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Roscher, Burkhard;
Meßverfahren zur Analyse DQPSK-modulierter OFDM-Signale. - Ilmenau : Wiss.-Verl. Ilmenau, 2004. - XII, 159 S. Zugl.: Ilmenau : Techn. Univ., Diss., 2003
ISBN 3936404097

Aus der zunehmenden Nutzung DQPSK-modulierter OFDM-Signale zur Hörrundfunkversorgung erwachsen neue Anforderungen an die eingesetzte Meßtechnik, denen die verfügbaren Geräte nur teilweise gerecht werden. Deshalb behandelt die vorliegende Arbeit Meßverfahren zur Analyse derartiger Signale. Die Algorithmen umfassen die Bewertung der Empfängersynchronisation, ein analytisches Verfahren zur Messung der I/Q-Unsymmetrien des Basisbandsignals, die Abschätzung seiner nichtlinearen Verzerrungen und die Nutzung der Kanalimpulsantwort zur Beurteilung der Ausbreitungsbedingungen im Sendernetz. Alle Meßverfahren zeichnen sich dadurch aus, daß ihr Einsatz im regulären Sendebetrieb möglich ist. Ausgangspunkt der Arbeit sind die mathematische Beschreibung des OFDM-Signals und die Charakterisierung der Komponenten seiner Übertragungsstrecke. Sie bilden die Grundlage für die Auswahl aussagekräftiger Darstellungsformen im Zeit- und Frequenzbereich und für die Herleitung geeigneter Meßverfahren zur Bewertung der Signalqualität. Dabei wird der DFT-basierte OFDM-Demodulator als Bandpaß-Filterbank interpretiert und das Übertragungsverhalten seiner Teilfilter in kompakter Form beschrieben. Es wird gezeigt, daß sich sein Ausgangssignal mit Hilfe der Faltung berechnen läßt. Erst diese Herangehensweise erlaubt eine effiziente und gleichzeitig anschauliche Behandlung der OFDM-Demodulation. Um einen Nachweis über die Leistungsfähigkeit der Algorithmen zu erbringen, wurde ein echtzeitfähiger Prototyp-Empfänger für DAB konzipiert und aufgebaut. Er ermöglicht erstmals, das Symbolspektrum des Basisbandsignals zu visualisieren und anhand von Konstellationsdiagrammen die Ergebnisse seiner differentiellen Demodulation entlang der Zeit- und Frequenzachse zu beobachten. Die statistischen Eigenschaften des Zeitsignals werden analysiert. Des weiteren sind die graphische Darstellung der I/Q-Unsymmetrien des Basisbandsignals und die Anzeige seiner AM/AM- und AM/PM-Konversion implementiert. Die Hard- und Software eines modular aufgebauten Prototyp-Empfängers wird beschrieben. Herzstück des Gerätes ist ein miniaturisierter PC, als Betriebssystem kommt \textsc{Linux} zum Einsatz. Die Aufbereitung und Aufzeichnung des DAB-Signals übernehmen ergänzende Baugruppen; seine Verarbeitung und Analyse erfolgen weitestgehend im PC. Die erforderlichen Algorithmen sind in ANSI-C programmiert, und die Bedienoberfläche des Prototyp-Empfängers wurde mit der Skriptsprache Tcl/Tk gestaltet. Eine modifizierte Nutzung des I/Q-Aufwärtsmischers unter vollständiger Vermeidung von I/Q-Unsymmetrien wird vorgeschlagen; sie ermöglicht eine preiswertere Realisierung von direktmodulierenden OFDM-Sendern. Zahlreiche Diagramme verdeutlichen den Einfluß von Sender und Empfänger auf die Signalqualität. Ihre Berücksichtigung bei der Auswahl von Baugruppen erlaubt, sehr hochwertige Gerätekonzepte zu entwerfen oder eine Kostensenkung in der Massenfertigung von Empfängern zu erzielen. Die Umsetzung der vorgestellten Meßverfahren in einem modularen Gerätekonzept ermöglicht den Aufbau preiswerter, kompakter und mobil einsetzbarer Meßempfänger. Diese werden den besonderen Anforderungen, die sich aus dem Einsatz DQPSK-modulierter OFDM-Signale ergeben, vollauf gerecht.

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