Root-Raised-Cosine-Filter
# Root-Raised-Cosine-Filter

Das Root-Raised-Cosine-Filter, abgekürzt RRC-Filter, ist ein in der digitalen Signalverarbeitung angewandtes elektronisches Filter, welches zur Formung von Signalimpulsen zur Übertragung über einen Kanal, wie beispielsweise einen Funkkanal, verwendet wird.

## Allgemeines

Das Root-Raised-Cosine-Filter entspricht der Wurzel (engl. root) aus dem Raised-Cosine-Filter und dient dazu, die Charakteristik des Raised-Cosine auf Sender und Empfänger gleichmäßig zu verteilen. Es stellt dann ein so genanntes Matched Filter dar und maximiert im Empfänger das Signal-Rausch-Verhältnis. Eine Besonderheit ist, dass ein Root-Raised-Cosine-Filter für sich alleine Intersymbolinterferenz (ISI) aufweist, das heißt die einzelnen Sendeimpulse „fließen“ am Übertragungskanal zeitlich ineinander. Erst die Kombination der beiden RRC-Filter bei Sender und Empfänger ergeben zusammen über die gesamte Strecke im Idealfall eine ISI-freie Übertragungsstrecke, welche eine zeitliche Unterscheidung der einzelnen Impulse erlaubt. Die einzelnen RRC-Impulse stehen orthogonal zueinander.

Das Root-Raised-Cosine-Filter ist neben dem Gauß-Filter eines der am häufigsten eingesetzten Filter zur Impulsformung bei digitalen Übertragungssystemen.

## Übertragungsfunktion

Der Betragsverlauf der Übertragungsfunktion $H_{rrc}(jω)$ eines RRC-Filters ist gegeben durch:

    $|H_{\mathrm {RRC} }(j\omega )|={\sqrt {|H_{\mathrm {RC} }(j\omega )|}}$

wobei $H_{rc}(jω)$ die Übertragungsfunktion des Raised-Cosine-Filters darstellt.

Die Impulsantwort h(t) eines RRC-Filters ist durch den Roll-off-Faktor β, welcher die Bandbreite bestimmt, und die Dauer eines Sendesymbols $T_s$ gekennzeichnet und besitzt folgende Form:

    $h(t)={\begin{cases}{\dfrac {1}{\sqrt {T_{s}}}}\left(1-\beta +4{\dfrac {\beta }{\pi }}\right),&t=0\\{\dfrac {\beta }{\sqrt {2T_{s}}}}\left[\left(1+{\dfrac {2}{\pi }}\right)\sin \left({\dfrac {\pi }{4\beta }}\right)+\left(1-{\dfrac {2}{\pi }}\right)\cos \left({\dfrac {\pi }{4\beta }}\right)\right],&t=\pm {\dfrac {T_{s}}{4\beta }}\\{\dfrac {1}{\sqrt {T_{s}}}}{\dfrac {\sin \left[\pi {\dfrac {t}{T_{s}}}\left(1-\beta \right)\right]+4\beta {\dfrac {t}{T_{s}}}\cos \left[\pi {\dfrac {t}{T_{s}}}\left(1+\beta \right)\right]}{\pi {\dfrac {t}{T_{s}}}\left[1-\left(4\beta {\dfrac {t}{T_{s}}}\right)^{2}\right]}},&{\mbox{andernfalls}}\end{cases}}$

## Beispiel-Implementierung

Nachfolgend findet sich eine Beispiel-Implementierung des RRC-Filters in Python mit Hilfe von NumPy, wobei die dafür verwendete Formel aus entnommen wurde.

