Signaldomänen

Signaldomänen ist ein Sammelbegriff in der deutschen Fachsprache für die verschiedenen Darstellungen, in denen Signale analysiert oder beschrieben werden können. Der Begriff bezeichnet den Raum oder die Variablen, in dem ein Signal dargestellt wird, wobei Transformationsbeziehungen zwischen den Domänen zentrale Werkzeuge der Signalverarbeitung sind. Typische Signaldomänen sind der Zeitbereich, in dem der zeitliche Verlauf eines Signals direkt ablesbar ist, und der Frequenzbereich, in dem die spektralen Komponenten sichtbar werden. Weitere wesentliche Domänen sind der s-Domäne (Laplace-Domäne) für kontinuierliche lineare Systeme und die Z-Domäne für diskrete Systeme; zudem spielen Spatio-temporale Domänen eine Rolle bei Bildern und Videos. Ergänzend existieren Zeit-Frequenz-Domänen, die mithilfe von Transformationsverfahren wie der Kurzzeit-Fourier-Transformation oder der Wavelet-Transformation erzeugt werden und eine gleichzeitige Zeit- und Frequenzauflösung liefern.

Die Domänen sind durch Transformationsbeziehungen miteinander verknüpft. Die bekannteste ist die Fourier-Transformation, die eine Faltungsoperation im Zeitbereich in eine Multiplikation in der Frequenzdomäne überführt. Ähnliche Beziehungen gelten zwischen anderen Domänen, etwa zwischen Zeit- und s-Domäne oder zwischen Diskretisierung und Frequenz. Die Wahl der Domäne beeinflusst Design, Analyse und Implementierung technischer Systeme, etwa Filterentwurf, Modulation, Signalrekonstruktion, Kompression oder Fehleranalyse. In der Praxis arbeiten Ingenieure und Forscher oft in mehreren Domänen, je nach Fragestellung und verfügbaren Rechenressourcen.