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Nachrichtentechnische Systeme (NTSys)7.5 ECTS (englische Bezeichnung: Communication Systems)
Modulverantwortliche/r: Robert Schober, Jörn Thielecke Lehrende:
Robert Schober, Jörn Thielecke, Wayan Wicke
Studienfächer/Prüfungsordnungsmodule:
Einfrieren der UnivIS-Modul-Beschreibung: 16.8.2018
Nachrichtentechnische Systeme (40944)
M2 Ingenieurwissenschaftliche Kernmodule (MEL) (42937)
Vertiefungsmodule aus der Studienrichtung Bildgebende Verfahren (43092)
Startsemester: |
WS 2018/2019 | Dauer: |
1 Semester | Turnus: |
jährlich (WS) |
Präsenzzeit: |
90 Std. | Eigenstudium: |
135 Std. | Sprache: |
Deutsch |
Lehrveranstaltungen:
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Nachrichtentechnische Systeme - Übertragungstechnik
(Vorlesung, 3 SWS, Robert Schober et al., Mo, Mi, 8:15 - 9:45, H9; Do, 12:15 - 13:45, H9; Einzeltermine am 23.10.2018, 24.10.2018, 18:00 - 20:00, H5; ab 17.10.2018)
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Ergänzungen und Übungen zu Nachrichtentechnische Systeme - Übertragungstechnik
(Übung, 1 SWS, Wayan Wicke et al., Genaue Angaben zu den Übungsterminen sind auf StudOn zu finden.)
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Tutorium Nachrichtentechnische Systeme (optional)
(Tutorium, 2 SWS, Wayan Wicke)
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Nachrichtentechnische Systeme - Systemaspekte
(Vorlesung mit Übung, 2 SWS, Jörn Thielecke et al., Zeit und Raum n.V.)
Empfohlene Voraussetzungen:
Es wird empfohlen, folgende Module zu absolvieren, bevor dieses Modul belegt wird:
Signale und Systeme II (SS 2018)
Signale und Systeme I (WS 2017/2018)
Inhalt:
Übertragungstechnik:
Einführung und Grundbegriffe
Quellensignale und deren Modellierung
Übertragungskanäle und deren Modellierung
Analoge Modulationsverfahren
Pulscodemodulation
Grundbegriffe der Informationstheorie
Digitale Übertragung
Systemaspekte:
Charakterisierung von Übertragungskanälen (Dopplereffekt, Schwundtypen)
wichtige Eigenschaften von Signalen zur Kanalmessung und Datenübertragung (Spreizcodes, Walsh-Folgen, Exponentialfolgen)
Zugriff auf das Übertragungsmedium mittels CDMA, OFDM und CSMA
Anwendung der Verfahren in DRM, UMTS, IEEE 802.11 und GPS als Vertreter typischer Rundfunk-, Mobilfunk, WLAN- und Mess-Systeme
kurze Einführung in die Verkehrstheorie (Poissonprozess, Durchsatz)
kurze Einführung in Kommunikationsprotokolle, Systemarchitekturen und das Internet-Schichtenmodell.
Lernziele und Kompetenzen:
Die Studierenden beschreiben die Aufgaben nachrichtentechnischer Systeme. Sie beschreiben und modellieren Signale mathematisch mit Zufallsprozessen und können diese in den Frequenzbereich transformieren. Sie rechnen lineare Größen in logarithmische Darstellungen um (und zurück) und verwenden die Pegelgrößen sicher. Die Studierenden analysieren analoge Quellensignale, kennen und nutzen dabei die Kenngrößen und Annahmen bzgl. Bandbegrenzung, Spitzenwertbegrenzung usw. Sie unterscheiden analoge und digitale Quellensignale und beschreiben letztere ebenso anhand der üblichen Kenngrößen.
Die Studierenden erläutern die Definition des Übertragungskanals sowie mögliche Ursachen für Signalverzerrungen und andere Störeinflüsse. Sie beschreiben den Kanal in äquivalenten komplexen Basisband, insbesondere beschreiben und analysieren sie die Ausbreitung von Signalen bei der Funkübertragung sowie auf Kabeln mit den dort auftretenden Effekten (z.B. Mehrwegeausbreitung, Dämpfung usw.). Sie verwenden additives weißes Rauschen zur Modellierung physikalischer Rauschprozesse in Zeit- und Frequenzbereich. Ebenso verwenden und analysieren die Modelle des AWGN-Kanals und des frequenzselektiven Schwundkanals. Sie bewerten Übertragungsverfahren anhand der Kriterien Leistungseffizienz und Bandbreiteneffizienz. Die Studierenden analysieren und beschreiben mathematisch die gängigen Amplitudenmodulationsverfahren (Ein- und Zweiseitenbandmodulation, Quadraturamplitudenmodulation) in Zeit- und Frequenzbereich. Dies gilt ebenso für die Frequenzmodulation. Sie bewerten diese Modulationsverfahren im Leistungs-Bandbreiten-Diagramm und analysieren den Einfluss von additiven Störern. Sie beschreiben die Grundstrukturen der zugehörigen Empfänger, insbesondere des Überlagerungsempfängers.
Die Studierenden beschreiben den Übergang von analogen zu digitalen Signalen und analysieren die Effekte von Abtastung und Quantisierung. Sie untersuchen die Auswirkungen von Kompandierung bei der Quantisierung sowie die Anforderungen an die differentielle Pulscodemodulation. Die Studierenden verwenden das Shannon'sche Informationsmaß, Quellencodierungstheorem und die wechselseitige Information zur matehmatischen Beschreibung der Nachrichtenübertragung über gestörte Kanäle. Sie erklären das Kanalcodierungstheorem und analysieren im Detail den AWGN-Kanal und seine Varianten bzgl. informationstheoretische Größen. Die Studierenden erklären die digitale Pulsamplitudenmodulation und analysieren die zugehörigen Sender, die Signale sowie die kohärente Demodulation in Zeit- und Frequenzbereich. Sie ermitteln die Fehlerwahrscheinlichkeit und nutzen dazu das Gauß’sches Fehlerintegral und die Error Function. Sie bewerten die digitalen Übertragungsverfahren im Leistungs-Bandbreiten-Diagramm. Die Studierenden verstehen die Motivation für den Einsatz von Kanalcodierung bei digitaler Übertragung. Die Studierenden entwickeln ein Verständnis für die Herausforderungen und Zusammenhänge in Kommunikationssystemen. Sie erlernen
Die Studierenden lernen nachrichtentechnischen Signale und Verfahren anzuwenden und zu analysieren.
Literatur:
- Skripten zu den Vorlesungen
Kammeyer: Nachrichtenübertragung, Teubner Verlag, 3. Aufl.
Anderson, Johannesson: Understanding Information Transmission, John Wiley, 2005
Verwendbarkeit des Moduls / Einpassung in den Musterstudienplan: Das Modul ist im Kontext der folgenden Studienfächer/Vertiefungsrichtungen verwendbar:
- Technomathematik (Bachelor of Science)
(Po-Vers. 2015w | NatFak | Technomathematik (Bachelor of Science) | Technisches Wahlfach Elektrotechnik, Elektronik und Informationstechnik | Nachrichtentechnische Systeme)
Studien-/Prüfungsleistungen:
Vorlesung Nachrichtentechnische Systeme (Prüfungsnummer: 26011)
(englischer Titel: Lecture: Communication Systems)
(diese Prüfung gilt nur im Kontext der Studienfächer/Vertiefungsrichtungen [1], [2], [3], [4], [5], [6], [10], [11])
zugeh. "mein campus"-Prüfung: | - 26011 Nachrichtentechnische Systeme (Gewichtung: 100.0 %, Prüfung, Form: Klausur, Drittelnoten (mit 4,3), Dauer: 120, 7.5 ECTS, Prüfung).
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- Prüfungsleistung, Klausur, Dauer (in Minuten): 120, benotet, 7.5 ECTS
- Anteil an der Berechnung der Modulnote: 100.0 %
- Prüfungssprache: Deutsch
- Erstablegung: WS 2018/2019, 1. Wdh.: SS 2019
1. Prüfer: | Schober/Thielecke (ps0015) |
- Termin: 21.02.2019, 13:30 Uhr, Ort: Tentoria
Termin: 10.10.2019, 11:30 Uhr, Ort: H 7 TechF
Termin: 20.02.2020, 15:00 Uhr, Ort: Tentoria
Termin: 29.10.2020, 16:00 Uhr, Ort: AudiMax ER
Nachrichtentechnische Systeme (Prüfungsnummer: 949203)
(englischer Titel: Communication Systems)
(diese Prüfung gilt nur im Kontext der Studienfächer/Vertiefungsrichtungen [7], [8], [9])
zugeh. "mein campus"-Prüfung: | - 18113 Ingenieurwissenschaftliches Kernmodul (7,5 ECTS) (Prüfung, Form: Klausur, Drittelnoten (mit 4,3), Dauer: -, 7.5 ECTS, Platzhalter).
- 17053 Vertiefungsmodul aus dem Kompetenzfeld Bildgebende Verfahren (Medizintechnik (Bachelor of Science) 2013, Prüfung, Form: variabel, Zehntelnoten, Dauer: -, 7.5 ECTS, Platzhalter).
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- Prüfungsleistung, Klausur, Dauer (in Minuten): 120, benotet, 7.5 ECTS
- Anteil an der Berechnung der Modulnote: 100.0 %
- Prüfungssprache: Deutsch
- Erstablegung: WS 2018/2019, 1. Wdh.: SS 2019
1. Prüfer: | Schober/Thielecke (ps0015) |
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