Zeit-Frequenz-Verarbeitung von Zufallsprozessen

Die Forschungsarbeiten betrafen Aspekte der Zeit-Frequenz-Signalverarbeitung und der drahtlosen Datenübertragung. Statistische Zeit-Frequenz-Methoden wurden in den folgenden Bereichen entwickelt: instationäre Signalschätzung und -detektion; Klopfdetektion für Verbrennungsmotoren; Sprachentstörung; instationäre Spektralanalyse; zeitvariante Filter; Simulation, Sondierung, Schätzung und Prädiktion von Mobilfunkkanälen; Mehrantennensysteme zur Datenübertragung. Die gewonnenen Ergebnisse wurden in 8 Buchbeiträgen, 5 Zeitschriftenartikeln in begutachteten internationalen Fachzeitschriften sowie 15 Artikeln in den Proceedings internationaler Fachkonferenzen veröffentlicht; sie führten weiters zur Formulierung eines Nachfolgeprojekts. Während des Projekts bestanden informelle wissenschaftliche Kontakte zur Firma Siemens Austria AG. Die erarbeiteten Ergebnisse können den im folgenden beschriebenen Teilbereichen zugeordnet werden. Zeit-Frequenz-Methoden zur instationären statistischen Signalverarbeitung Wir entwickelten Zeit-Frequenz-Methoden für die Formulierung, den Entwurf und die Implementierung instationärer Signalschätzer und -detektoren. Diese Methoden wurden auf die Sprachentstörung und auf die Klopfdetektion für Verbrennungsmotoren angewendet. Wir entwickelten ferner Erweiterungen und eine einheitliche Formulierung existierender zeitvarianter Spektren sowie eine neue Klasse von Zeit-Frequenz-Kohärenzfunktionen. Diese Ergebnisse wurden auf die Analyse von in Verbrennungsmotoren gemessenen instationären Druck- und Vibrationssignalen angewendet. Zeit-Frequenz-Methoden für zeitvariante Filter und Mobilfunkkanäle Zeitvariante Systeme bzw. Filter haben in vielen Anwendungen der Signalverarbeitung große Bedeutung. Wir entwickelten eine Zeit-Frequenz-Übertragungsfunktion zeitvarianter Systeme und verwendeten diese zur effizienten Online-Implementierung zeitvarianter Filter sowie zur Analyse der Messfehler praktischer Messgeräte für Mobilfunkkanäle. Wir entwickelten weiters Zeit-Frequenz-Methoden zur Schätzung der Streufunktion von Mobilfunkkanälen und einen recheneffizienten Kanalsimulator für Mobilfunkkanäle mit beliebiger Streufunktion (Verzögerungs-Doppler-Profil). Signalverarbeitung in der drahtlosen Kommunikation Die drahtlose Kommunikation ist ein praktisch äußerst wichtiges Anwendungsgebiet von Zeit-Frequenz-Methoden. Dies trifft insbesondere auf ein als orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) bekanntes Funk- Modulationsverfahren zu. Wir entwickelten einen OFDM-Empfänger mit prädiktiver Schätzung und Entzerrung des zeitvarianten Funkkanals. Dieser Empfänger ermöglicht höhere Datenraten, da er keine Trainingssymbole benötigt. Wir untersuchten weiters durch zeitvariante Kanäle verursachte Interferenzeffekte in OFDM-Systemen. Schließlich entwickelten wir eine Methode zur referenzdatenfreien (blinden) Entzerrung zeitvarianter Kanäle. In weiterer Folge wurde diese Methode auf OFDM-Übertragungssysteme mit mehreren Sende- und Empfangsantennen angewendet.