Informationstechnik – serie

Tempo und Vielfalt weltweiter Anstrengungen zur Weiterentwicklung bestehender und zur Konzeption zukünftiger digitaler zellularer Mobilfunksysteme machen es notwendig, Konzeptvorschläge und Detailergebnisse einzuordnen und zu bewerten und so einen Überblick über das Gesamtgeschehen, vor allem im Hinblick auf Zukunftsperspektiven, zu erlangen. Das Buch soll den Leser darauf vorbereiten, digitale zellulare Mobilfunksysteme analysieren und eventuell auch entwerfen zu können. Wichtige Grundlagen werden anschaulich erläutert und mathematisch präzisiert. Das Buch wendet sich in erster Linie an Studierende der Elektrotechnik und benachbarter Fachgebiete. Außerdem soll es als Grundlage für Fortbildungsseminare in der Industrie dienen.

In den meisten modernen Kommunikationssystemen werden Informationen in digitaler Form über unterschiedliche Medien ausgetauscht. Dabei gewährleisten Protokolle, dass zwischen den Kommunikationspartnern eine gegenseitige Verständigung möglich ist. Derartige Protokolle und Verfahren sind je nach Kommunikationssystem unterschiedlich realisiert, beruhen aber trotzdem auf gemeinsamen Grundlagen. Das vorliegende Buch stellt bewusst diese Gemeinsamkeiten in den Vordergrund und verzichtet dafür auf eine vollständige Darstellung gängiger Standards.

Das Buch stellt die Architektur und Vermittlungstechnik von ATM-Netzen mit den darauf aufsetzenden Nutzungsmöglichkeiten des Breitband-ISDN umfassend dar. Neben der Beschreibung des Protokoll-Schichtenaufbaus und der Modellierung des komplexen Daten-Verkehrsmanagements stehen die Beziehungen zu alternativen Plattformen für Hochgeschwindigkeitsnetze und insbesondere zum Internet-Standard TCP/IP im Blickpunkt.

Die Kanalcodierung zur Fehlererkennung und Fehlervorwärtskorrektur ist ein wesentlicher Bestandteil in modernen digitalen Kommunikationssystemen.Die Neuauflage dieses bekannten Buches zur Kanalcodierung gibt eine Einführung in die klassischen Gebiete der Codierungstheorie. Dabei werden sowohl Block- als auch Faltungscodes behandelt und die gängigen Verfahren dazu beschrieben. Die übersichtliche und geschlossene Darstellung dieses Teils eignet sich gut zum vorlesungsbegleitenden Studium (mit Übungsaufgaben).Der zweite Teil des Buches, die verallgemeinerte Codeverkettung und die codierte Modulation, wurde in der neuen Auflage umgestellt und erweitert. Beide Gebiete, die bisher wenig Eingang in Lehrbücher gefunden haben, werden darin grundlegend behandelt.

Das Mobilfunksystem GSM (Global System for Mobile Communication) ist mit einem Anteil von 60 % am Weltmarkt das wichtigste globale Mobilfunksystem. Das Buch stellt auf der Grundlage der europäischen GSM-Standards die technischen Grundlagen und die Systemarchitektur vor, insbesondere die Protokolle, die Mobilvermittlungstechnik und die Dienstrealisierung. Die erweiterte und aktualisierte Neuauflage enthält zusätzlich vor allem eine ausführliche Beschreibung des General Packet Radio Service (GPRS) und einen aktuellen Überblick zum Stand der Entwicklung der dritten Mobilfunkgeneration MTS/IMT-2000.

Mit den Fortschritten in der Mikroelektronik wächst auch der Bedarf an VLSI-Realisierungen von digitalen Signalverarbeitungseinheiten. Die zunehmende Komplexität der Signalverarbeitungsverfahren führt insbesondere bei Signalen mit hoher Quellenrate auf Anforderungen, die nur durch spezielle Schaltungsstrukturen erfüllt werden können. Dieses Buch behandelt Schaltungstechniken und Architekturen zur Erzielung hoher Durchsatzraten von Algorithmen der Signalverarbeitung. Neben alternativen Schaltungstechniken zur Realisierung der Basisoperationen, Addition, Multiplikation und Division werden CORDIC-Architekturen zur Implementierung transzendenter Funktionen vorgestellt. Zur Konzeption von Systemen mit Parallelverarbeitung und Pipelining wird ein allgemeines Verfahren zur Abbildung von Signalverarbeitungsalgorithmen auf anwendungsspezifischen Architekturen erläutert. Hierzu werden beispielhaft spezielle Architekturen für Filter, Matrixoperationen und die diskrete Fouriertransformation erörtert. Architekturen programmierbarer digitaler Signalprozessoren sowie beispielhafte zugehörige Implementierungen sind eingeschlossen. Das Buch soll sowohl Studenten und Ingenieure der Elektrotechnik als auch der technischen Informatik mit Architekturkonzepten der digitalen Signalverarbeitung vertraut machen.

Die digitale Audiosignalverarbeitung wird zur Aufnahme und Speicherung von Musik­ und Sprachsignalen, zur Tonmischung und Produktion digitaler Tonträger, zur digi­ talen Übertragung zum Rundfunkempfänger und in Consumergeräten wie CD, DAT und PC eingesetzt. Hierbei befindet sich das Audiosignal direkt nach dem Mikrofon bis hin zur Lautsprecherbox in digitaler Form, so dass eine Echtzeit-Verarbeitung mit schnellen digitalen Signalprozessoren durchgeführt werden kann. Das vorliegende Buch ist Grundlage einer Vorlesung Digitale Audiosignalverarbei­ tung, die ich seit 1992 an der Technischen Universität Hamburg-Harburg für höhere Se­ mester halte. Es wendet sich an Studenten der Ingenieurwissenschaften, Informatik und Physik, aber auch an den Praktiker in der Industrie, der sich mit Aufgaben der Audio­ signalverarbeitung in den Bereichen Studiotechnik, Consumer-Elektronik und Multi­ media beschäftigt. Es werden die mathematischen und systemtheoretischen Grundlagen der digitalen Audiosignalverarbeitung behandelt und die typischen Anwendungen im Hinblick auf Realisierungsaspekte diskutiert. Vorausgesetzt werden Kenntnisse in der Systemtheorie, der digitalen Signalverarbeitung und der Multiraten-Signalverarbeitung.

Vor mehr als 13 Jahren, im Mai 1975, wurde das Vorwort zur ersten Auflage dieses Buchs geschrieben; an vielen Techniker- und Ingenieurschulen sowie im Selbststudium wurde es seither benutzt. Zahlreiche Zuschriften, Kritiken, Anregungen belegen dies. In mehr als zehn Jahren haben sich die Grundtechnologien zur Computerherstellung so sehr weiterentwickelt, daß manche technische Realisierung gar nicht mehr in Be­ nutzung ist, teilweise nur noch in technischen Museen besichtigt werden kann. So sind beispielsweise Lochkarten, Nixieröhren oder Kernspeicher nun "mittelalterlich". Andererseits sind in diesem Zeitraum die PCs (Personal Computer) derart in den Vorder­ grund gedrängt, daß manche Hardware- und Software-Betrachtung dadurch beeinflußt wird. Auch sind neue Prozessor-Architekturen zur Serienreife gelangt, weshalb z. B. Reduced Instruction Set Computers (RISCs) in einem modernen Lehrbuch der Digi­ talen Datenverarbeitung unbedingt behandelt werden müssen. Keine Frage, die Prinzipien und Basisverfahren der digitalen Datenverarbeitung haben sich nicht geändert. Das betrifft die Darstellung von Daten, die Computer-Codes und die Grundlagen der Digitalelektronik. Vor allem die digitale Datenspeicherung und die Ein-/ Ausgabeeinheiten wurden in den vergangenen zehn bis 15 Jahren enorm weiterentwickelt. Diese Entwicklung drückt sich deutlich in der Neufassung des Buchs aus. Erweitert wurde in dieser Ausgabe der Software-Teil. Aufgenommen sind die Bereiche Software-Engineering, Höhere Programmiersprachen und moderne Betriebssysteme. Um den Umfang nicht zu überziehen und den Systemgedanken zu verstärken, wurden die in der ersten Auflage des Buchs über 30 Seiten behandelten Herstellungstechnologien von pn-Übergängen und Kontakten gestrichen.

Der zweite Band der umfassenden Darstellung der Mobilfunknetze und ihrer Protokolle von Bernhard Walke ist den nichtöffentlich genutzten Bündelfunksystemen und den funkbasierten Zusatznetzen gewidmet. Er enthält außerdem eine Übersicht über schnurlose Telefonsysteme, Satellitenfunk und UPT, das System der Universellen Personalisierten Telekommunikation, sowie ein Kapitel über PHS, dem japanischen Schnurlostelefoniesystem. Ein wichtiger inhaltlicher Schwerpunkt behandelt drahtlose LANs mit dem Standard HIPERLAN/1 und Beiträge zu den neuen Standards HIPERLAN/2 und IEEE 802.11. Die 3. Auflage wird durch das Kapitel "Systeme der nächsten Generation" erweitert, enthält Ergänzungen und Aktualisierungen u.a. zum GSM-, UMTS- und IRIDIUM-System und berücksichtigt die neueste Literatur.

Mobilfunknetze, Schnurlossysteme und drahtloser Internetzugang sind seit Jahren der am stärksten wachsende Bereich und der Hauptumsatzträger in der Kommunikationsindustrie. Dieses zweibändige Werk behandelt alle wichtigen standardisierten digital übertragenden Systeme unter dem Gesichtspunkt ihrer internen Organisation anhand ihrer Dienste und Protokolle. Es unterscheidet sich dadurch von den meisten am Markt verfügbaren Mobilfunkbüchern, die im wesentlichen Funkausbreitungsphänomene und ihre Nutzung für die digitale Nachrichtenübertragung zum Gegenstand haben. Der erste Band behandelt die Grundlagen für alle wichtigen standardisierten Systeme wie GSM und UMTS. Die 3. Auflage enthält aktualisierte GSM-Standards, berücksichtigt neueste Literatur und informiert umfassender über die Datenübertragungsprotokolle GPRS und EDGE.