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Balzer, Dirk: Online-Demodulation stark gestörter winkelmodulierter Signale mit dem Extended Kalman-Filter. 1999
Inhalt
Vorwort
Inhaltsverzeichnis:
Abstract
Summary
Einleitung
KALMAN-FILTER UND NACHRICHTENÜBERTRAGUNG
ONLINE UND OFFLINE - FILTERUNG
Theoretische Grundlagen
SIGNALTHEORETISCHE GRUNDLAGEN
Modulationsverfahren
Bandpaßsignale und äquivalente Tiefpaßsysteme
Kontinuierliche Modulationen/ Demodulationen
Winkelmodulation
Diskrete Modulationsverfahren
Demodulationsverfahren
Demodulation mit dem Quadraturempfänger
Demodulation mit PLL
Systemeigenschaften einer WM-Übertragungsstrecke
SNR-Definition
Kanalkapazität
STOCHASTISCHE PROZESSE
Gauß-Markov-Prozeß
Weißes, gaußverteiltes Rauschen
Diskretes weißes Rauschen
Farbige Rauschprozesse
BANDBREITEBETRACHTUNGEN
Bandbreitebeziehungen bei Winkelmodulation
Bandbreiteabschätzung zeitdiskreter Signale
SCHÄTZVERFAHREN
Schätzwertbestimmung über bedingte Verteilungsdichten
Informationsfluß im Übertragungskanal
Stationäre Filter
Minimum - Varianz - Methode (Wiener)
Maximum Likelihood Estimation
Dynamische Filter
Kalman - Filter
Kontinuierliche und diskrete Betrachtungsweise
Nichtlineare Filter (EKF)
Linearisierung von Zustandsübergangsmatrix und Beobachtungsmatrix
Linearisierung bei nichtlinearer Zustandsübergangsmatrix
Linearisierung bei nichtlinearer Beobachtungsmatrix
Betrachtung des Linearisierungsfehlers:
Filter höherer Ordnung
Analogien von Extended Kalman-Filter und PLL (Phase Locked Loop):
INFORMATIONSTHEORIE
Definitionen
Informationsgrenze - Cramér-Rao-Grenze
Informationsbegriff bei der Demodulation winkelmodulierter Signale
STABILITÄTSBETRACHTUNG DER KALMAN-FILTER
Beobachtbarkeit
Steuerbarkeit
K
Kalman-Filter Modellierung zur Demodulation winkelmodulierter Signale
EXTENDED KALMAN-FILTER ZUR PHASENDEMODULATION
Standardfilter - EKF22 (2 Beobachtungen)
Beobachtungsmodell
Zustandsraummodell
Stabilität
Zeitkontinuierliche Modellentwicklung - Singermodell
Übergang zur zeitdiskreten Modellbildung
ERWEITERUNG DES BEOBACHTUNGSVEKTORS
Erweiterung des Beobachtungsvektors auf 3 und 4 Beobachtungen
Zusätzliche Beobachtung: Phase (EKF32pv)
Zusätzliche Beobachtung: Amplitude
Erweiterung des Beobachtungsvektors auf 4 Beobachtungen (EKF44pav)
ADAPTIVE KALMAN-FILTER
Adaptive Anpassung von Parametern im Kalman-Filtermodell
Adaptive Anpassung von Parametern durch Maximum Likelihood Schätzung
SMOOTHER
Fixed-Intervall Smoothing
Fraser-Potter Smoother
Rauch-Tung-Striebel-Smoother oder Meditch-Filter
Fixed-Point Smoother
Fixed-Lag Smoother
Fixed-Lag Smoother durch Zustandsraumerweiterung
Switched-Fixed-Lag Smoother
Smoothability:
Smoothermodell für die Online-Anwendung
Fixed-Lag Smoother (Reduced Order Filter: SKF22ro)
WEITERE FILTEROPTIMIERUNGEN
Prefiltering
Temporal Update
EKF zur Verarbeitung digitaler Modulationsverfahren
Ergebnisbetrachtungen der Simulationen und Online - Realisierung
TESTFUNKTIONEN UND TESTSIGNALE
Pseudo-Sprachsignal
Sprachmodell
Rauschprozesse
Diskrete Rauschgeneratoren
Definition unter der Programmiersprache 'C'
Definition unter der Interpretersprache IDL
Weitere Zufallsgeneratoren
Rauschen der Demodulationsumgebung
-Anpassungstest
MONTE-CARLO-SIMULATION UNTER IDL UND BORLAND-C
FILTERSIMULATION
Simulation unter BorlandC
Monte-Carlo-Simulation unter IDL
AUSWERTUNG DER ONLINE-FILTERMODELLE
Filtertuning
Stationäres Verhalten
Startwerte
Schätzfehlervarianz
Dynamisches Verhalten
Stabilität
Einschwingverhalten
Modulationsindex
Verwendung unterschiedlicher Quellsignale
DER MEßAUFBAU
Hardware
Kalibrierung des Systems
Software
Organisation und Design des EKF-Programms
Optimierung des Kalman-Filters (Zeit=Code)
Betrachtung der Bandbreite/Laufzeit
FEHLERBETRACHTUNG BEI DER ONLINE-DEMODULATION
Die Entwicklungsumgebung
KONZEPT DER ÜBERTRAGUNGSSTRECKE
REALISIERUNG DER HARDWARE
SOFTWARE DER ENTWICKLUNGSUMGEBUNG
Simulator- Entwicklungsumgebung
BorlandC-Simulator
Widget-Simulator
Online-Entwicklungsumgebung
Filtertuning, Filterauswahl
Signalgeneration
Signalerstellung, Modulation und Bandbreitenbetrachtungen unter IDL
Abspielen der Signale mit Soundkarte aus TXT-File
Zusammenfassung
Literaturverzeichnis
Anhang
VERZEICHNIS HÄUFIG VERWENDETER ABKÜRZUNGEN UND FORMELZEICHEN
SAMMLUNG DER FILTERMODELLE