147
5.2.1 Amplitudenumtastung
147
5.2.2 Phasenumtastung
149
5.2.3 Quadratur-Amplitudenmodulation
156
5.2.4 Frequenzumtastung
158
5.3 Demodulation und Fehlerwahrscheinlichkeit
169
5.3.1 Kohärente Demodulation
169
5.3.2 Inkohärente Demodulation
180
5.4 Multiträgersysteme
186
5.5 Empfängerarchitekturen
194
6 Kanalcodierung
197
6.1 Blockcodes
198
6.1.1 Eigenschaften von Blockcodes
198
6.1.2 Hamming-Codes
202
6.1.3 Codiergewinn
206
6.1.4 Zyklische Codes
208
6.2 Faltungscodes
213
6.2.1 Codierung
213
6.2.2 Viterbi-Decodierung
218
6.2.3 Decodierung mit/ohne Zuverlässigkeitsinformation
222
6.3 Interleaving
223
7 Grundlagen der Informationstheorie
227
7.1 Information und Entropie
227
7.2 Quellencodierung
230
7.3 Kanalkapazität
233
7.3.1 Diskreter Kanal
233
7.3.2 Kontinuierlicher Kanal
236
7.4 Spektrale Effizienz digitaler Modulationsverfahren
238
8 Digitale Signalverarbeitung
241
8.1 Zeitdiskrete Signale und Systeme
241
8.1.1 Diskrete Faltung
244
8.1.2 Fourier-Transformation zeitdiskreter Signale
248
8.1.3 Diskrete Fourier-Transformation
250
8.1.4 Die z-Transformation
255
8.2 Digitale Filter
259
8.2.1 FIR-Filter
261
8.2.2 IIR-Filter
268
8.3 Entzerrer und adaptive Filter
271
8.3.1 Lineare Entzerrung
272
8.3.2 Adaptive Entzerrung
276
9 Funktions- und Entwurfsprinzipien von Kommunikationsnetzen
279
9.1 OSI-Referenzmodell
279
9.2 Netztopologien
282
9.3 Leitungsvermittlung und Paketvermittlung
283
9.4 Zuverlässige Datenübertragung
285
9.5 Dimensionierung
292
9.5.1 Bediensysteme
293
9.5.2 Paketvermittelte Netze
295
9.5.3 Leitungsvermittelte Netze
298
10 Dienstgüte und Verkehrsmanagement
300
10.1 Qualitätsparameter
300
10.2 Verkehrsmanagement
305
10.2.1 Verkehrsparameter
305
10.2.2 Verkehrssteuerung
308
11 Mehrfachzugriffsverfahren
313
11.1 Prinzipien des Mehrfachzugriffs
313
11.2 Dezentrale Zugriffssteuerung
317
11.2.1 ALOHA
317
11.2.2 Carrier Sense Multiple Access
320
11.3 Zentrale Zugriffssteuerung
323
12 Transport- und Anschlussnetze
326
12.1 Plesiochrone digitale Hierarchie (PDH)
327
12.2 Synchrone digitale Hierarchie (SDH)
329
12.3 Anschlussnetze
332
12.3.1 xDSL-Systeme
332
12.3.2 Kabelmodems
335
13 Integrated Services Digital Network (ISDN)
339
13.1 Grundlagen
339
13.2 Netzzugänge
341
13.2.1 Basisratenanschluss
341
13.2.2 Primärratenanschluss
346
13.3 Vermittlungstechnik
347
13.4 Signalisierung
350
14 Asynchronous Transfer Mode (ATM)
355
14.1 Grundlagen
355
14.2 Protokollreferenzmodell
357
14.2.1 Physikalische Schicht
357
14.2.2 ATM-Schicht
359
14.2.3 ATM-Anpassungsschicht
360
14.2.4 Betrieb und Wartung
368
14.3 Vermittlungstechnik
370
14.4 Verkehrsmanagement
373
14.4.1 Diensteklassen
373
14.4.2 Verkehrsparameter und Verkehrsüberwachung
373
14.4.3 Verkehrssteuerung
377
14.4.4 Qualitätsparameter der ATM-Schicht
379
14.5 Signalisierung
382
15 Internet Protocol (IP)
384
15.1 Grundlagen
385
15.2 Adressierung und Routing
387
15.3 Transportprotokolle
392
15.3.1 Transmission Control Protocol (TCP)
392
15.3.2 User Datagram Protocol (UDP)
396
15.4 Dienstgüte und Verkehrsmanagement
397
15.4.1 Integrated Services
397
15.4.2 Differentiated Services
399
15.4.3 Multiprotocol Label Switching (MPLS)
401
15.4.4 Qualitätsparameter der IP-Schicht
402
15.5 Voice over IP
403
15.5.1 Real-Time Transport Protocol
403
15.5.2 Signalisierung
406
15.6 IP Version 6
409
Anhang 1: Formelsammlung
412
Anhang 2: Tabellen und Theoreme der Fourier- Transformation
415
Anhang 3: Standardisierung
417
Verzeichnis der Beispiele
420
Literaturverzeichnis
422
Sachwortverzeichnis
427
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