Nachrichtenübertragung

Der vorliegende Hochschultext entspricht meiner VorlesWlg "EinfilhTWlg in die Nach richtentibertragWlg", die ich fUr Elektrotechniker im sechsten Semester an der Uni versitat Karlsruhe halte. Er wendet sich an Studenten Wld Ingenieure der Elektro technik Wld benachbarter Fachgebiete. Unter einer EinfUhTWlg in die NachrichtentibertragWlg kann man Verschiedenes verste hen. Eine Moglichkeit ist z. B. die AufzahlWlg Wld BeschreibWlg einer Vielzahl existie render Nachrichtensysteme einschlie~lich der apparativen AusfUhTWlg Wld der Funktions weise ihrer Teilsysteme. Eine andere Moglichkeit ist die DarstellWlg der theoretischen GTWldlagen Wld der Prinzipien der NachrichtentibertragWlg, die weitgehend allen Nach richtensystemen gemeinsam sind, notwendigerweise Wlter Verzicht auf praktische De tails. Ftir eine GTWldlagenvorlesWlg dtirfte die zweite Moglichkeit vorzuziehen sein, Wld dieser Text ist ein Versuch in dieser RichtWlg. Ein Versuch schon deswegen, weil es im gegebenen Rahmen kaum moglich ist, die Theorie schlechthin darzustellen. Es m~ vielmehr eine Auswahl getroffen werden, die einen Oberblick tiber einige der wich tigsten Aspekte dieses Gebietes gibt, Verstandnis ftir die GTWldprobleme vermittelt Wld den Zugang zu weiterfUhrendem Studium eroffnet. Die Theorie der Nachrichtentibertragung besteht zu einem gro~en Teil aus Signal- Wld Systemtheorie, also aus der mathematischen BeschreibWlg der Signale Wld ihres Durch gangs durch Nachrichtensysteme, d. h. ihrer Obertragung tiber verzerrende Wld gestorte Kanale. Der vorliegende Text behandelt die Probleme vorwiegend Wlter dem Aspekt "Signal Wld StOTWlg"; es stehen also nicht die SignalverzerTWlgen im VordergTWld, sondern der Einfl~ der StoTWlgen in Gestalt additiven Rauschens. Diese Betrach tWlgsweise erfordert eine "gleichberechtigte" BehandlWlg zufalliger Wld determinier ter Signale.

Klappentext

Der vorliegende Hochschultext entspricht meiner VorlesWlg "EinfilhTWlg in die Nach­ richtentibertragWlg", die ich fUr Elektrotechniker im sechsten Semester an der Uni­ versitat Karlsruhe halte. Er wendet sich an Studenten Wld Ingenieure der Elektro­ technik Wld benachbarter Fachgebiete. Unter einer EinfUhTWlg in die NachrichtentibertragWlg kann man Verschiedenes verste­ hen. Eine Moglichkeit ist z. B. die AufzahlWlg Wld BeschreibWlg einer Vielzahl existie­ render Nachrichtensysteme einschlie~lich der apparativen AusfUhTWlg Wld der Funktions­ weise ihrer Teilsysteme. Eine andere Moglichkeit ist die DarstellWlg der theoretischen GTWldlagen Wld der Prinzipien der NachrichtentibertragWlg, die weitgehend allen Nach­ richtensystemen gemeinsam sind, notwendigerweise Wlter Verzicht auf praktische De­ tails. Ftir eine GTWldlagenvorlesWlg dtirfte die zweite Moglichkeit vorzuziehen sein, Wld dieser Text ist ein Versuch in dieser RichtWlg. Ein Versuch schon deswegen, weil es im gegebenen Rahmen kaum moglich ist, die Theorie schlechthin darzustellen. Es m~ vielmehr eine Auswahl getroffen werden, die einen Oberblick tiber einige der wich­ tigsten Aspekte dieses Gebietes gibt, Verstandnis ftir die GTWldprobleme vermittelt Wld den Zugang zu weiterfUhrendem Studium eroffnet. Die Theorie der Nachrichtentibertragung besteht zu einem gro~en Teil aus Signal- Wld Systemtheorie, also aus der mathematischen BeschreibWlg der Signale Wld ihres Durch­ gangs durch Nachrichtensysteme, d. h. ihrer Obertragung tiber verzerrende Wld gestorte Kanale. Der vorliegende Text behandelt die Probleme vorwiegend Wlter dem Aspekt "Signal Wld StOTWlg"; es stehen also nicht die SignalverzerTWlgen im VordergTWld, sondern der Einfl~ der StoTWlgen in Gestalt additiven Rauschens. Diese Betrach­ tWlgsweise erfordert eine "gleichberechtigte" BehandlWlg zufalliger Wld determinier­ ter Signale.

Inhalt

1. Aufgaben und Probleme der Nachrichtenübertragung.- 1.1 Modell eines Nachrichtensystems.- 1.2 Beispiele für Nachrichtensysteme.- 1.3 Übertragungsprobleme.- 1.4 Zusammenfassung.- 2. Signale.- 2.1 Klassifizierung der Signale.- 2.2 Zufällige Signale.- 2.3 Determinierte Signale.- 2.4 Zusammenfassung.- 3. Systeme.- 3.1 Lineare zeitunabhängige Systeme.- 3.2 Ideale Modulatoren.- 3.3 Das Zeit-Bandbreite-Produkt.- 3.4 Zeit-oder Bandbegrenzung, Abtasttheoreme.- 3.5 Übertragung durch lineare Systeme.- 3.6 Rauschquellen.- 3.7 Zusammenfassung.- 4. Modulation.- 4.1 Überblick.- 4.2 Bandpaßsignale.- 4.3 Bandpaßsysteme.- 4.4 Zufällige Signale.- 4.5 Weißes Rauschen.- 4.6 Modulation mit Sinusträger.- 4.7 Zusammenfassung.- 5. Information.- 5.1 Auswahl und Codierung der Zeichen.- 5.2 Informationsgehalt der Zeichen.- 5.3 Signal-und Informationsfluß.- 5.4 Signalkapazität eines Nachrichtenkanals.- 5.5 Pulscodemodulation.- 5.6 Zusammenfassung.