Was ist ein Error Frame bei CAN?
Was versteht man unter einem Cluster bei der Frequenzplanung (Raum-Multiplexing)?
Zusammenschluss von mehreren Zellen zu einem Cluster
Was versteht man unter Zellatmung beim Raum-Multiplex?
Zellgröße hängt von der aktuellen Last ab
hohe Last wirkt sich als Rauschen auf Nutzer der Zelle aus
Bei zu hohem Rauschen werden Nutzer aus der Zelle ausgeschlossen
Woraus besteht der sogennante Block-Code bei der Datenübertragung?
Informationsblock bestehend aus Data Bits und Kontrollblock bestehend aus Check Bits.
Wie läuft das Priority Handling bzw. die Arbitrierung von CAN Messages ab?
Der kleinste Identifier bekommt die höchste Priorität. Dominante logische Pegel “0” setzen sich durch und derjenige Node setzt mit der Übertragung des Frames fort.
Was versteht man beim Tasten unter Minimum Shift Keying (MSK)?
Methode, bei welcher Phasensprünge bei der Frequenzumtastung verhindert werden
Die Trägerfrequenz wird immer im Nulldurchgang der Trägerschwingung umgeschaltet/moduliert
Der Modulationsindex (Verhältnis zwischen Frequenzhub und Bitrate) beträgt immer m = 0.5
Nur jedes zweite Bit des Informationssignals wird bei der Erstellung der Odd/Even-Signale getastet, da die Dauer eines Bits verdoppelt wird
1 = ungerade
0 = gerade
Definieren Sie die Signal bzw. Baud Rate.
Die Anzahl der Signal Elemente pro Sekunde, also wie oft das Signal pro Sekunde seinen Zustand ändert.
Was sind die drei Hauptgründe für Übertragungsfehler?
Nennen Sie Beispiele.
Interferenz (Überlagerung)
Distortion (Verzerrung)
Attenuation (Abschwächung)
Was ist ein Unipolares Signal? Erläutern Sie es anhand der Unipolaren NRZ Kodierung. (No Return To Zero).
Allgemeine Definition
Alle Signale befinden sich entweder oberhalb oder unterhalb der Zeit- bzw. x-Achse.
Beispiel: Unipolare NRZ-Kodierung (Non Return to Zero)
Das Signal kehrt während der Übertragung eines Symbol nicht zu 0 zurück
Kann keine Resynchronisation und Fehlererkennung
Anfällig für Baseline Wandering und DC Components
Was ist der Zweidimensionale Parity-Check Code?
für jedes übertragene Datenwort wird ein Parity-Bit mitverschickt
nach einer bestimmten Anzahl von gleichgroßen Codewörtern wird spaltenweise ein zusätzliches Paritätsbit gebildet
treten zwei Fehler in einer Spalte auf, dann können immer noch über die Zeilen die Fehler erkannt werden
treten zwei Fehler in einer Zeile auf, dann können immer noch über die Spalten die Fehler erkannt werden
in manchen Fällen ist es ebenso möglich fehlerhafte Bits eindeutig zu lokalisieren
Was versteht man unter Gleichtaktunterdrückung bzw. Common Mode Rejection Ratio (CMRR) bei CAN Bus?
In die Leitung eingestreute Störungen wirken auf beide Leitungen in der gleichen Richtung. Da die beiden differentiellen Leitungen jedoch immer gegensinnige Pegel haben, bleibt die Differenz der Pegel auch bei Störungen weitgehend erhalten. Dies nennt man Gleichtaktunterdrückung bzw. Common Mode Rejection Ratio (CMRR).
Was ist die Code-Rate bei der Datenübertragung?
Das Verhältnis der Nutzbits zur Gesamtzahl der Bits (Nutzbits+Redundanzbits)
Was ist Baseline Wandering beim Line Encoding?
Verändert sich der Zustand eines Datensignals über längere Zeit nicht, dann kann die Baseline bzw. Nulllinie des Signals abdriften und es entstehen Fehler beim Auswerten am Receiver.
Fragen zu Block-Code in Zusammenhang mit der Leitungskodierung:
Erläutern Sie anhand von Grafiken das Konzept der Block Codierung und das Zusammenspiel mit der NRZ-I Leitungskodierung.
Erläutern Sie die beiden Mosfet-Schaltungen bezüglich der CAN Logikpegel.
Was für ein Zusammenhang besteht beim Block Coding zwischen der minimalen Hamming Distance und der maximalen Anzahl von detektierbaren Fehlern?
Um bis zu s Fehler erkennen zu können, muss die minimale Hamming DIstance in einem Block-Code d_min = s+1 sein.
Was sind Barker Codes?
Definition:
Ein in der Nachrichtentechnik verwendeter Binärcode mit minimaler Autokorrelation
Kreuzkorreliert mit sich selbst hat er nur bei einem Offset von 0 ein Maximum in der Autokorrelationsfunktions
Der Peak hat hierbei den Wert der Anzahl der verwendeten Barker-Code-Länge
Nach dem Encoden von Daten können diese über die Kreuzkorrelation mittels des Barker Codes wieder dekodiert werden
Längen: 1, 2, 3, 4, 5, 7, 8, 9, 10, 11, 13 Bit
Erläutern Sie das Gaussian Filtered Minimum-Shift Keying (GMSK).
Genau wie MSK, jedoch wird ein Gaußfilter auf das digitale Informationssignal angewandt. Somit werden die noch übrig gebliebenen kleinen Phasensprünge an den Übergängen geglättet bzw. herausgefiltert.
Warum ist es sinnvoll die Spektralenergie (Leistung(sdichte)) des Signals möglichst auf niedrigere Frequenzen zu konzentrieren?
Bei steigenden Frequenzen nimmt das Nebensprechen und die Dämpfung zu. Das Signal sollte die größte Amplitude im niederfrequenten Bereich haben.
Erklären Sie das Multitransition Coding. Gehen Sie auf das MLT-3 Scheme ein.
3 SPannungspegel
Signal ändert den Pegel immer dann, wenn eine binäre 1 auftaucht bzw. ansteht
gleiche Signalrate wie NRZ-I
Worst-Case: Symbol-Pattern 111 -> kann als analoges Signal gedeutet werden, dessen Frequenz 1/4 der Bit-Rate entspricht
Wie ist der Encoder und Decoder beim Simple Parity-Check aufgebaut?
Welche zwei CAN Arten gibt es bezüglich ihrer Übertragungsgeschwindigkeit? Wie hängt die Geschwindigkeit mit der Leitungslänge zusammen?
Es wird unterschieden zwischen LOW-CAN und HIGH-CAN. Sie unterscheiden sich in Ihrer Übertragungsgeschwindigkeit.
Desto länger der Bus, desto kleiner wird die Geschwindigkeit.
Erläutern Sie die Funktion des Phased Array Beamformings.
Phased Array Antenne besteht aus mehreren Sendern die array-förmig angeordnet Wellen aussenden
In die gewünschte Senderichtung kommt es zu konstruktiver Interferenz der einzelnen Wellen und das Signal in seiner Amplitude sehr stark
Somit lässt sich die Senderichtung ohne mechanisches Verstellen der Antenne erreichen
Wie sind Lineare Block-Codes definiert? Welche Regel gilt für sie?
In einem linearen Block-Code ist das Ergebnis der XOR-Verknüpfung von zwei gültigen Codewörtern wieder ein gültiges Codewort.
Warum ist eine gute Leitungskodierung besser als gute Codes für die Fehlererkennung aus dem Bereich der Kanalkodierung?
Es gibt Encoding Methoden aus der Leitungskodierung, die das übertragene Signal immun gegenüber Rauschen und Interferenz machen. Das Signal kann somit nicht gestört werden und diese Methode ist stärker als die Error Detection.
Warum spielt die Block Kodierung für die Leitungskodierung eine große Rolle?
Viele Leitungs-Codes können keine Fehler erkennen, dies übernimmt dann der Block-Code aus dem Bereich der Kanal-Kodierung
Durch ständiges Wechseln der Signalpegel bzw. durch Redundanz anhand von Block-Code wird Synchronisation ermöglich
Codewörter verhindert bestimmte Bit-Kombinationen, sodass DC Components und schlechte Synchronisation verhindert werden
Welche zwei (Spannungs-)Pegel werden bei CAN unterschieden?
dominanter Pegel:
logische “0”
Buszustand: Spannungsdifferenz größer 0.9V
setzt sich immer gegenüber dem rezessiven Pegel durch
rezessiver Pegel:
logische “1”
Buszustand: Spannungsdifferenz kleiner 0.5V
Erläutern Sie das CRC Field im CAN Frame.
Wie ist Line Coding definiert?
Ein digitales binäres Signal wird in Spannungspegel umkodiert, sodass es über ein Kabel versendet werden kann.
Erläutern Sie die Frequenzumtastung mit kontinuierlicher Phase (CPFSK).
Ähnlich wie OQPSK, jedoch werden sogar die 90° Phasensprünge vermieden
Die Frequenz wird durch die Frequenzumtastung solange erhöht, bis die gewünschte Phase erreicht ist
Sorgt für weiteres Reduzieren der Außenbandstrahlung
Erläutern Sie das frühe und späte Sampling von CAN Bits. Wann sollten die CAN Bits früh und wann spät gesamplet werden?
Frühes Samplen von Bits:
Oszillator-Toleranzen stören weniger
Man kann günstigere Oszillatoren einsetzen
Spätes Samplen von Bits:
Man kann die Signal Propagation Time maximal auslegen
Ermöglicht das Einsetzen der maximalen Buslänge
Erläutern Sie den Allgemeinen Aufbau des Encoders und Decoders bei der Error Detection.
Warum ist das entfernen von DC-Anteilen beim Line Encoding wichtig?
Wenn die Spannung des Signals über längere Zeit konstant bleibt, also quasi wie eine Gleichspannung wirkt, dann treten tiefe Frequenzen auf, welche von Bandpassfiltern nicht durchgelassen werden. Außerdem kann die Synchronität von Receiver und Transmitter verloren gehen, wenn diese leicht unterschiedlich schnell sind.
Was ist ein polares Signal? Erläutern Sie die Polare NRZ-L und NRZ-I Kodierung.
Die Spannungen des Signals befinden sich auf beiden Seiten der Zeit- bzw. x-Achse.
Beispiel: Polare NRZ-Kodierung
Kann mit zwei jeweils umgekehrt gepolten Spannungen betrieben werden
z.B. +V = 1 und -V = 0
NRZ-L (L = Level)
Positive Spannung für das Symbol 1 und negative Spannung für das Symbol 0
Starke Anfälligkeit für Baseline Wandering und DC Components
Keine Selbstsynchronisation und keine Fehlererkennung
NRZ-I (I = Inversion)
Das Ändern oder Nicht-Ändern der Signalpolarität gibt den Wert eines Symbols an, z.B. kann das Umpolen als binäre 1 und die Konstanz als binäre 0 gedeutet werden.
Anfälligkeit für Baseline Wandering und DC Components
Wie genau läuft Block Coding ab? Gehen Sie auch auf die Variablen n, k und r ein.
Es liegt eine Nachricht vor, welche aus k Bits besteht. An diese werden r Redundanzbits angeheftet. Somit erhält man ein Codeword mit n = k+r Bits.
Beispiel:
Man hat 2 Nutzbits und 1 Redundanzbit. Das Codeword ist somit 3Bit groß.
Das Redundanzbit wird aus dem XOR der beiden Nutzbits berechnet.
Erläutern Sie die Amplitudenmodulation bis ins kleinste Detail.
niedefrequentes Informationssignal (zu übertragende Nachricht, Basisband) beeinflusst nur die Amplitude des hochfrequenten Trägersignals
Informationssignal wird somit als die obere Hüllkurve des Trägersignals übermittelt
Amplitude des Trägersignals ändert sich dabei in Abhängigkeit von Pegel des Informationssignals
Die Frequenz des Trägersignals bleibt konstant
Was ist ein Remote Frame bei CAN?
Was gilt für die Anzahl der Fehler die der Parity-Ceck Code erkennen kann?
Er kann nur eine ungerade Anzahl von Fehlern erkennen. Tritt eine gerade Anzahl von Fehlern auf, dann ist der Parity-Check immer noch gültig.
Erläutern Sie das Arbitration Field von CAN.
Ergänzung SRR-Bit:
Das SRR-Bit ermöglicht es, die Priorität unter Standard-Frames und Extended-Frames, die sich in den ersten 11 ID-Bits nicht unterscheiden, zu regeln
Wie unterscheiden sich die Frequenz- und die Phasenmodulation?
Sind über eine Differenzierung bzw. Intergration miteinander verknüpft.
Leitet man die Phasenmodulation ab, dann geht aus ihr die Frequenzmodulation hervor.
Was verteht man unter dem Verscramblen eines Signals? Nennen Sie Beispiele für Scrambling Code.
Allgemein
Eine Technik, die eine gute Synchronisation ermöglicht und dabei die Bandbreite nicht erhöht.
Wenn eine zu hohe Anzahl von gleichen Pegeln der Wertigkeit 0 auftaucht, dann wird diese Sequenz durch bestimmte Pegel ersetzt.
V-Pegel (Violation) -> Ein Pegel ungleich 0 welcher die selbe Polarität wie der vorherige Pegel ungleich 0 hat
B-Pegel (Bipolar) -> Ein Pegel ungleich 0 welcher die entgegengesetzt Polarität wie der vorherigr Pegel ungleich 0 hat (bipolare line encoding Regel)
B8ZS
Ersetzt eine Folge von 8 Pegeln der Wertigkeit 0 mit folgender Sequenz: 000VB0VB
HDB3
Ersetzt eine Folge von 4 Pegeln der Wertigkeit 0 mit der Sequenz 000V oder B00V
000V -> wird eingesetzt wenn die vorherige Anzahl der Pegel ungleich 0 ungerade ist
B00V -> wird eingesetzt wenn die vorherige Anzahl der Pegel ungleich 0 gerade ist
Erläutern Sie im Detail den Polarisationsmultiplex (PDM).
elektromagnetische Wellen können in unterschiedlichen Polarisationsebenen ausgestrahlt werden
Polarisationsmultiplex funktioniert nur ohne Reflexion, Beugung oder Brechung des Signals vom Sender zum Empfänger
Oft bei Satellitenstrecken eingesetzt
Erläutern Sie, wie der CRC mit Polynomen funktioniert.
Wie können Data Symbols bei der Line Codierung gemappt werden? Was gibt der als Ratio r bezeichnete Parameter an?
Ein Datensymbol kann aus mehreren Bits bestehen.
Ein Datensymbol kann hierbei durch ein einziges Signalelement (z.B. Potential) oder mehrere Signalelemente (z.B. Spannung) über das Kabel geschickt werden
Der Parameter r gibt an wie viele Datensymbole von einem Signalelement übertragen werden
Wie ist die minimale Hamming Distance in einem linearen Block-Code definiert?
Die Anzahl der Bits mit der Wertigkeit 1 in dem Codewort mit der geringsten Anzahl an Bits dieser Wertigkeit (Codewort mit dezimalem Wert 0 ausgeschlossen).
Was gibt die Autokorrelationsfunktion beim Codemultiplex im Allgemeinen an?
Gibt an, wie viel Ähnlichkeit die um die Zeit verschobene Folge mit der ursprünglichen Folge hat
Wird in der Signalübertragungstechnik verwendet, um den festen Bezug von Signalen zueinander nachzuweisen
Hat in der Funktion bei der Zeitverschiebung das Maximum, wo die Signale die höchste Korrelation haben
Was ist das Trägersignal bei Modulation? Welche Parameter des Trägers lassen sich ändern, um das Signal zu beeinflussen?
Was ist das modulierte Signal?
Sinusschwingung als Träger
Aufbringen der Nachricht durch Änderung der Parameter
Amplitude
Frequenz
Phase
Impulsfolge als Träger
Zusätzlich Impulsdauer als Parameter
Moduliertes Signal
Das modulierte Signal ist letztendlich das Signal, welches aus der Modulation hervorgeht bzw. über die Trägerschwingung versendet werden soll.
Wie ist der Encoder und Decoder beim Hamming Code aufgebaut?
Wie werden die Parity-Bits berechnet?
Generator mit Parity Checks (modulo 2)
Checker mit Parity Checks (modulo 2)
Was versteht man unter Raum-Multiplexing (SDM)?
Space Division Multiplex (SDM)
wird in der Funktechnik immer dann eingesetzt, wenn eine Frequenz mehrfach genutzt werden soll
die gleiche Frequenz wird mit einem ausreichend großen räumlichen Abstand an mehreren unterschiedlichen Orten (bzw. in unterschiedlichen Zellen) genutzt
er Abstand muss so groß sein, dass sich die Funksignale der unterschiedlichen Übertragungen nicht gegenseitig stören
Was versteht man unter Backward Error Control (BEC) bei der Fehlerinterpretation?
Der Receiver kann anhand von zusätzlichen Informationen (z.B. Redundanzbits) überprüfen, ob die empfangenen Daten fehlerhaft sind oder nicht. Eine Fehlerkorrektur ist jedoch nicht möglich.
Was versteht man unter Forward Error Control (FEC) bei der Fehlerinterpretation?
Fehlerhafte Daten können erkannt und korrigiert werden. Dies erfordet eine hohe Bandbreit und wird nur in Ausnahmen verwendet.
Was ist ein Hüllkurvendetektor für die Amplitudenmodulation? Wie funktioniert er?
Diode lässt nur den positiven Anteil der Trägerschwingung passieren
Tiefpass filtert das hochfrequente Signal
Hüllkurve bleibt übrig
DC-Anteil der Kurve kann mittels Kondensator entfernt werden
Erläutern Sie die Pulsphasen- und Pulsfrequenzmodulation.
aus der Höhe des Informationssignals leitet sich die Verzögerung des Impulses nach dem Abtastzeitpunkt ab
desto größer die Amplitude des Informationssignals, desto verzögerter kommt der Impuls nach der Abtastung
Impulse immer zwischen zwei Abstastungspunkten
die Breite der Impulse ist gleich
Erklären Sie den Viterbi Algorithmus zur Dekodierung von Faltungscodes.
Erläutern Sie im Allgemeinen die Funktion des Codemultiplex (CDM).
Transmitter:
Receiver:
jedes zu übertragene Nutzdatenbit wird durch einen Spreizcode ersetzt und vom Transmitter versendet
Die Spreizcodes setzen sich aus sogenannten Chips zusammen (quasi Spreizcode-Bits)
Receiver kann die Daten durch die richtige Chip-Sequenz entschlüsseln
eine größere Bandbreite als notwendig ist das Resultat
Die Spreizcodes verschiedener Sender müssen (betrachtet als Vektor) orthogonal zueinander sein, ansonsten Übertragungsfehler vorhanden
Erläutern Sie den Manchester Code.
Kombination aus der NRZ-L- und RZ-Kodierung
Verwendet nur zwei Spannungspegel
In der Mitte eines jeden Symbols findet eine Pegeländerung statt, von High auf Low oder Low auf High
Wie berrechnet man ein Barker-Code-Beispiel?
Encoding (Transmitter)
Signal das beim Receiver ankommt
Decoding (Receiver)
Erläutern Sie die Phasendifferenztastung (DPSK) bis ins kleinste Detail.
Variante der PSK, jedoch wird mit Phasendifferenzen und nicht mit absoluten Phasenlagen gearbeitet
Dies ist der Fall, wenn es schwer ist ein passendes Referenzsignal für die Demodulation bereitzustellen
Erläutern Sie, wie anhand von Polynomen Binary Words dargestellt werden können.
der Exponent n des Summanden entspricht dem n-ten Bit
Koeffizient 1 bzw. 0 je nach Wertigkeit des Bits
Exponenten mit Koeffizient 0 werden bei Kurzform weggelassen
Erläutern Sie die Pulsamplitudenmodulation.
Das Trägersignal ist ein Pulssignal
Eine Sinusschwingung als Informationssignal moduliert das Pulssignal
Impulsbreite und Pulsfrequenz bleiben konstant
Erläutern Sie den Allgemeinen Aufbau des Encoders und Decoders bei der Error Correction.
Erläutern Sie, wie man mit dem Hamming Code Burst Error korrigieren kann.
die fehlerhaften Bits des Burst Errors werden auf mehrere Codewörter verteilt
über den Parity-Check kann somit der Fehler erkannt werden
Was ist ein Overload Frame bei CAN?
Was ist die Frequenzspreizung beim Codemultiplex?
Verteilen der Sendeenergie auf einen größeren Frequenzbereich als für die Informationsübertragung notwendig
Verbesserung der Reichweite, da mehr Energie/Bit
Was versteht man unter der Maximum Synchronization Jump Width beim CAN-Bus?
SJW:
Der maximal erlaubte Versatz zur Resynchronization beim Bit Timing, der durch die beiden Phase Segments hervorgerufen wird.
Erklären Sie das Multilevel Scheme mit mehreren Kanälen. Erklären Sie das xD-YYYz Scheme. Beispiel: 4D-PAM5 Scheme.
Die Signalübertragung wird auf mehreren Kanälen aufgeteilt#
Da alle Kanäle ihr jeweiliges Signalelement des Datensymbols gleichzeitig übertragen, ist die Bandbreite der Einzelkanäle kleiner
xD -> x steht für die Benutzung von x Kanälen bzw. Links
YYYz -> YYY gibt als Abkürzung den Modulationstyp an und z die Anzahl der Modulationspegel (bei PAM 5 also Pulamplitudenmodulation mit 5 unterschiedlichen Amplitudenpegeln)
4D-PAM5
Es werden Signaländerung für die Synchronisation erzwungen, dies kostet Bandbreite
Was ist ein Einzelfehler (Single Bit Error) bei der Übertragung von Daten?
z.B. durch Rauschen, annähernd gaußverteilt
Wie ist die Hamming Distance beim Block Coding definiert? Was ist die minimale Hamming Distance?
Hamming Distanz
Anzahl der unterschiedlichen Bits zwischen zwei (Code-)Wörtern
Kann durch das XOR berechnet werden, indem man die Anzahl von Bits mit der Wertigkeit “1” des Ergebnisses zählt
Minimale Hamming Distanz
Berechnet man für alle Wortkombinationen die Hamming Distance, dann ist die minimale Hamming Distance die kleinste von diesen
Erläutern Sie die Winkelmodulation bis ins kleinste Detail.
Winkelmodulation
Zu ihr gehören letztendlich die Phasen- und die Frequenzmodulation. Hierbei wird das Trägersignal in seiner Phase bzw. Frequenz durch ein Informationssignal verändert, um diese Information zu übermitteln.
Phasenmodulation
Das Informationssignal verändert die Phase der Trägerschwingung. Je nachdem ob das zu übertragene analoge Signal positiv oder negativ ist, erfolgt eine Verschiebung in die eine bzw. die andere Richtung. Die Größe der Verschiebung gibt die Amplitude des Informationssignals wieder.
Frequenzmodulation
Die Frequenzmodulation hängt direkt über Integration bzw. Differenzierung mit der Phasenmodualtion zusammen. Das Prinzip ist gleich, jedoch mit der Frequenz als Parameter.
Erläutern Sie die Frequenzumtastung (FSK) bis ins kleinste Detail.
Ein digitales Informationssignal beeinflusst die Frequenz der Trägerschwingung
Den digitalen Signalen HIGH und LOW wird jeweils eine konstante Frequenz zugeordnet
Diese werden je nach Wert (0 oder 1) zum Trägersignal durchgeschaltet
Hierfür werden typischerweise zwei Oszillatoren mit statischer Frequenz verwendet
Es kann auch nur ein Oszillator mit variabler Frequenz verwendet werden, damit Phasensprünge vermieden werden
Es funktioniert auch mit mehr als zwei Frequenzen, wenn mehr als 1 Bit pro Frequenz übertragen werden
Beispiel 2-FSK:
Wie funktioniert der Hamming Code?
Der Hamming-Code ist ein Code der mit Parity-Checks arbeitet
Hat das Format C(n,k)
n = Anzahl der Bits pro Codewort
k = Anzahl der Bits pro Datenwort
Beispiel: Hamming Code C(7,4)
Was ist ein Bündelfehler (Burst Error) bei der Übertragung von Daten?
z.B. durch Unterbrechung der Übertragung durch destruktive Interferenz
Was ist die Fehlerstatistik bei der Fehlerinterpretation?
Wenige zusätzliche redundante Bits, mit denen man die Höhe der Fehlerrate abschätzen kann.
-> Dient zur Qualitätsmessung
Was sind Auslöschung und Fehl- bzw. Mehrdeutigkleit (Erasure, Ambiguity) für Fehler bei der Übertragung von Daten?
Das Signal kommt verzerrt an und kann nicht mehr eindeutig der eigentlichen Information zugeordnet werden.
Erläutern Sie die Phasenumtastung (PSK) bis ins kleinste Detail.
ein digitales Informationssignal moduliert die absolute Phasenlage der Trägerschwingung
den verschiedenen zu übertragenen Symbolen (binär 0/1) werden absolute Phasenlagen des Träger zugeordnet
Generell M-PSK genannt, mit M als die Anzahl der verschiedenen zu übertragenden Symbole/Bit-Kombinationen
2-PSK/BPSK
Ergibt sich aus Multiplikation vom digitalen Informationssignal mit der Trägerschwingung (0 wird als -1 gehandhabt)
Trägerschwingung wird quasi geflippt
Bitwert 0: Sinusschwingung
Bitwert 1: Negative Sinusschwingung
4-PSK/QPSK:
Ein Symbol aus 2 Bits wird einer festen absoluten Phasenlage der sinusförmigen Trägerschwingung zugeordnet
Erklären Sie die Polare RZ Kordierung.
Verwendung von 3 Spannungspegeln: [+] [-] [0] -> Kompliziert
In der Mitte eines jeden Datensymbols ist eine Änderung der Signalelemente vorhanden
(+ -> 0 oder - -> 0)
Zwei Signalelemente pro Datensymbol und somit eine größere Bandbreite benötigt
Kein Baseline Wandering und keine DC Components
Selbstsynchronisation möglich, jedoch keine Fehlererkennung
Wie ist der Encoder beim Faltungscode aufgebaut?
Ein Schieberegister, das aus einem Eingangsstrom von Bits einen Ausgangsstrom von Bits erzeugt
Was ist Fehlerverschleierung?
vor Allem in der Audiotechnik
die fehlerhaften Daten werden durch geschätzte gültige Daten ersetzt
Was ist der generelle Unterschied zwischen der Kanal- und der Leitungskodierung?
Bei der Kanalkodierung werden Daten mit zusätzlichen Informationen versehen, um die Gültigkeit von diesen nach der Übertragung überprüfen zu können.
Bei der Leitungskodierung wird lediglich behandelt, wie man die jeweiligen Datensymbole bzw. Codewörter als analoge Signale auf einer Leitung versenden kann.
Erkären Sie das mB/nB Scheme für die Block Codierung.
Ersätzung eines m-Bit Wortes durch ein n-Bit Wort.
Division -> Substitution -> Combination
Erläutern SIe die Amplitudentastung (ASK) bis ins kleine Detail.
Trägerschwingung wird durch modulierendes digitales Informationssignal sprungthaft verändert
M-ASK genannt, wobei M die Anzahl der zu unterscheidbaren Trägeramplituden ist
Beispiel 2-ASK:
quasi “Ein- und Ausschalten” der Trägerschwingung
Erläutern SIe das End-Of-Frame Field im CAN Frame.
Das End-Of-Frame Field signalisiert das Ende eines CAN Frames.
Wie sieht die Zellenstruktur bei Raum-Multiplexing (SDM) aus? Was sind vor und Nachteile?
Struktur:
Basisstationen decken jeweils gewissen räumlichen Bereich (Zelle) ab
Mobilstationen kommunizieren ausschließlich über Basisstationen
Vorteile:
mehr Kapazität, mehr Teilnehmer erreichbar
weniger Sendeleistung notwendig
robuster gegen Ausfälle
überschaubarere Ausbreitungsbedingungen
Nachteile:
Netzwerk zum Verbinden der Basisstationen
Handover (Übergang zwischen zwei Zellen) notwendig
Störungen in andere Zellen
Konzentration in bestimmten Bereichen
Erläutern Sie im Detail den Wellenlängenmultiplex. Es wird unterschieden zwischen CWDM und DWDM.
jedes zu übertragende Signal einer Lichtfrequenz wird aufmoduliert
bei der Nutzung von n Lichtfrequenzen können gleichzeitig n Signale übertragen werden.
Der Wellenlängenmultiplexer (z.B. Prisma oder Beugungsgitter) bündelt die verschiedenen Lichtwellenlängen
entstehender Lichtstrom wird über einen Lichtwellenleiter zum Empfangsort übertragen, wo er mittels Filtertechniken in die einzelnen Kanäle separiert wird
CWDM: großer Wellenlängenabstand (ca. 20nm)
DWDM: kleiner Wellenlängenabstand (0.8nm - 1.6nm)
Wie ist der Simple Parity-Ceck Code definiert? Wie wird das Parity-Bit berechnet?
Ein Code für die Fehlererkennung, welcher ein einzelnes Redundanzbit verwendet.
n = k+1
d_min = 2
Der Sender berechnet das Paritätsbit aus dem Datenwort und verschickt es zusammen mit diesem als Codewort
Der Empfänger berechnet aus dem empfangenen Datenwort das sogenannte “Syndrom” und vergleicht es mit dem erhaltenen Paritätsbit.
Dann wird entschieden, ob die Nachricht akzeptiert oder verworfen wird
Letztendlich ergänzt das Parity-Bit das Datenwort, sodass ein Codewort mit einer geraden Anzahl von Bits der Wertigkeit “1” entsteht
Was versteht man unter der festen/dynamischen Kanalzuordnung bei der Frequenzplanung (Raum-Multiplexing)?
Feste Kanalzuordnung
bestimmte Menge von Kanälen fest einer gewissen Zelle zugeordnet
Problem: Wechsel/Schwankungen in Belastung der Zelle (Bursts)
Dynamische Kanalzuordnung
Kanäle einer Zelle werden nach bereits zugeordneten Kanälen der benachbarten Zelle gewählt
Kanäle werden den Zellen zugewiesen, die momentan Daten zu senden haben
mehr Kapazität in Gebieten mit hoher Nachfrage
Erläutern Sie das Data Field im CAN Frame.
Das Data Field besitzt die eigentlichen Daten der CAN-Message, welche übertragen werden sollen.
Größe: 0-8 Bytes
Was sind Multilevel Schemes? Was ist das mBnL Scheme? Was für Varianten gibt es?
m = Anzahl der Elemente pro Datensymbol
n = Anzahl der Signalelemente pro Datensymbol
L = Anzahl der unterschiedlichen Signalpegel
B für 2, L für 3, Q für 4
Es gilt stetig: 2^m <= L^n
2B1Q
8B6T
Wie unterscheiden sich Standard und Extended CAN?
Die Bit-Anzahl der Message-ID unterscheidet sich. Beim Standard CAN ist diese 11 Bit und beim Extended CAN 29 Bit.
Guter ergänzender Satz für das SRR-Bit beim Extended CAN:
Das SRR-Bit ermöglicht es, die Priorität unter Standard-Frames und Extended-Frames, die sich in den ersten 11 ID-Bits nicht unterscheiden, zu regeln.
Erläutern Sie die Offset-Phasenumtastung (OQPSK).
Bei der herkömmlichen QPSK können Phasensprünge von 180° auftauchen
Um dies zu verhindern, wird die OQPSK verwendet
Es werden zwei Phasenänderung pro Symbol (eine zusätzliche in der Mitte) vorgenommen
Damit wird ein 180°-Phasensprung in zwei 90°-Phasensprünge aufgeteilt
Resultat ->
Schmaleres Spektrum und bessere Nutzung der Sendeenergie.
Was versteht man unter Frequenzhopping? Was ist das Frequency Hopping Spread Spectrum (FHSS)?
Frequenzhopping
Bei der Datenübertragung wird die Trägerfrequenz ständig gewechselt.
Frequency Hopping Spread Spectrum (FHSS)
Sequenz der Frequenzwechsel zufällig bestimmt
Fast Hopping
mehrere Frequenzen pro Nutzdatenbit (schnelles Wechseln)
Slow Hopping
mehrere Nutzdatenbits pro Frequenz (langsames Wechseln)
frequenzselektives Fading und Interferenz nur kurzzeitig möglich
einfach umzusetzen
zu einem Zeitpunkt nur schmaler Bereich des Spektrums in Benutzung
nicht so robust wie DSSS
leicht abhörbar
Wie ist der Störabstand bei der Leitungskodierung definiert?
Desto weniger unterschiedliche Pegel das Signal hat, desto unanfälliger ist es für Rauschen
Bei geringem Rauschen kann man die Bitrate pro Hz Bandbreite durch mehrere Pegel erhöhen
als dritter Pegel (z.b. zusätzlich zu -1 und 1) kann die 0 hinzugenommen werden, dies erlaubt zusätzliche Flanken ohne Erhöhung der Bitrate
Definieren Sie Faltungscodes im Allgemeinen. Was ist der Unterschied zum Block Code?
Basiert auf der linearen Faltung bzw. Konvolution
Die Information eines Nutzdatenbits wird auf mehrere Bits des Codewortes verteilt
Codebits sind somit voneinander abhängig
Es gibt keine Code-Blocks, ein Nutzdatenwort wird lediglich auf ein Codewort abgebildet
Aufeinanderfolgende Codewörter sind voneinander abhängig
Decoder kann durch diese Abhängigkeiten Nutzdaten aus den Codewörtern ermitteln
Was versteht man unter Bitstuffing bei CAN?
CAN benutzt die NRZ-Leitungskodierung und ist somit anfällig für DC-Anteile und Baseline Wandering, wenn sich die Übertragungsdaten über einen längeren Zeitraum nicht ändern. Eine Nachsynchronisation ist somit nicht mehr möglich. Durch das Einfügen eines komplementären Bits (Bitstuffing) kann dies verhindert werden.
Definieren Sie die Data bzw. Bit Rate.
Gibt an wie viele Bits pro Sekunde versendet werden.
Was sind Redundanzbits bei der Datenübertragung?
Redundanzbits sind Bits, welcher den eigentlichen Datenbits hinzugefügt werden, um somit eine Fehlererkennung bzw. Korrektor vornehmen zu können.
Was ist der Vorteil bei beiden Manchester Code Varianten bezüglich der Pegeländerung in der Mitte eines Bits?
Die Pegeländerung der Signalelemente in der Mitte eines Datensymbols kann als Grundlage für die Selbstsynchronisation verwendet werden
Ebenso kein Baseline Wandering und keine DC Components
Keine Fehlererkennung
Erläutern Sie das Control Field im CAN Frame.
Wie unterscheiden sich Modulation und Tastung?
Bei der Modulation wird die Trägerschwingung analog durch die Variation von Parametern wie z.B. Frequenz/Amplitude/Phase verändert.
Bei der Tastung wird die Trägerschwingung durch digitale Signale variiert/getastet und somit ein digitales Signal moduliert. Die Änderung des Trägersignals findet hierbei sprunghaft statt. Außerdem ist das Trägersignal hochfrequent (Tastung wird auch manchmal als Modulation bezeichnet, nicht durcheinander bringen).
Wie läuft der Cyclic Redundancy Check (CRC) ab? Erklären Sie den Encoder und Decoder.
Erläutern Sie den Differential Manchester Code.
Arbeitet mit zwei Spannungspegeln
Jedes Symbol hat eine Pegeländerung in der Mitte
Die Pegel werden daran unterschieden, ob sich das Signal zwischen zwei Symbolen ändert oder nicht
Was versteht man unter dem Interframe Space bei CAN?
Erläutern Sie die Pulsdauermodulation (Pulsweitenmodulation).
Die Breite der Pulse des digitalen Trägersignals ist proportional zur Höhe der Amplitude des Informationssignals
das Informationssignal wird in bestimmten Zeitabständen abgetastet
nach der Abtastung resultiert ein Impuls mit entsprechender Breite
Wie hängen die Data/Bit Rate und Signal/Baud Rate bei der Line Codierung zusammen?
Erläutern Sie das ACK Field im CAN Frame.
Was ist ARQ bei der Kanalkodierung?
Automatic Repeat Request
Wenn man fehlerhafte Daten erhält, dann kann man diese neu anfordern. Somit ist eine Korrektur nicht notwendig.
Erläutern Sie die bipolare Kodierung names AMI und Pseudoternary.
Bipolar Allgemein
Verwendet 3 Spannungspegel: [+] [-] [0] -> 0 hat hier nichts mit RZ zu tun
Spannungspegel für das eine Symbol ist [0] und für das Andere sowohl [+] als auch [-]
AMI
Das Symbol 0 wird durch den Spannungpegel [0] representiert
Das Symbol 1 wird sowohl durch [+] als auch [-] representiert
Pseudoternary
Wie AMI nur genau umgekehrt
Das Symbol 1 wird durch den Spannungspegel [0] representiert
Das Symbol 0 wird sowohl durch [+] als auch [-] representiert
Was versteht man unter Zeit-Multiplexing (TDM)?
TDM (Time Division Multiplex)
die Datenübertragung der einzelnen Verbindungen erfolgt in einem definierten Multiplexrahmen
für jeden Übertragungskanal ist ein fester Zeitschlitz vorhanden
Die einzelnen Zeitschlitze werden nacheinander abgearbeitet
Ist ein Zeitschlitz abgelaufen, wird die Übertragung für den aktiven Kanal kurzfristig unterbrochen
die Übertragungsbandbreite steht dann dem nächsten Benutzer zur Verfügung.
Rahmenbeginn signalisieren
Trigger auf einer weiteren Leitung wird als Signal übertragen
Zu Beginn des Rahmens ein Spike mit hohem Pegel
Kodierung im Signal selbst
Aus welchen Feldern setzt sich ein vollständiger CAN Frame zusammen?
Was versteht man unter Frequenz-Multiplexing (FDM)?
Frequenzmultiplexen (FDM = Frequence Division Multiplexing)
unterteilt das zur Verfügung stehende Frequenzband in verschiedene Teilbänder
Ein Signal wird in dieses Band 'hineingehoben' und ist vom Empfänger aufgrund der Frequenzlage eindeutig zu erkennen
der Empfänger hat es wieder in die ursprüngliche Frequenzlage zurück zu transformieren.
Zwischen zwei solchen Frequenzbändern gibt es ein Grenzband, d.h. einen Frequenzbereich, der nicht benutzt werden darf
notwendig, da Frequenzen nur in bestimmten Abständen technisch sauber getrennt werden können
Was für ein Zusammenhang besteht beim Block Coding zwischen der minimalen Hamming Distance und der maximalen Anzahl korrigierbaren Fehlern?
Um bis zu t Fehler korrigieren zu können, muss die minimale Hamming Distance des Block-Codes d_min = 2t+1 sein.
Warum ist die Self Synchronization beim Line Encoding wichtig?
Der Takt des Receivers und Transmitters muss gleich schnell sein. Ist beispielsweise der Receiver schneller getaktet als der Transmitter, dann werden die ankommenden Daten falsch ausgelesen.
Was ist Punktierung bei Faltungscodes?
da Fehler bei manchen Daten irrelevant und leicht kompensierbar sind, können Bits des Codewortes in definierten Abständen punktiert bzw. gestrichen werden
Bitrate somit variabel
Empfänger weiß über die Punktierung bescheid
Aus welchen Bestandteilen setzt sich bei CAN ein Bit zusammen (Namen angeben). Erläutern Sie jedes Segment. Wie werden die Segmente allgemein genannt?
Synchronization Segment:
Die Übertragung eines Bits beginnt mit dem Synchronization Segment. Hier werden alle Clocks des Bus-Systems synchronisiert.
Länge: 1 Quanta
Propagation Time Segment:
Segment zur Anpassung an die Propagation Time Delay. Hiermit kann die Übertragungsverzögerung des Signals einkalkuliert werden.
Länge: 1-8 Quanta
Phase Buffer Segment 1:
Segment um die Bit-Länge zu vergrößern. Wird eingesetzt, um unterschiedlich schnelle Receiver und Transmitter wieder zu resynchronisieren. (auch: Kompensation von Phasenfehlern, Phasenpuffer)
Länge 1-8 Quanta
Phase Buffer Segment 2:
Segment um die Bit-Länge zu verkleinern. Wird eingesetzt, um unterschiedlich schnelle Receiver und Transmitter wieder zu resynchronisieren. (auch: Berechnung des nächsten Bits)
GESAMPLET WIRD ZWISCHEN DEN PHASE BUFFER SEGMENTS:
DIE LÄNGE EINES QUANTS WIRD DURCH EINEN OSZILLATOR EINGESTELLT
Erläutern Sie die Quadraturamplitudenmodulation.
Kombination von Amplituden- und Phasenmodulation
zwei Trägerschwingungen werden mit zwei oder mehreren Informationssignalen (Bitgruppen) getrennt amplitudenmoduliert
die Trägerschwingungen sind um 90° zueinander phasenverschoben und besitzen die gleiche Frequenz
nach der Modulation werden die Schwingungen aufsummiert und das QAM-Signal entsteht
der Demodulator kann das Signal wieder in die zwei ursprünglichen Trägerschwingungen aufteilen
Unterscheidung zwischen Bit-Signalen je nach Phase und Amplitude
Beispiel 16-QAM (16 verschiedene Zustände möglich):
Was ist die Fehlerwahrscheinlichkeit bei der Datenübertragung?
Die Wahrscheinlichkeit, dass ein einzelnes Bit fehlerhaft ist (Bit Error Rate).
Was ist die Blockfehlerwahrscheinlichkeit bei der Kanalkodierung?
Das Verhältnis der falsch empfangenen Blöcke zur Gesamtzahl der übertragenen Blöcke.
Wie enstehen Fehler bei Datenübertragung?
Durch generelle Beeinträchtigungen der Leitung.
Was ist die Bit-Error-Rate bei der Kanalkodierung?
Die Wahrscheinlichkeit, dass ein einziges Bit der Nachricht falsch ist.
Mit welchen Modulationsarten werden:
wird die Trägerschwingung durch digitale Signale verändert?
wir die Trägerschwingung analog durch die Änderung von Parameter verändert?
digital
Amplitudenumtastung
Frequenzumtastung
Phasenumtastung
analog
Amplitudenmodulation
Erläutern Sie die Polynommultiplikation.
wird benutzt, um Codewörter zyklisch um m Stellen zu verschieben
m = Polynomgrad Multiplikator + 1 (z.B. m=1 für x)
Wie läuft die Encoder-Divison bei dem Cyclic Redundancy Check anhand von XOR-Verknüpfungen ab? Wie mit Shift Registern?
XOR-Division
Shift Register (ebenso XOR)
Wofür ist das Start-Of-Frame-Bit bei CAN zuständig?
Das Start-Of-Frame-Bit (SOF) hard-synchronized alle Knoten auf der fallenden Flanke (also dominanter Pegel mit logisch “0”).
Wie sind Cyclic Codes im Allgemeinen definiert?
Es handelt sich um einen linearen Block-Code.
Wird ein gültiges Codewort bitweise rotiert, dann entsteht ein ebenso gültiges Codewort
Für eine Nachricht wird per Division mit einer vorgegebenen Zahl eine redundante Bitfolge generiert, welche dem Rest der Division entspricht
das resultierende Codewort ist somit genau (ohne Rest bzw. ganz) durch die vorgegebe Zahl teilbar
Die Redundanzbits werden auch Frame Check Sequence (FCS) genannt
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