Achtung:

Sie haben Javascript deaktiviert!
Sie haben versucht eine Funktion zu nutzen, die nur mit Javascript möglich ist. Um sämtliche Funktionalitäten unserer Internetseite zu nutzen, aktivieren Sie bitte Javascript in Ihrem Browser.

Foto: Universität Paderborn, Jörg Ullmann Bildinformationen anzeigen
Foto: Universität Paderborn, Jörg Ullmann Bildinformationen anzeigen
Foto: Universität Paderborn, Jörg Ullmann Bildinformationen anzeigen

Foto: Universität Paderborn, Jörg Ullmann

Foto: Universität Paderborn, Jörg Ullmann

Foto: Universität Paderborn, Jörg Ullmann

Elemente digitaler und mobiler Kommunikationssysteme

Intersymbolinterferenzen bei schmal- und breitbandigen Signalpulsen

Kurzbeschreibung

Die Veranstaltung Elemente digitaler und mobiler Kommunikationssysteme ergänzt und erweitert den Stoff der Lehrveranstaltung Nachrichtentechnik. Durch die Darstellung von Zeitsignalen als Vektoren in einem Signalraum können nach einem Entwurfskriterium optimale Empfängerstrukturen anschaulich hergeleitet werden, insbesondere auch solche, die für den Mobilfunk geeignet sind. Dies eröffnet ein besseres Verständnis der ansonsten verwirrenden Vielzahl an Übertragungssystemen. Heutige gängige Übertragungsverfahren, wie beispielsweise Verfahren, die auf Bandspreizung beruhen oder Mehrträgertechniken, werden vorgestellt und deren Vor- und Nachteile diskutiert. Weiterhin werden Kanalmodelle für den Mobilfunk vorgestellt und Zeit-, Frequenz- und Raumdiversitätsverfahren erläutert, die eine robuste Übertragung über Mehrwegekanäle ermöglichen. Die Vorlesung endet mit einer Einführung in die Kanalcodierung

Vorlesungsinhalte

  • Darstellung von Signalen als Vektoren
  • Orthogonale Multiplusmodulation und optimaler kohärenter und inkohärenter Empfänger
  • Modellierung von Mobilfunkkanälen
  • Zeit-, Frequenz- und Raumdiversität in Mobilfunksystemen
  • Behandlung von Intersymbolinterferenzen (Entzerrung, Sequenzdetektion)
  • Mehrträgerübertragungstechnik (Orthogonal Frequency Division Multiplex)
  • Bandspreizung (Direct Sequence Spread Spectrum)
  • Zugriffsverfahren: Zeit/Frequenz/Code-Vielfachzugriff
  • Kanalcodierung: Blockcodes, Faltungscodes, soft- und hard-decision Decodierung


Lernergebnisse & Kompetenzen

Die Studierenden sind nach dem Besuch der Lehrveranstaltung in der Lage,

  • die Komponenten eines digitalen Senders und Empfängers zu verstehen
  • eine geeignete Modulationsart für gegebene Randbedingungen bzgl. Bandbreite, Sendeleistung, Art der Störung auf dem Kanal und Komplexität der Realisierung auszuwählen
  • die Besonderheiten von mobilen Kommunikationssystemen zu verstehen und in konkreten Designs die Kenntnisse anzuwenden
  • die Leistungsfähigkeit von Übertragungssystemen bzgl. Bandbreitebedarf und Fehlerrate zu berechnen und zu bewerten, auch in Bezug auf die zu erwartende Rechenkomplexität
  • durch eine anschauliche Darstellung von Signalen als Vektoren in linearen Räumen auch komplexe nachrichtentechnische Systeme zu verstehen
  • für eine gegebene zeitdiskrete Kanalbeschreibung einen geeigneten Entzerrer zu entwerfen
  • für vorgegebene Randbedingungen einen geeigneten Codierer und Decodierer zu entwerfen

Die Studierenden

  • erkennen die Vorteile einer Darstellung von Signalen als Vektoren in linearen Räumen und können sie disziplinübergreifend einsetzen, etwa für andere Fragestellungen im Bereich der digitalen Signalverarbeitung,
  • können methodenorientiertes Vorgehen bei der systematischen Analyse von Kommunikationssystemen einsetzen,
  • sind mit den Grundprinzipien einer robusten Übertragung über zeitvariante Mehrwegekanäle vertraut und verstehen die Prinzipien der dafür geeigneten Modulationsverfahren und Empfängerstrukturen.

Methodische Umsetzung

  • Vorlesungen mit überwiegendem Tafeleinsatz, vereinzelt Folien-Präsentationen
  • Präsenzübungen mit Übungsblättern und Demonstrationen am Rechner
  • Hausaufgaben zum selbständigen Einüben der Vorlesungsinhalte durch die Studierenden und als Feedback des erworbenen Wissensstandes und der Transferkompetenz

Literaturempfehlungen

  • E. A. Lee, D. G. Messerschmitt: Digital Communication : Sehr gute Übersicht, viele anschauliche Beispiele. Die Vorlesung orientiert sich zum Teil an diesem Buch.
  • J. G. Proakis: Digital Communications : Ebenfalls sehr gutes Buch zum Lernen
  • D. Tse und P. Viswanath: Fundamentals of Wireless Communication, Cambridge University Press, 2008: Sehr gute Einführung in die Grundprinzipien drahtloser Übertragungssysteme

Bedingungen für die Bonusaufgaben

Es werden Bonusaufgaben angeboten, die für die anschließende Prüfung angerechnet werden können. Die Aufgaben bestehen aus einem theoretischem und einem praktischen Programmierteil. Die Programmiersprache ist Python.

Zeitlicher Ablauf:

  • Die Bearbeitungszeit beträgt etwa zwei Wochen
  • Die Abgabe für den praktischen Programmierteil ist per E-Mail
  • Die Abgabe für den theoretischen Teil ist per E-Mail oder in der Übung möglich
  • Es wird keine Musterlösung zu den Bonusaufgaben geben
  • Sowohl der theoretische Teil als auch der der Python Code, sowie die Graphiken und Plots sind aussagekräftig zu dokumentieren/kommentieren.


Randbedingungen:
 

  • Die Bonusaufgaben werden eventuell in der Übung von den Studenten vorgerechnet
  • Es müssen nicht alle Übungen abgegeben werden
  • Jede Bonusaufgabe hat die gleiche Maximalpunktzahl
  • Die Bonuspunkte werden nur dann zur Bestimmung der Note herangezogen, wenn die Prüfung auch ohne die Anrechnung der Bonuspunkte bestanden wurde
  • Das Punktekonto wird erst mit dem Beginn der Vorlesung/Übung im Sommersemester gelöscht. Die Bonuspunkte sind also auch für die Prüfung im Wintersemester gültig.
  • Bei vollständigen und richtigen Lösungen aller Bonusaufgaben ist ein Notenverbesserung um maximal 2 Notenschritte möglich (z.B. von 3,0 auf 2,3)
  • Die schriftliche Ausarbeitung der Bonusaufgaben ist von jedem Studenten individuell abzugeben (keine Gruppenabgabe)

Einordnung

  • Veranstaltung für Bachelor Studierende
  • ECTS: 6
  • Sprache: Deutsch
  • Semester: Sommersemester
Vorlesungsleiter

Prof. Dr. Reinhold Häb-Umbach

Nachrichtentechnik (NT)

Reinhold Häb-Umbach
Telefon:
+49 5251 60-3626
Fax:
+49 5251 60-3627
Büro:
P7.2.05.3
Web:

Sprechzeiten:

Mi. 16.00 -17.00 Uhr

Übungsleiter

Janek Ebbers

Nachrichtentechnik (NT)

Forschung & Lehre

Janek Ebbers
Telefon:
+49 5251 60-3624
Fax:
+49 5251 60-3627
Büro:
P7.2.05.1
Web:

Bonusaufgaben

Die Universität der Informationsgesellschaft