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Wireless Communications

Bluetooth Frequency Hopping

Kurzbeschreibung

Die Veranstaltung Wireless Communications vermittelt den Studierenden einen Einblick in die Techniken zur zuverlässigen Kommunikation über zeit- und/oder frequenzselektive Funkkanäle. Dazu wird zunächst die physikalische und statistische Modellierung des Funkkanals dargestellt, die die Grundlage zum Verständnis der an diese Kanalbedingungen angepassten Übertragungs­verfahren bildet. Anschließend werden die wichtigsten Übertragungs- und Empfangsprinzipien vorgestellt, insbesondere die verschiedenen Diversitätsverfahren:

  • Zeitdiversität: Maximum Ration Combiner, Fehlerratenberechnung für kohärenten und inkohärenten Empfang, Verschachtelung
  • Antennendiversität: SIMO, MISO und MIMO-Techniken
  • Frequenzdiversität für frequenzselektive Kanäle: Einträgerverfahren mit Sequenzdetektion, Bandspreizverfahren, Mehrträgerübertragung

Dabei wird Wert gelegt auf eine anschauliche Herleitung der Empfängerprinzipien als Operationen in einem linearen Vektorraum. Außerdem wird ein Einblick in aktuelle zelluläre Funkkommunikationsysteme  gegeben: GSM, UMTS und LTE.

Vorlesungsinhalte

  • Kanalmodelle: Large Scale fading,Small Scale fading
  • Detektion und Diversität: Detektion auf Rayleigh Fading Kanal, Zeitdiversität, Raumdiversität, Frequenzdiversität
  • Zelluläre Mobilfunksysteme: Schmalbandsysteme (GSM), Breitbandsysteme: CDMA (UMTS), Breitbandsysteme: OFDM (LTE)

Lernergebnisse & Fachliche Kompetenzen

Die Studierenden sind dach dem Besuch der Lehrveranstaltung in der Lage

  • Für eine gegebene physikalische Beschreibung eines Funkkanals ein zeitdiskretes statistisches Modell herzustellen,
  • die im Physical Layer verwendeten Techniken und Algorithmen der Funkkommunikation zu erklären,
  • die grundlegenden Entwurfsentscheidungen für eine zuverlässige Kommunikation über zeitvariante frequenzselektive und nichtfrequenzselektive Funkkanäle zu verstehen,
  • die in modernen zellulären Funkkommunikationssystemen genutzten Techniken für eine zuverlässige Kommunikation zu erkennen und deren Bedeutung einzuordnen,
  • die Vor- und Nachteile verschiedener Übertragungsverfahren bzgl. Bandbreite- Leistungseffizienz und Kanalausnutzung gegenüberzustellen,
  • Geeignete Übertragungsverfahren für vorgegebene Randbedigungen auszuwählen und zu entwerfen,
  • einfache Kommunkationssysteme unter Nutzung moderner Programmsysteme (Matlab) zu simulieren und zu analysieren.

Die Studierenden

  • können das Konzept linearer Vektorräume über das Thema dieser Vorlesung hinaus auf andere Bereiche der digitalen Signalverarbeitung anwenden
  • können die in diesem Kurs gewonnenen Kenntnisse und Fertigkeiten im Bereich der Datengenerierung, Simulation und Analyse von Signalverarbeitungseinheiten mittels moderner Programmiersysteme auf andere Disziplinen übertragen
  • können in einer Gruppe umfangreichere Aufgabenstellungen gemeinsam analysieren, Teilaufgaben zerlegen und lösungsorientiert bearbeiten.

Methodische Umsetzung

  • Vorlesungen mit überwiegendem Tafeleinsatz, sowie Folien-Präsentation
  • Präsenzübungen mit Übungsblättern und Demonstrationen am Rechner
  • praktische Übungen mit Matlab, in denen Studierende eigenständig zeitdiskrete Kanalmodelle realisieren, Übertragungsverfahren simulieren, Testdaten auswerten und Ergebnisse präsentieren.

Literaturempfehlungen

  • D. Tse: Fundamentals of Wireless Communication, Cambrige University Press, 2006 : Sehr gute Übersicht, anspruchsvoller Text. Die Vorlesung orientiert sich zum Teil an diesem Buch.
  • K. D. Kammeyer: Nachrichtenübertragung, Teubner, 2004 : Sehr gutes deutschsprachiges Lehrbuch mit Kapiteln zur Mobilfunk-Kommunikation
  • P. Höher: Grundlagen der digitalen Informationsübertragung, Springer, 2013: Sehr gutes deutschsprachiges Lehrbuch; enthält neuere Themen, die in dem Kammeyer-Buch noch nicht behandelt werden

Einordnung

  • Veranstaltung für Master Studierende
  • ECTS: 6
  • Sprache: Deutsch / Englisch (je nach Wunsch der Studierenden)
  • Semester: Sommersemester

Die Universität der Informationsgesellschaft