Lehrstuhl für Digitale Übertragung
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Convex Optimization in Communications and Signal Processing [ConvOpt] -
- Dozent/in:
- Wolfgang Gerstacker
- Angaben:
- Vorlesung, 3 SWS, ECTS: 5
- Termine:
- Mo, 14:15 - 15:45, 01.021
Fr, 12:15 - 13:45, 01.021
This course will start as an Online course (live Zoom session during time slots indicated before and recordings). Please see StudOn page of course for details.
- Studienrichtungen / Studienfächer:
- WPF EEI-MA-INT ab 1
WPF EEI-BA-INT 5-6
WF CME-MA ab 1
WPF MT-MA-BDV ab 1
WPF CE-MA ab 1
WPF BPT-MA-E 1-3
WPF ASC-MA 1-4
- Voraussetzungen / Organisatorisches:
- Signals and Systems, Communications
- Inhalt:
- Convex optimization problems are a special class of mathematical problems which arise in a variety of practical applications. In this course we focus on the theory of convex optimization, corresponding algorithms, and applications in communications and signal processing (e.g. statistical estimation, allocation of resources in communications networks, and filter design). Special attention is paid to recognizing and formulating convex optimization problems and their efficient solution.
The course is based on the textbook "Convex Optimization" by Boyd and Vandenberghe and includes a tutorial in which many examples and exercises are discussed.
- Empfohlene Literatur:
- Boyd, Steven ; Vandenberghe, Lieven: Convex Optimization. Cambridge, UK : Cambridge University Press, 2004
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Equalization and Adaptive Systems for Digital Communications [E AS DÜ] -
- Dozent/in:
- Wolfgang Gerstacker
- Angaben:
- Vorlesung, 2 SWS, benoteter Schein, ECTS: 2,5
- Termine:
- Do, 12:15 - 13:45, 05.025
This lecture will start as an Online course (live Zoom session during time slot indicated before and recordings). Please see StudOn page of course for details.
- Studienrichtungen / Studienfächer:
- WF ASC-MA 1-4
WPF EEI-BA-INT 5-6
WPF EEI-MA-INT 1-4
WF IuK-BA 5-6
WPF IuK-MA-ÜTMK-EEI 1-4
WPF ICT-MA-NDC 1-4
WPF WING-MA 1-3
WPF WING-MA-ET-IT 1-3
WPF CME-MA 3
WPF CE-MA-TA-IT 1-4
WPF BPT-MA-E 1-3
WF ASC-MA 1-4
- Voraussetzungen / Organisatorisches:
- Die Vorlesung wendet sich vor allem an Studenten der höheren Semester. Kenntnisse der Vorlesungen Systemtheorie und Digitale Signalverarbeitung, sowie entweder der Vorlesung
Nachrichtenübertragung oder Digitale Übertragung, sind für die Teilnahme hilfreich.
- Inhalt:
- Bei der digitalen Übertragung spielen Kanalverzerrungen aufgrund ständig steigender Datenraten eine immer grössere Rolle. Bei vielen Anwendungen müssen für eine zuverlässige Übertragung
komplexe Entzerrverfahren eingesetzt werden. Dies gilt sowohl für die leitungsgebundene als auch die drahtlose Kommunikation. Z.B. werden in der xDSL-Systemfamilie (Digital Subscriber Lines),
die eine schnelle digitale Übertragung über Ortsanschlussleitungen gewährleistet, oft entscheidungsrückgekoppelte Entzerrverfahren oder Vorcodierungsverfahren eingesetzt und beim
Mobilfunkstandard GSM und seiner Weiterentwicklung EDGE (Enhanced Data Rates for GSM Evolution) Maximum-Likelihood-Sequenzschätzung bzw. zustandsreduzierte Entzerrung. Eng im
Zusammenhang mit der eigentlichen Entzerrung stehen Adaptionsverfahren, mit denen die Parameter des Entzerrers optimal an den Übertragungskanal angepasst werden können.
Lernziel:
Ziel der Vorlesung ist eine umfassende Darstellung gebräuchlicher Entzerrungs- und Adaptionsverfahren. Den Teilnehmern sollen fundierte Kenntnisse der verschiedenen Verfahren vermittelt
werden, die sie zu deren sinnvollem Einsatz in der Praxis befähigen.
- Empfohlene Literatur:
- Gerstacker, W.: Skriptum zur Vorlesung Entzerrung und adaptive Systeme in der digitalen Übertragung.
Huber, J.: Trelliscodierung, Springer Verlag, Berlin, 1992.
Benedetto, S., Biglieri, E.: Principles of Digital Transmission with Wireless Applications, Kluwer Academic Publishers, New York, 1999.Proakis, J. G.: Digital Communications. McGraw-Hill, New York, 3. ed., 1995.
Haykin, S.: Adaptive Filter Theory, Prentice Hall, Upper Saddle River, NJ, 3. ed., 1996.
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Information Theory and Coding [ITC] -
- Dozentinnen/Dozenten:
- Ralf Müller, Ali Bereyhi
- Angaben:
- Vorlesung, 3 SWS, ECTS: 5, nur Fachstudium
- Termine:
- Mo, 8:15 - 9:45, H11
Fr, 8:15 - 9:45, 04.023
- Studienrichtungen / Studienfächer:
- WF EEI-BA 5-6
PF EEI-MA-INT 1-4
PF CE-BA-TA-IT 5
WF CE-MA-TA-IT 1
PF EEI-BA-INT 5-6
WF IuK-BA 5
PF ICT-MA-NDC 1-4
WPF ICT-MA-ES 1-4
WPF ICT-MA-MPS 1-4
WPF WING-BA-IKS-ING-MG1 5-6
WPF WING-MA 1-3
WPF WING-MA-ET-IT 1-3
WPF WING-BA-ET-IT 5-6
PF CME-MA 1
PF ASC-MA 1
WPF INF-NF-EEI 1-4
- Inhalt:
- Introduction to coding and information theory (binomial distribution, (7,4)-Hamming code, parity-check matrix, generator matrix); Probability, entropy, and inference (entropy, conditional probability, Bayes’ law, likelihood, Jensen’s inequality); Inference (inverse probability, statistical inference); Source coding theorem (information content, typical sequences, Chebychev inequality, law of large numbers); Symbol codes (unique decidability, expected codeword length, prefix-free codes, Kraft inequality, Huffman coding); Stream codes (arithmetic coding, Lempel-Ziv coding, Burrows-Wheeler transform); Dependent random variables (mutual information, data processing lemma); Communication over a noisy channel (discrete memory-less channel, channel coding theorem, channel capacity); Noisy-channel coding theorem (jointly-typical sequences, proof of the channel coding theorem, proof of converse, symmetric channels); Gaussian channel (AWGN channel, multivariate Gaussian pdf, capacity of AWGN channel); Binary codes (minimum distance, perfect codes, why perfect codes are bad, why distance isn’t everything); Message passing (distributed counting, path counting, low-cost path, min-sum (=Viterbi) algorithm); Marginalization in graphs (factor graphs, sum-product algorithm); Low-density parity-check codes (density evolution, check node degree, regular vs. irregular codes, girth); Lossy source coding (transform coding and JPEG compression)
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Kanalcodierung [KaCo] -
- Dozent/in:
- Clemens Stierstorfer
- Angaben:
- Vorlesung mit Übung, 3 SWS, benoteter Schein, ECTS: 5, nur Fachstudium
- Termine:
- Di, 10:15 - 11:45, 05.025
Do, 14:15 - 15:45, 05.025
- Studienrichtungen / Studienfächer:
- WPF WING-MA 1-4
WPF EEI-BA-INT 5-6
WPF EEI-MA-INT 1-4
WPF IuK-BA 5-6
WPF IuK-MA-KN-EEI 1-4
WPF IuK-MA-MMS-EEI 1-4
WPF IuK-MA-REA-EEI 1-4
WPF IuK-MA-ÜTMK-EEI 1-4
WPF ICT-MA-MPS 1-4
WPF ICT-MA-NDC 1-4
WPF WING-MA-ET-IT 1-4
- Inhalt:
- 1. Introduction and Motivation
2. Fundamentals of Block Coding
3. Introduction to Finite Fields
4. Linear Block Codes
5. Linear Cyclic Codes
6. Introduction to Finite Fields II
7. BCH and RS Codes
8. Convolutional Codes
9. Codes with Iterative Decoding
- Empfohlene Literatur:
- J. Huber, R. Fischer, C. Stierstorfer: Folien zur Vorlesung
M. Bossert: Kanalcodierung, Oldenbourg Wissenschaftsverlag, 3. Auflage, 2013
M. Bossert: Channel Coding for Telecommunications, John Wiley & Sons, 1999
B. Friedrichs: Kanalcodierung, Springer Verlag, 1996
S.B. Wicker: Error Control Systems for Digital Communications and Storage, Prentice-Hall, 1995
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Multiuser Information and Communications Theory [MICT] -
- Dozent/in:
- Ralf Müller
- Angaben:
- Vorlesung, 3 SWS, ECTS: 5, nur Fachstudium
- Termine:
- Mo, 10:15 - 11:45, 01.021
Do, 12:15 - 13:45, 01.021
- Studienrichtungen / Studienfächer:
- WF CE-MA-TA-IT ab 2
WPF EEI-BA-INT 5-6
WPF EEI-MA-INT 1-4
WPF CME-MA ab 2
WPF IuK-MA-ÜTMK-EEI 1-4
WPF ICT-MA-NDC 1-4
WPF BPT-MA-E 1-3
WF ASC-MA 1-4
WPF WING-MA-ET-IT 1-3
- Voraussetzungen / Organisatorisches:
- Recommended: A basic course on information theory
- Inhalt:
- Linear vs. nonlinear multiple-access, CDMA as a canoncal framework for any multiple-access schemes, optimum multiuser detection, linear multiuser detection, interference cancellation, rate region, multiuser source coding, time sharing, multiuser channel codes, multiple-access channel (MAC), capacity region, mutual information versus minimum-mean squared error, Gaussian MAC, power region, Gaussian vector MAC, source coding with side information, degraded broadcast channel, Gaussian broadcast-MAC duality, Gaussian vector broadcast channel, dirty-paper coding, physically degraded relay channel, scalar Gaussian relay channel, Gaussian interference channel, cut-set bound, network coding, fading channels, multiuser water filling, block fading, diversity, user diversity, capacity versus outage, near-far gain, dual antenna arrays
- Empfohlene Literatur:
- El Gamal, A., Kim, Y.: Network Information Theory, Cambridge University Press, 2011
Cover, T., Thomas, J.: Elements of Information Theory, 2nd ed., Wiley, Hoboken, 2006 Verdú, S.: Multiuser Detection, Cambridge Univ. Press, Cambridge, 1998 Tse, D., Viswanath, P.: Fundamentals of Wireless Communications, Cambridge University Press, 2005.
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Nachrichtentechnische Systeme - Übertragungstechnik [NTSys-ÜT] -
- Dozentinnen/Dozenten:
- Robert Schober, Jörn Thielecke
- Angaben:
- Vorlesung, 3 SWS, nur Fachstudium
- Termine:
- Mo, Di, 10:15 - 11:45, H9
Mi, 12:15 - 13:45, H9
Findet in Präsenz statt!
ab 19.10.2021
- Studienrichtungen / Studienfächer:
- WF CE-BA-TW ab 5
PF EEI-BA 5
PF IuK-BA 5
WPF MT-BA-BV ab 5
PF INF-NF-EEI ab 5
WPF WING-BA-ET-IT 5
- Voraussetzungen / Organisatorisches:
- Systemtheorie
- Inhalt:
- Äquivalente komplexe Basisbandsignale und -systeme, Komponenten von Nachrichtenübertragungssystemen, Nachrichtenquellen und deren Modellierung, Übertragungsmedien und Störung, Kanalmodelle. Verfahren zur Übertragung analoger Quellensignale: Amplitudenmodulation (AM, QAM, EM, RM), Trägerfrequenztechnik, Phasen- und Frequenzmodulation, Pulsmodulation, Pulscodemodulation (PCM), differentielle Pulscodemodulation (DPCM), Delta-Modulation. Einführung zur digitalen Übertragung: digitale Pulsamplitudenmodulation (ASK, QAM, PSK), Nyquistimpulse, Fehlerwahrscheinlichkeit beim AWGN-Kanal, Leistungs- und Bandbreiteneffizienz digitaler Übertragungsverfahren.
- Empfohlene Literatur:
- Huber, J.: Skriptum zur Vorlesung Nachrichtenübertragung. 1997.
Kammeyer, K.D.: Nachrichtenübertragung. Teubner, Stuttgart, 2.Aufl., 1996.
Haykin, S.: Communication Systems. John Wiley & Sons, Inc., New York, 1994.
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Seminar Nachrichtentechnische Systeme [SemNTSys] -
- Dozentinnen/Dozenten:
- Robert Schober, Clemens Stierstorfer
- Angaben:
- Hauptseminar, 2 SWS, benoteter Schein, ECTS: 2,5, nur Fachstudium
- Termine:
- Einzeltermin am 4.2.2022, 9:00 - 15:00, 05.025
Vorbesprechung: Donnerstag, 28.10.2021, 16:00 - 17:00 Uhr, 05.025
- Studienrichtungen / Studienfächer:
- WPF CE-BA-SEM 5
WPF EEI-BA-INT 5-6
WPF IuK-BA 5
WPF WING-BA-IKS-ING-SEM 5
- Voraussetzungen / Organisatorisches:
- Nach einer gemeinsamen Vorbesprechung und Themenauswahl werden die einzelnen Themen unter Anleitung eines Betreuers oder einer Betreuerin eigenständig im Hinblick auf eine Präsentation in Vortragsform erarbeitet. Eine kurze Präsentation der Struktur und erster Ergebnisse erfolgt etwa 5 Wochen nach der Vorbesprechung. Gegen Ende des Vorlesungszeitraums (vermutlich 04.02.2022) hält jeder Teilnehmer einen ca. 30-minütigen Vortrag mit anschließender Diskussion. Als Begleitmaterial zum Vortrag wird auch eine ca. 10-seitige Ausarbeitung erstellt. Für die Vortragsveranstaltungen besteht Anwesenheitspflicht.
- Inhalt:
- Im Seminar ‚Nachrichtentechnische Systeme‘ werden Themen aus dem Bereich der elektrischen Nachrichtenübertragung bearbeitet.
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Optische Kommunikationsnetze [OptK] -
- Dozent/in:
- Herbert Haunstein
- Angaben:
- Vorlesung, 2 SWS, benoteter Schein, ECTS: 2,5, nur Fachstudium
- Termine:
- Fr, 16:15 - 17:45, Zoom-Meeting
- Studienrichtungen / Studienfächer:
- WPF EEI-BA-INT 5-6
WPF EEI-MA-INT 1-4
WPF IuK-MA-ÜTMK-EEI 1-4
WPF ICT-MA-NDC 1-4
WPF CME-MA ab 1
WPF AOT-GL ab 1
- Voraussetzungen / Organisatorisches:
- Kommunikationsnetze I (empfohlen aber nicht zwingend notwendig)
- Inhalt:
- Während im Netzanschlussbereich elektrische Übertragungsverfahren wie analoge Modems, ISDN oder DSL, sowie die Mobilfunkstandards DECT, GSM, UMTS und WiMAX eingesetzt werden, finden in der Langstreckenübertragung optische Schnittstellen nach den SDH/OTN-Standards Anwendung. Diese Standards regeln sowohl die Protokolle für die Zusammenführung verschiedener Datenströme (Multiplex), als auch die Schnittstellen für die physikalische Übertragung. Durch die stark wachsende Anzahl paketorientierter Datenverbindungen (Internet, E-mail, voice over IP (VoIP) sowie
IPTV) ist eine schnelle Zunahme der Ethernet, Gigabit-Ethernet (GigE) und 10Gigabit Ethernet-Anschlüsse zu verzeichnen. Entsprechend werden
verstärkt paketorientierte Übertragungsnetze entwickelt, die langfristig die bisherige Infrastruktur ersetzen werden. Zur Kostensenkung wird dabei eine möglichst effiziente Verbindung zwischen den verschiedenen Netzwerk-Layern angestrebt. Einen weiteren wichtigen Aspekt stellt die Dynamisierung der Netze, also die Anpassung der
Netzeigenschaften an das aktuelle Verkehrsaufkommen. Ziel der Vorlesung ist es, die Grundlagen und Trends von modernen Glasfasernetzen zu vermitteln.
1. Anforderungen an optische Netze
Anwendungen und Dienste Topologien allgemein Hierarchische Gliederung (Zugangs-, Metro-, Kernnetz) Statische und dynamische Anforderungen an optische Netze Daten Transport Protokolle (TCP, Internet-Protokoll) Dimensionierung, Verkehrstheorie, -modelle, -charakterisierung
2. Standards in der optischen Übertragungstechnik
a) Aggregationsnetze
b) Transportnetze
Synchrone Digitale Hierarchie (SDH), Synchrone Optische NETze (SONET) Optisches Transportnetz (OTN) Multi-Protocol-Label-Switching MPLS (RFC 3031), Provider Backbone Transport (PBT), Transport-MPLS (ITU-T G.8110.1/Y.1370.1)
c) Netzsteuerung
ASON (ITU-T, G.8080) GMPLS (RFC 4139)
3. Komponenten optischer Transportnetze (Weitverkehrsnetz)
Sender / Empfänger, Wellenlängen-Multiplexer, optische Verstärker, Optische Schalter, einstellbare optische Filter, Dispersionskompensation
4. Optische Netze
Einführung in die optische Übertragung, optische Schnittstellen, Einkanal- / Mehrkanalsysteme, optisches Schalten Optische Transparenz, begrenzende Effekte, Netzmonitoring
- Empfohlene Literatur:
- H. Haunstein: Hilfsblätter zur Vorlesung.
R. Rawaswami: Optical Networks - A practical perspective, Academic
Press, 1998
B. Mukherjee: Optical WDM Networks, Springer, 2006
T.S. El-Bawab: Optical switching, Springer, 2006
U. Black: Optical Networks - Third generation transport systems, Prentice Hall, 2002
P. Tomsu and Chr. Schmutzer: Next generation optical networks, Prentice Hall, 2002
I.P. Kaminow: Optical Fiber Telecommunications IV A & B, Academic Press
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Random Matrices in Communications and Signal Processing [RM-CSP] -
- Dozent/in:
- Ralf Müller
- Angaben:
- Vorlesung, 2 SWS, ECTS: 5
- Termine:
- Di, Mi, 8:15 - 9:45, 01.021
- Studienrichtungen / Studienfächer:
- WF ASC-MA ab 1
WF CME-MA ab 2
WF EEI-MA-INT ab 2
WF ICT-MA ab 2
WF CE-MA-TA-IT ab 2
- Voraussetzungen / Organisatorisches:
- Recommended: Good skills in linear algebra, probability theory and complex analysis
- Inhalt:
- Dual antenna arrays, compressive sensing, Wishart distribution, factor iid model, Kronecker model, convergence of random variables, semi-circle law, quarter circle law, full circle law, Haar distribution, Marchenko-Pastur distribution, Stieltjes transform, Girko’s law, unitary invariance, freeness, free convolution, R-transform, free central limit theorem, free Poisson limit theorem, subordination, S-transform, R-diagonal random matrices, R-diagonal free convolution, Haagerup-Larsen law, operator-valued freeness, linearization of noncommutative polynomials, free Fourier transform, self-averaging properties, microscopic vs. macroscopic random variables, quenched random variable, a statistical physics point of view of digital systems, spin glasses, frozen disorder, replica method, replica continuity, replica symmetry, replica symmetry breaking, approximate message passing, classification of np-complete problems
- Empfohlene Literatur:
- Mingo, J., Speicher, R.: Free Probability and Random Matrices, Springer, 2017
Couillet, R., Debbah, M.: Random Matrix Methods for Wireless Communications, Cambridge Univ. Press, Cambridge, 2011. Mezard, M., Montanari, A.: Information, Physics, and Computation, Oxford Graduate Texts, 2009.
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Seminar Ausgewählte Kapitel der Nachrichtentechnik [Sem NT] -
- Dozentinnen/Dozenten:
- Robert Schober, Ralf Müller, Laura Cottatellucci, Wolfgang Gerstacker
- Angaben:
- Hauptseminar, 2 SWS, benoteter Schein, ECTS: 2,5
- Termine:
- Blockseminar, Termine n.V.
- Studienrichtungen / Studienfächer:
- WF CE-MA-TA-IT 1-3
WPF EEI-MA-INT 1-4
WPF EEI-BA-INT 5-6
WPF ICT-MA 1-4
WPF CME-MA ab 3
WPF ME-MA-SEM-EEI 3
- Inhalt:
- The Vision of 6G Mobile Communication Systems
While the fifth generation (5G) mobile communication systems are currently being standardized and deployed, the research on what 6G wireless systems will comprise has been started by universities, companies, and governments around the world. In this seminar, we will survey the latest developments with regard to the global vision of 6G and the corresponding new technologies proposed. Focus areas will include joint sensing and communication, mmWave/THz communication systems, smart radio environments, and distributed machine learning. Participants in this seminar will acquire knowledge about the state of the art, advances, and challenges in communication system design intended for the next generation(s). They are expected to have basic knowledge in Communication Systems, as acquired e.g. in the lectures Digital Communications and Fundamentals of Mobile Communications.
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Seminar über Bachelor- und Masterarbeiten [SBM] -
- Dozentinnen/Dozenten:
- Robert Schober, Ralf Müller, Laura Cottatellucci, Wolfgang Gerstacker, Herbert Haunstein, Johannes Huber, Clemens Stierstorfer
- Angaben:
- Seminar, 2 SWS, nur Fachstudium
- Termine:
- Mo, 16:00 - 19:00, 05.025
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