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G. Berger:
"Measurements of the VHF Radio Channel and its Effect to Frequency Hopping Systems";
Supervisor, Reviewer: F. Seifert, A.L. Scholtz; Institut für Industrielle Elektronik und Materialwissenschaften, 2000.

The central question of this thesis is the applicability of frequency hopping (FH) radios in a multipath environment for the very high frequency (VHF) range from 30 to 88 MHz.
Since a prerequisite for the performance analysis of a mobile radio system is a detailed knowledge of the radio channel, in the first part the most important propagation mechanisms with respect to the lower VHF band are discussed. Especially the reflection behavior of rough surfaces, which forms the basis of multipath wave propagation, is investigated in detail and a closed form expression for the bistatic reflectivity, depending on the surface conditions is given. Subsequently, a survey of both narrowband and wideband channel descriptions is given with a focal point of the system and correlation functions and its characteristic values of a wide sense stationary uncorrelated scattering channel. In addition some practical narrowband and wideband sounding concepts are discussed.
Since for the lower VHF band there are only view narrowband and more or less no wideband measurements available, a realtime wideband channel sounder with respect to the application specific needs was developed. In search of an optimum sounding signal, based on a SAW-device, two powerful pulse compressing concepts are investigated. The one follows the inverse filter theory for discrete sequences and the other is based on linear frequency modulation.
Measurement results gained by this channel sounder from selected areas in Austria form the basis for different channel models. Both the tapped delay line model and a new approach of a scattering point model use the scattering function of the measured time-variant impulse response to extract the relevant parameters. Especially the scattering point model, which uses a number of discrete points to model an irregular reflector, is investigated in more detail. Based on this model an efficient and realistic method to simulate a radio system in a multipath environment is presented.
Finally, FH radio systems with different synchronization philosophies and datarates are simulated and their performance in terms of bit error rate over Eb/N0 is pointed out.

Die zentrale Frage dieser Dissertation ist die Anwendbarkeit von Frequenzsprungverfahren in einem Mehrwegefunkkanal im VHF Bereich zwischen 30 und 88 MHz.
Da für eine genaue Analyse des Leistungsfähigkeit eine detaillierte Kenntnis des Funkkanals notwendig ist, werden im ersten Teil die wichtigsten Ausbreitungsmechanismen speziell für das untere VHF Band behandelt. Insbesonders wird das Reflexionsverhalten an unregelmäßigen Geländestrukturen untersucht, da umliegende Hügel und Berge hauptverantwortlich für eine Mehrwegeausbreitung sind. Eine mathematische Beschreibung der reflektierten Funkwellen in Abhängigkeit des Einfallswinkels und der Oberflächen-beschaffenheit wird angegeben. In weiterer Folge werden Methoden zur Beschreibung und Messung des Funkkanals behandelt, wobei das Hauptaugenmerk auf einer breitbandigen Kanalanalyse liegt. Die Entwicklung eines GPS synchronisierten Funkkanalmeßsystems zur Bestimmung der zeitvarianten Impulsantwort wird gezeigt. Dabei wird die Pulskompression des inversen Filters einer digitalen Sequenz mit der eines signalangepassten Filters für lineare Frequenzmodulation (chirp) verglichen.
Meßergebnisse aus unterschiedlichen Gebieten Österreichs bilden die Basis für Funkkanalmodelle und eine möglichst realistische Simulation von Funksystemen.
Simulationsergebnisse zeigen, dass sich die Signalausbreitungsverzögerung im Mehrwegefunkkanal sowohl bei einer Frequenzänderung als auch bei einer Änderung der Empfängerposition sprunghaft ändern kann. Die Konsequenz daraus ist, dass die Bitfehlerwahrscheinlichkeit von VHF Funksystemen mit Frequenzsprungbetrieb im gebirgigen Gelände nicht nur von der Datenrate sondern auch vom jeweiligen Synchronisations-verfahren und allen Fehlerkorrekturmaßnahmen beeinflusst wird.