WissenHeute Nr. 06/2004 - Deutsche Telekom Training GmbH ...

Fehlerfrei Decodieren
Eine neuartige Filtertechnik erlaubt es, GMSK-
(Gaussian Minimum Shift Keying-)Signale mit
einem Signal-Rausch-Verhältnis unter 0 dB
praktisch fehlerfrei zu decodieren. Solche
Systeme lassen sich mit einem vergleichsweise
geringen Aufwand an Logik-Gattern
für Bitraten bis über 10 Mbit/s realisieren.
Die Schaltung eignet sich ohne jede Konfiguration
für beliebige BT-Faktoren (Bandbreite
B mal Periodendauer T).
Bei der Übertragung von Funksignalen
kommt bei vielen Systemen, z. B. beim Mobilfunksystem
GSM (Global System for Mobile
Communications) und dem Schnurlosstandard
DECT (Digital Enhanced Cordless Telecommunication),
eine digitale Frequenzmodulation
zum Einsatz. Zur Reduzierung
der Bandbreite werden die nahezu unendlich
steilen Flanken der Digitalsignale gefiltert.
Sehr weit verbreitet sind hier so genannte
Gauß-Filter. Sie machen aus einem Digitalimpuls
eine Glockenkurve (Bild 4).
Als Frequenzmodulation wird meist ein Minimum
Shift Keying (MSK) mit zusätzlicher
Gauß-Filterung verwendet (GMSK). Bei MSK
ist die Phasendrehung eines Trägers so mit
dem Datensignal verknüpft, dass eine logische
Eins eine Phasendrehung von +90°und
eine Null eine Drehung von –90°innerhalb
der Dauer eines Bits bewirkt. Bei zusätzlicher
Gauß-Filterung wird der Knick im Phasenverlauf
ausgerundet. Dadurch erreicht die
Bild 4
Bildung eines GSM-Signals
(Quelle: Elektronik)
Phasendrehung nicht mehr bei allen Bitkombinationen
die Endwerte von ± 90°. Die
Stärke der Filterung wird durch den so genannten
BT-Faktor beschrieben.
Um digitale Signale, die über den Funkweg
als quasi-analoge Signale übertragen werden,
ins Basisband zu verschieben, werden häufig
Quadratur-Demodulatoren verwendet. Diese
erzeugen aus dem modulierten Träger zwei
orthogonale Schwingungen I und Q im Basisband,
deren Vektorsumme die Phase des
Signals S darstellt.
Die Aufgabe, aus den beiden Signalen des
Basisbands die Digital-Information herauszulesen,
übernimmt der Decodierer. Am Eingang
des Decodierers liegen die beiden
analogen Signale I und Q, die durch A/D-
(Analog/Digital-)Wandlung in parallele Digitalsignale
umgeformt werden. Am Ausgang
liefert er ein Digitalsignal und ein Taktsignal.
Dieses Taktsignal wird auf dem Funkweg
nicht mitübertragen. Es muss vom Decodierer
phasenrichtig zu den Daten erzeugt
werden.
Die Rekonstruktion der Daten und die Erzeugung
des zugehörigen Taktsignals werden
erschwert durch Rauschen, das dem Analog-
Signal in mehr oder weniger starkem Maße
überlagert ist. Ziel jeder Entwicklung ist es,
die Anzahl der durch das Rauschen verursachten
Bitfehler so gering wie möglich zu
halten. Als Maß dient die Bitfehlerrate BER
(Bit Error Rate), welche die Anzahl der fehlerhaften
Bits im Vergleich zur Gesamtzahl der
übertragenen Bits ins Verhältnis setzt. Für
technische Systeme wie Mobil- und Schnurlos-Telefone
sollte die Bitfehlerrate kleiner
als 0,001 sein.
Grundsätzlich lässt sich die Funktion des
Decodierers in die Aufgabenbereiche Reduzierung
des Rauschens, Synchronisation auf
den Datenstrom und Erkennung des Logiksignals
einteilen. Das Rauschen wird dadurch
reduziert, dass die Abtastrate, mit der die
I- und Q-Signale erfasst werden, das Rauschspektrum
nach oben begrenzt. Durch digitale
Filterung über mehrere Abtastwerte wird die
Rauschamplitude gedämpft.
WissenHeute Jg. 57 6/2004
Der Beitrag beschreibt die experimentelle
Realisierung eines GMSK-Decodierers mit
Hilfe einer FPGA-(Field Programmable Gate-
Array-)Schaltung, an der Bitfehler-Messungen
durchgeführt wurden.
Elektronik
2004, Nr. 6, S. 48–52
Mobiler Datenfunk für gelbe Engel
Der ADAC (Allgemeiner Deutscher Automobil-
Club) betreibt fünf Pannenhilfezentralen, die
etwa drei Millionen Pannenmeldungen bearbeiten.
Bis vor einigen Jahren disponierten
die Zentralen die Einsatzfahrzeuge über analogen
Sprechfunk. Einen deutlichen Produktivitätsschub
brachte Mitte der Neunziger
Jahre ein mobiles Datenfunknetz, das der
ADAC noch im eigenen Haus betrieb. Damit
verteilten die Pannenhilfezentralen die Aufträge
auf elektronischem Weg mit wenigen
Mausklicks an die Straßenwachtfahrer.
Ein flächendeckendes Funknetz in Eigenregie
zu betreiben, hat jedoch seinen Preis.
Um auch in entlegenen Gebieten die Einsatzfahrzeuge
zu erreichen, baute der ADAC zahlreiche
Senderstandorte in Deutschland auf.
Festverbindungen verbanden die Anlagen
mit dem Unternehmensnetz. Störungen
musste der Automobilclub selbst beheben.
Beim ADAC suchte man nach einem externen
Partner, der deutschlandweit ein flächendeckendes
und zuverlässiges Kommunikationsnetz
anbietet. Den Zuschlag erhielten
die Tochter-Unternehmen der Deutschen
Telekom: T-Systems und T-Mobile. Das Netz
der T-Mobile bot den GPRS-(General Packet
Radio Service-)Standard flächendeckend
und in ausreichender Verfügbarkeit an.
Wegen seiner Erfahrung im Projektgeschäft
wirkte T-Systems dabei als Generalunternehmer
und zentrale Anlaufstelle für alle
Leistungen.
Den Straßenwachtfahrern steht nun ein
flächendeckendes Funknetz zur Verfügung
(Bild 5). Auf Grund des automatischen Handover
müssen sie sich nicht jedes Mal neu anmelden,
wenn sie den Funkbereich wechseln.
Sollte dennoch die Datenverbindung
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