Karlheinz OchsTheorie zeitvarianter linearer Übertragungssysteme | |||||||
ISBN: | 978-3-8440-0713-8 | ||||||
Reihe: | Kommunikationstechnik | ||||||
Publikationsart: | Habilitationsschrift | ||||||
Sprache: | Deutsch | ||||||
Seiten: | 336 Seiten | ||||||
Abbildungen: | 63 Abbildungen | ||||||
Gewicht: | 500 g | ||||||
Format: | 21 x 14,8 cm | ||||||
Bindung: | Paperback | ||||||
Preis: | 49,80 € | ||||||
Erscheinungsdatum: | Januar 2012 | ||||||
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Zusammenfassung: | Es gibt wohl kein System von einer höheren Komplexität als unser globales Kommunikationssystem, in dem Festnetz- und Mobiltelefone, Digitalrechner und viele andere Endgeräte weltweit über ein Kommunikationsnetz miteinander verbunden werden. Moderne Endgeräte sind in der Regel mobil, so dass zumindest Teile der Nachrichtenstrecke ein zeitvariantes Übertragungsverhalten aufweisen. Für eine Nachrichtenübertragung werden sowohl digitale als auch analoge Systeme zusammengeschaltet, wobei an jeder neuen Verbindung jeweils unterschiedliche Systeme beteiligt sind. An die nachrichtentechnischen Bausteine sind daher besondere Anforderungen zu stellen, damit bei diesen a priori nicht bekannten Verbindungen kein instabiles Gesamtsystem entstehen kann. Zur Prävention derartiger Qualitätsverluste sind nachrichtenverarbeitende Systeme größtenteils passive Systeme mit inhärent robustem Stabilitätsverhalten. Diese Habilitationsschrift leistet einen umfassenden Beitrag zur Theorie zeitvarianter linearer Übertragungssysteme und berücksichtigt sowohl analoge als auch digitale Systeme zur Signalverarbeitung und -übertragung. Während die Grundlagen der Nachrichtentechnik für zeitkonstante Systeme seit langem ausgereift sind, findet sich nur eine rudimentäre Weiterentwicklung dieser Theorie zur Beschreibung, Analyse und Synthese zeitvarianter nachrichtentechnischer Systeme in Lehrbüchern und vereinzelten Publikationen. Für einen leichteren Zugang zur Behandlung zeitvarianter Systeme wird in dieser Monographie eine Synthese angegeben, mit der sich zu einem passiven physikalischen System, das durch eine Differentialgleichung mit variablen Koeffizienten spezifiziert ist, eine elektrische Schaltung entwerfen lässt. Unabhängig von der Kenntnis einer analytischen Lösung transferiert diese elektrische Repräsentation der Differentialgleichung die Beurteilung eines physikalischen Systems auf eine elektrotechnische Ebene. Das zugehörige Schaltbild liefert nicht nur Strukturinformation, sondern es begünstigt zudem eine funktionale Analyse der Differentialgleichung unter Berücksichtigung energetischer Eigenschaften. Der praktische Nutzen dieser Schaltungen ist, dass sie sich für eine digitale Nachbildung auf einem Digitalen Signalprozessor eignen, wobei die Eigenschaft der Passivität übertragen wird. In der vorliegenden Monographie findet der Leser zu verschiedenen zeitvarianten Systemen ein Nachschlagewerk vor, in dem die einzelnen Systeme mit ihren charakteristischen Eigenschaften katalogisiert sind. Die einheitliche Abhandlung der Systeme basiert auf einem Rechenkalkül, mit dem die Übertragung analoger und digitaler Signale durch zeitvariante Systeme mental beherrschbar wird. Die Anwendbarkeit wird an einem Kommunikationssystem mit mehreren Nutzern zur Übertragung digitaler Signale sowohl für analoge als auch für digitale Bausteine gezeigt. Gerade im Hinblick auf zukünftige Mobilfunkgenerationen wird im Einzelnen das klassische Modell eines Mehrwegekanals erweitert und die Impulsformung sowie der signalangepasste Empfang werden mit zeitvarianten Systemen realisiert. Die neue Vorgehensweise führt zu Impulsen, mit denen bei vergleichbarem Aufwand eine geringere Bitfehlerrate als mit konventionell eingesetzten Impulsen erreicht wird. Selbst Hochfrequenzverstärker mit periodisch betätigten Schaltern, die aufgrund ihrer hohen Leistungseffizienz besonders attraktiv in der Mobilkommunikation sind, lassen sich mit dieser Theorie routiniert analysieren, entwerfen und synthetisieren. Im Zusammenhang mit der Untersuchung passiver physikalischer Systeme wird als ein nichtlineares Beispiel das mathematische Pendel untersucht. Es wird eine geschlossene analytische Lösung angegeben, die sowohl für ein Pendel mit als auch ohne Überschlag gültig ist. Eine ausführliche Herleitung dieser Lösung findet der Leser im Anhang dieser Monographie. |