Signalformung

Signalformung bezeichnet in der Nachrichtentechnik und Signalverarbeitung die Gestaltung der zeitlichen und spektralen Eigenschaften eines Signals. Ziel ist es, Übertragung oder Messung durch Anpassung an Kanalanforderungen, Störquellen und regulatorische Vorgaben zu optimieren.

Zu den gängigen Verfahren gehören Pulsformung durch Filterimpulse, etwa Nyquist- bzw. Raised-Cosine- oder Root-Raised-Cosine-Formen, die eine minimale Inter-Symbol-Interferenz bei gegebener Bandbreite ermöglichen. Weitere Ansätze umfassen spektrale Fensterung und Fensterfunktionen, digitale Filter und die Glättung oder Begrenzung des Spektrums. In optischer und digitaler Kommunikation wird auch die Gaußsche Formung verwendet. Die Signalformung kann mit Vor- oder Nachbearbeitung von Signalen in Modulationsschemata einhergehen (Pre-/De-emphasis) sowie mit passiven oder aktiven Filtern.

Ziele der Signalformung sind Bandbreitenbegrenzung und Reduktion von Emissionen außerhalb des Bandes, Vermeidung von ISI (unter Berücksichtigung des Nyquist-Kriteriums). Außerdem kann die Formung Einfluss auf das Verhältnis von Spitzen- zu Durchschnittsleistung (PAPR) und die Empfindlichkeit des Empfängers haben. Die Signalformung ist oft eng verknüpft mit der Wahl von Modulations- und Codierungsschemata und wird in Praxisanwendungen flexibel an Anforderungen angepasst.

Anwendungsgebiete umfassen Mobilfunk- und Breitbandkommunikation, Kabel- und Satellitenübertragung, Radar und Sonar, sowie Mess- und Testsignal-Erzeugung. In der Praxis kommen häufig digitale Signalprozessoren oder FPGAs zum Einsatz, um Koeffizienten von Pulsformen und Filtern dynamisch anzupassen.

Historisch ist Signalformung eng mit dem Nyquist-Formalismus verbunden, der in den 1920er Jahren entwickelt wurde, sowie später mit der Einführung von Raised-Cosine- und Root-Raised-Cosine-Formen in der digitalen Kommunikation.