Hallo Leute, ich würde gerne wissen, ob es prinzipiell möglich ist ein Funksignal (egal ob digital oder analog) dessen Pegel unterhalb des Rauschpegels liegt (SNR ist negativ) noch verarbeiten/detektieren zu können? Nach allem was ich weiß hat man da sehr schlechte Karten. Sinus
Sinus schrieb: > Hallo Leute, > > ich würde gerne wissen, ob es prinzipiell möglich ist ein Funksignal > (egal ob digital oder analog) dessen Pegel unterhalb des Rauschpegels > liegt (SNR ist negativ) noch verarbeiten/detektieren zu können? > > Nach allem was ich weiß hat man da sehr schlechte Karten. > > Sinus Nach allem, was andere wissen, ist das z.B. bei GPS die Regel. Dort sind die Signale prinzipiell unter dem Rauschen.
Anmerkung: Ich gehe bei meinem Beispiel davon aus, bereits alle Möglichkeiten zur Verbesserung des SNRs ausgeschöpft zu haben.
@Hanno: Das mit dem GPS war mir z.B.: noch nicht bekannt. Ich werde da mal weiter suchen.
GPS Navis z.B. machen das. Voraussetzung ist eine genügend hohe Bandbreite (2MHz), eine niedrige Symbolrate (50Bit/s) und eine Signalcodierung (Gold-Codes), die die Bandbreite auch ausnutzt.
Danke für die schnellen Antworten. Wenn ich das richtig sehe, geht das wohl nur mit vergleichsweise kleinen Symbolraten.
Sinus schrieb: > @Hanno: > > Das mit dem GPS war mir z.B.: noch nicht bekannt. Ich werde da mal > weiter suchen. Da gebe ich dir mal noch paar Suchbegriffe: WSJT QRSS Korrelation PSK31 Lock-in-Verstärker spread-spektrum-modulation Da hast du erstmal bissel was durchzuarbeiten :-)
Hanno schrieb: > Da gebe ich dir mal noch paar Suchbegriffe: > WSJT > QRSS > Korrelation > PSK31 > Lock-in-Verstärker > spread-spektrum-modulation > > Da hast du erstmal bissel was durchzuarbeiten :-) Vielen Dank, ackere ich durch!
Um noch etwas Kontext zu meiner Frage zu liefern und weil euch vielleicht auch meine Beweggründe interessieren. In meiner Diplomarbeit, in der ich ein Funksystem für Amateurfunk über Satelliten im 13 cm Band entwickeln. Die zu übertragende Datenrate sollte 1 MBit betrage am Boden hatte ich eine Antenne von (ich glaube) 14 dBi und auf dem Amateurfunksatelliten eine Antenne von -3 dBi. Der Satellit sollte nur 10x10x10 cm groß sein, so dass er keine Lageregelung und keine ordentlich Antenne an Bord hatte. Die Entfernung wurde mit (ich glaube) 600 km angegeben. Leider hatte sich schon beim überschlägigem Erstellen des Link-Budgets ergeben, dass mein SNR am Boden ca -20 dB betragen würden. Leider fand ich damals keine geeignete Methode um die anfangs gewünschte Datenrate doch noch zu erreichen. Sicher fragt ihr euch jetzt warum ich immer noch auf dieser Fragestellung herumkaue, die Sache ist schließlich Jahre her und an meiner DA wird die Antwort auch nichts mehr ändern. Die Antwort ist ganz einfach: Ich kann einfach nicht anders. Ich suche so lange nach einer Antwort auf eine Frage, bis ich eine zufriedenstellende Antwort gefunden habe. So bin ich halt. Da bei mir in kürze die Amateurfunkprüfung Klasse A ansteht, ist das ein Anlass mich noch einmal mit dieser Frage zu befassen.
Sinus schrieb: > Danke für die schnellen Antworten. > > Wenn ich das richtig sehe, geht das wohl nur mit vergleichsweise kleinen > Symbolraten. TANSTAAFL
Sinus schrieb: > ich würde gerne wissen, ob es prinzipiell möglich ist ein Funksignal > (egal ob digital oder analog) dessen Pegel unterhalb des Rauschpegels > liegt (SNR ist negativ) noch verarbeiten/detektieren zu können? Wir haben dazu früher für seismische Messungen sog. Cirpsignale benutzt. Ausgewertet wurden die dann per Autokorrelation.
Sinus schrieb: > Die zu übertragende Datenrate sollte 1 MBit betrage 20dB unter dem Rauschen und 1MBit - Da wirst du aber eine ziemlich grosse Bandbreite brauchen...
Hanno schrieb: > Sinus schrieb: >> Die zu übertragende Datenrate sollte 1 MBit betrage > > 20dB unter dem Rauschen und 1MBit - > Da wirst du aber eine ziemlich grosse Bandbreite brauchen... Wie sich das mit der Bandbreite verhielt weiß ich leider nicht mehr genau. Modulationsart war glaube ich QPSK oder BFSK. Das Endergebnis war, dass es sich nicht so umsetze ließ wie beabsichtigt.
Puck der Gnom schrieb: > TANSTAAFL IFLORTR! Ich finde das schon ok, wenn da einer an sowas dranbleibt! Zur Erklärung: Ohne großartige Signalverarbeitung verstanden zu haben, ist sicher klar, dass man einfach dadurch, dass man das Rauschen wegmittelt, jedes Signal rekonstruieren kann, wenn es mit entsprechender Redundanz gesendet wird. Also einfach einfach einen Sinus einer bekannten Frequenz von z.B. 1kHz eine Minute lang senden und ein Filter drauf ansetzen und er wird sich durchsetzen.
Hanno schrieb: > Sinus schrieb: >> Hallo Leute, >> >> ich würde gerne wissen, ob es prinzipiell möglich ist ein Funksignal >> (egal ob digital oder analog) dessen Pegel unterhalb des Rauschpegels >> liegt (SNR ist negativ) noch verarbeiten/detektieren zu können? >> >> Nach allem was ich weiß hat man da sehr schlechte Karten. >> >> Sinus > > Nach allem, was andere wissen, ist das z.B. bei GPS die Regel. Dort sind > die Signale prinzipiell unter dem Rauschen. Die anderen wissen dann aber nicht genug. Die GPS-Signale liegen selbstverständlich über dem Rauschen. Die effektive Bandbreite nach dem Entspreizen ist auch nur genug für 50 Bit/sec, WIMRE.
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Gerhard H. schrieb: > Die GPS-Signale liegen selbstverständlich über dem Rauschen. ... dann drehe mal mit einem Empfänger, der die Gold-Codes nicht kennt, über die Frequenz... Welche Signal- und welche Rauschleistungsdichte misst du da? Es geht um das SNR im Empfangsband am Antenneneingang des Empfängers. Mit dem Entspreizen hast du doch schon einen erheblichen Teil geleistet, um das Rauschen aus dem Empfangsband vom Signal zu trennen.
Wie hiess der Kerl noch - Cannon ? --- (Wo ist Fränk ? - Fränk hatte keine Zeit ...) --- https://de.wikipedia.org/wiki/Shannon-Hartley-Gesetz
Sinus schrieb: > Das mit dem GPS war mir z.B.: noch nicht bekannt. Ich werde da mal > weiter suchen. Das mit dem GPS stimmt jedoch nicht wirklich. Richtig ist, daß die Satelliten alle auf der gleichen Frequenz senden UND daß sie mit niedriger Baudrate senden. Aber damit sie sich nicht gegenseitig ins Gehege kommen, verwürfeln (verXORen)sie ihr Sendesignal selbst und künstlich und zwar mit einem Bitmuster, das spezifisch für den betreffenden Satelliten ist. Das ergibt dann ein Quasi-Rauschen. Im Empfänger muß man nun eben dieses Rauschen empfangen und mit der Bitfolge des Satelliten "entwürfeln", dessen Signal man lesen will. Dadurch taucht dessen Signal nach Mittelung bzw. Filterung aus dem Quasirauschen wieder auf. Das Ganze hat also nichts mit dem Empfangen von Signalen unter echtem Rauschen zu tun. In solchem Falle kann man die Sendung lediglich mehrfach in bekanntem Zeitraster wiederholen, um auf Empfängerseite diese Wiederholungen zu überlagern und so umso mehr Rauschen herauszumitteln, je mehr Überlagerungen man macht. Dadurch kommt man theoretisch beliebig tief unter den Rauschpegel - aber zu dem Preis von ebenso beliebig vielen Wiederholungen und entsprechend zusammengeschrumpfter Nutz-Bandbreite. W.S.
Sinus schrieb: > ich würde gerne wissen, ob es prinzipiell möglich ist ein Funksignal > (egal ob digital oder analog) dessen Pegel unterhalb des Rauschpegels > liegt (SNR ist negativ) noch verarbeiten/detektieren zu können? Bei reiner analogen Auswertung wird es dann schwierig werden?
W.S. schrieb: > Das Ganze hat also nichts mit dem Empfangen von Signalen unter echtem > Rauschen zu tun. Doch hat sie schon. Der Systemgewinn ist das Verhältnis der belegten gesamten Bandbreite / Bandbreite des gesendeten Bitmuster vor der Multiplikation mit dem Muster des Rauschsignales. Da komen schon ca. 30db zusammen. Schaue mal unter Spreizspektrummodulation. Es ist alllerdings reichtig das die unterschiedlichen Muster der Rauschsignale dazu dienen die Satelitten zu unterscheiden. Ralph Berres
Ralph B. schrieb: > Da komen schon ca. 30db zusammen. > > Schaue mal unter Spreizspektrummodulation. > > Es ist alllerdings reichtig das die unterschiedlichen Muster der > Rauschsignale dazu dienen die Satelitten zu unterscheiden. > Ich finde es ein wenig verwirrend wenn man den GOLD-Code als Rauschsignal bezeichnet. Mit Rauschen hat das nichts zu tun, es ist ein eindeutiger Code. Kurt
Es gibt nicht DEN Rauschpegel. Den Rauschabstand eines Empfängers muss man bezogen auf alle seine Filter betrachten, einschließlich digitaler Filterungen oder Mittelwertbildungen.
Signale aus dem Rauschen zu holen bedeutet immer : Bandbreite
verkleinern.
> Anmerkung: Ich gehe bei meinem Beispiel davon aus, bereits alle
Möglichkeiten zur Verbesserung des SNRs ausgeschöpft zu haben.
Falls dem so ist hat sich die Diskussion schon erschoepft.
Besser waere allerdings gewesen aufzuzaehlen was bereits versucht wurde
und zu fragen was es sonst noch geben wuerde.
Sapperlot W. schrieb: > Signale aus dem Rauschen zu holen bedeutet immer : Bandbreite > verkleinern. Das andere "immer" wäre z.B. noch die Korrelation oder, oder, oder...
Ralph B. schrieb: > Doch hat sie schon. Ach nö. Das, was man im Bandscope bei den GPS-Satelliten sieht, steht eindeutig über dem natürlichen Rauschen (sonst findet der RX nicht einen einzigen Sat) und es ist im Grunde eben kein Rauschen, sondern nur ein Quasi-Rauschen. Es ist was Bekanntes, das man schon vorher weiß und deshalb herausrechnen kann. Bei einem Signal, was unter echtem Rauschen liegt, kannst du garnichts außer Überlagern - und damit Bandbreite reduzieren - machen. Das geht aber nur, wenn du die Struktur des Signals bereits kennst und wenn sendeseitig für sowas die entsprechenden Vorkehrungen getroffen wurden. W.S.
W.S. schrieb: > und es ist im Grunde eben kein Rauschen, sondern nur > ein Quasi-Rauschen. Es ist was Bekanntes, das man schon vorher weiß und > deshalb herausrechnen kann. Das hat keiner bestritten. So funktioniert das Spreizspektrumverfahren nun mal. Man nennt es übrigens Korrelation. Ralph Berres
Ralph B. schrieb: > Man nennt es übrigens Korrelation. Solche Verfahren sind auch nicht neu: Wie bereits gesagt, hat man Autokorrelation auch schon vor einem halben Jahr- hundert bei seismischen Messungen zur Auswertung schwacher Signale benutzt.
So ganz nebenbei ist die Funktion von Korrelation auch die Bandbreite zu verkleinern... Korrelation = Signal mit Referenz multiplizieren & Filter drueber
Sapperlot W. schrieb: > Signale aus dem Rauschen zu holen bedeutet immer : Bandbreite > verkleinern. Solange, bis nur noch der Träger übrig ist... Die Information steckt aber in den Seitenbändern und um diese auszuwerten, nuß man sie erstmal empfangen und nicht wegfiltern.
Auch bei Seitenbaendern gilt : Korrelation = Signal mit Referenz multiplizieren & Filter drueber In diesem Fall ist die Referenz der Traeger.
Hp M. schrieb: > Solange, bis nur noch der Träger übrig ist... Dann hast du aufs falsche Pferd gesetzt. Nimm Einseitenbandmodulation, da wird der Träger erst gar nicht auf den Sender gegeben, sondern nur eines der Seitenbänder.
>> Solange, bis nur noch der Träger übrig ist... > Dann hast du aufs falsche Pferd gesetzt. Der Träger ist (im nachrichtentechnischen Sinn) "bekannt", er ist redundant, d.h. "überträgt" keine Information. Überträgt man ihn trotzdem (AM-Rundfunk) entfernt sich die Leistungsfähigkeit des Informationskanals noch weiter vom theoretischen Maximum.
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