Der Auwald und seine Gewässer schlängeln sich wie grüne und blaue Bänder durch die Stadt Leipzig und ihre Umgebung.

This work relates to the remote sensing technologies to determine wind velocity and its related phenomena. Laser-based pulsed systems with heterodyne detection allow a very sensitive measurement of particles’ velocity in the atmosphere. The heterodyne detection theory and the essential principles and properties of this technology are presented. An all-fiber coherent Doppler lidar system in master-oscillator power-amplifier design with a novel multi-wavelength channel configuration was developed and introduced, characterized, and validated in this work. The fiber amplifier is a crucial component of multi-channel all-fiber systems and is therefore discussed with special emphasis on non-linear effects and pulse distortions. A novel feedback controlled pulse-shaping unit was developed to control pulse energy and the shape of the amplified pulses of each channel. Each and every wavelength-channel creates an independent speckle pattern, which is demonstrated by hard targets with diffuse character and atmospheric single-shot measurements, and compared with theoretical results. Utilizing four channels, the precision of the measured wind velocity can be improved and this feature is demonstrated with measured atmospheric return signals. A correlation technique is presented, which enables the enhancement of the SNR at higher backscattered powers by utilizing multiple channels. The multi-wavelength system was designed to work with four wavelength-channels, which also allow measurements along the same line-of-sight with different channel configurations. These channels can be different in pulse shape, pulse length, and pulse repetition frequency. In this work, the resulting benefits of using multiple channels are shown with atmospheric measurements and scientific discussion of these is presented.:1. Introduction to the subject 2. Introduction to pulsed coherent Doppler lidar 3. Methodology: Multi-channel coherent Doppler lidar system 4. Erbium-doped fiber amplifier in a multi-channel lidar 5. Correlation properties of a multi-channel lidar system 6. Benefits of a multi-channel coherent Doppler lidar 7. Conclusions A. Wind measurement examples B. Range gate weighting function for different pulse shapes / Diese Arbeit befasst sich mit der Fernerkundungstechnologie zur Erfassung der Windgeschwindigkeit und den damit verbundenen Phänomenen. Die heterodyne Detektion der laserbasierten gepulsten Systeme ermöglicht eine sehr sensitive Messung von Partikelgeschwindigkeiten in der Atmosphäre. Sowohl die Theorie der heterodynen Detektion als auch die wesentlichen Eigenschaften und Grundsätze werden in dieser Arbeit diskutiert. Ein neuartiges faserbasiertes kohärentes Doppler Mehrkanal-Lidarsystem wurde entwickelt, vorgestellt, charakterisiert und validiert. Dabei ist der faserbasierte Verstärker eine wesentliche Komponente in diesem System und wird somit in Bezug auf Nichtlinearitäten und Impulsverzerrungen besonders analysiert. Eine neuartige geregelte Impulsformung wurde entwickelt, um die Impulsenergie und die Impulsform unabhängig für jeden Kanal zu stabilisieren. Jeder einzelne Kanal erzeugt ein unabhängiges Specklebild, welches durch Messungen am festen Ziel und durch atmosphärische Messungen präsentiert und mit theoretischen Berechnungen verglichen wird. Somit wird unter der Verwendung aller vier Kanäle des Systems die Geschwindigkeitsgenauigkeit erhöht, welches durch atmosphärische Messungen dargelegt wird. Zudem wird eine Korrelationstechnik vorgestellt, die das SNR bei höherer Rückstreuintensität weiter erhöht. Das Mehr-Wellenlängensystem wurde für vier Kanäle ausgelegt, welches eine Beobachtung der Atmosphäre entlang der Sichtlinie unter sonst gleichen Bedingungen ermöglicht. Diese Kanäle können sich sowohl in der Impulsform, in der Impulslänge als auch in der Pulsfolgefrequenz unterscheiden. Diese Arbeit zeigt die wesentlichen Vorteile eines solchen Mehrkanal-Lidarsystems mit atmosphärischen Messungen und wissenschaftlichen Ausarbeitungen.:1. Introduction to the subject 2. Introduction to pulsed coherent Doppler lidar 3. Methodology: Multi-channel coherent Doppler lidar system 4. Erbium-doped fiber amplifier in a multi-channel lidar 5. Correlation properties of a multi-channel lidar system 6. Benefits of a multi-channel coherent Doppler lidar 7. Conclusions A. Wind measurement examples B. Range gate weighting function for different pulse shapes

Channel coding plays a vital role in telecommunication. Low-Density Parity- Check (LDPC) codes are linear error-correcting codes. According to the 3rd Generation Partnership Project (3GPP) TS 38.212, LDPC is recommended for the Fifth-generation (5G) New Radio (NR) shared channels due to its high throughput, low latency, low decoding complexity and rate compatibility. LDPC encoding chain has been defined in 3GPP TS 38.212, but some details of LDPC encoding chain are still required to be explored in the MATLAB environment. For example, how to deal with the filler bits for encoding and decoding. However, as the reverse process of LDPC encoding, there is no information on LDPC decoding process for 5G NR shared channels in 3GPP TS 38.212. In this thesis project, LDPC encoding and decoding chains were thoughtfully developed with MATLAB programming based on 3GPP TS 38.212. Several LDPC decoding algorithms were implemented and optimized. The performance of LDPC algorithms was evaluated using block error rate (BLER) v.s. signal to noise ratio (SNR) and CPU time. Results show that the double diagonal structure-based encoding method is an efficient LDPC encoding algorithm for 5G NR. Layered Sum Product Algorithm (LSPA) and Layered Min-Sum Algorithm (LMSA) are more efficient than Sum Product Algorithm (SPA) and Min-Sum Algorithm (MSA). Layered Normalized Min-Sum Algorithm (LNMSA) with proper normalization factor and Layered Offset Min-Sum Algorithm (LOMSA) with good offset factor can optimize LMSA. The performance of LNMSA and LOMSA decoding depends more on code rate than transport block. / Kanalkodning spelar en viktig roll i telekommunikation. Paritetskontrollkoder med låg densitet (LDPC) är linjära felkorrigeringskoder. Enligt tredje generationens partnerskapsprojekt (3GPP) TS 38.212, LDPC rekommenderas för den femte generationens (5G) nya radio (NR) delade kanal på grund av dess höga genomströmning, låga latens, låga avkodningskomplexitet och hastighetskompatibilitet. LDPC kodningskedjan har definierats i 3GPP TS 38.212, men vissa detaljer i LDPC kodningskedjan krävs fortfarande för att utforskas i Matlabmiljön. Till exempel hur man hanterar fyllnadsbitar för kodning och avkodning. Men som den omvända processen för LDPC kodning finns det ingen information om LDPC avkodningsprocessen för 5G NR delade kanaler på 3GPP TS 38.212. I detta avhandlingsprojekt utvecklades LDPC-kodning och avkodningskedjor enligt 3GPP TS 38.212. Flera LDPC-avkodningsalgoritmer implementerades och optimerades. Prestandan för LDPC-algoritmer utvärderades med användning av blockfelshalt (BLER) v.s. signal / brusförhållande (SNR) och CPU-tid. Resultaten visar att den dubbla diagonala strukturbaserade kodningsmetoden är en effektiv LDPC kodningsalgoritm för 5G NR. Layered Sum Product Algorithm (LSPA) och Layered Min-Sum Algorithm (LMSA) är effektivare än Sum Product Algorithm (SPA) och Min-Sum Algorithm (MSA). Layered Normalized Min-Sum Algorithm (LNMSA) med rätt normaliseringsfaktor och Layered Offset Min-Sum Algorithm (LOMSA) med bra offsetfaktor kan optimera LMSA. Prestandan för LNMSA- och LOMSA-avkodning beror mer på kodhastighet än transportblock.

Ahnak ist ein ubiquitäres Protein, das an einer Vielzahl biologischer Prozesse beteiligt ist. In der Herzmuskelzelle ist Ahnak überwiegend am Sarkolemma lokalisiert und bindet an Aktin und an die regulatorischen Beta2-Untereinheit des L-Typ-Kalzium-Kanals. Das Ziel dieser Arbeit war die Funktion von Ahnak im Herzen mit Hilfe eines Knock-out-Maus-Modells und in Bindungsstudien zu untersuchen. Morphologische Untersuchungen zeigten, dass das Längenwachstum adulter Kardiomyozyten bei Ahnakdefizienz signifikant reduziert war. Die Kontraktionseigenschaften adulter isolierter Ahnak-defizienter Kardio-myozyten (im Alter von 6 Monaten) waren ebenfalls verändert. Die Kontraktions- und Relaxaktionsgeschwindigkeiten waren erhöht. Eine Erhöhung des diastolischen Kalzium-Spiegels zeigten die Kardiomyozyten schon im Alter von 3 Monaten. Diese beobachteten phänotypischen Veränderungen lassen vermuten, dass die Aktivität des L-Typ-Kalzium-Kanals erhöht ist. In dieser Arbeit konnte das PXXP-Motiv, in der C-terminalen Ahnak-Domäne, als die hochaffine Beta2-Bindungsstelle (KD ~ 60 nM) identifiziert werden. Substitution von Prolin gegen Alanin verringerte zwar die Bindung zur Beta2-Untereinheit dramatisch (KD ~ 1 µM), hob sie aber nicht auf. In weiteren Bindungsstudien zeigte sich, dass die natürlich vorkommende Missensmutation I5236T die Bindung zur regulatorischen Beta2-Untereinheit verstärkte, dagegen verminderte die PKA-abhängige Phosphorylierung der beiden Proteinpartner die Bindung. Experimente am ganzen isoliert perfundierten Herzen zeigten, dass Ahnak-Knock-Out-Herzen geringer Beta-adrenerg stimulierbar waren. Ahnak scheint wie eine physiologische Bremse des kardialen Kalzium-Kanals zu wirken. / Ahnak is an ubiquitous protein with in unique structure, which has been implicated in cell type specific functions. In cardiomyocytes, ahnak is predominantly localized at the sarcolemma and is associated with actin and with the regulatory beta2 subunit of the L-type calcium-channel. The aim of this work was to unravel the function of ahnak in the heart, using a knock-out-mouse model and binding studies. Morphological studies showed a significant decrease in the cell-length of ahnak deficient cardiomyocytes. The contractile parameters of isolated adult ahnak deficient cardiomyocytes (in the age of 6 month) were altered. The development of tension and relaxation were increased. An increase of diastolic calcium was already observed at the age of 3 month. In general the observed phenotypic changes suggested an increased activity of the L-type calcium-channel. In this study, a PXXP-motif, which locates in ahnaks C-terminus, was identified as the high affinity beta2 subunit binding site (KD ~ 60 nM). Substitution of both proline residues by alanine reduced, but did not abolish the binding (KD ~ 1 µM). Further binding studies revealed that the natural occurring ahnak missense mutation I5236T increases the binding affinity to the regulatory beta2 subunit. By contrast PKA dependant phosphorylation of both protein partners decreases the interaction. In studies with isolated perfused working heart preparations, the ahnak deficient hearts were less beta-adrenergic stimulated than hearts from wild type. Taken together ahnak seems to be a physiological brake of the cardiac calcium-channel.