Modul: Drahtlose Breitbandkommunikationssysteme (Vorlesung & Praktikum)
(Wireless Broadband Communication Systems)
Dozenten:
Das Modul läuft im Wintersemester 2024/25 in Präsenz!
Termine für das Wintersemester 2024/25 (vorläufig):
- Beginn der Lehrveranstaltungen im Wintersemester 2024/25:
- Erste Vorlesung: Freitag, 18.10.2024, 11-13 Uhr RUD 25, 3.113 (Zoom Conference)
- Erstes Praktikum: Freitag, 25.10.2024, 13:30 Uhr RUD 25, 3.113 & 3.212 (Einführung in MATLAB/SIMULINK - Zoom Conference)
- keine Lehrveranstaltungen am 27.12.2024 und 03.01.2025 (akademische Ferien)
Inhalte der Veranstaltung
Der rapide wachsende Anteil an multimediafähigen Smartphones und neue Applikationen sowie die Verwendung von HD- und 3D-Videoformaten führen zu einem rasanten Anstieg der Übertragungsraten drahtloser Kommunikationssysteme. Ausgehend von den Eigenschaften des drahtlosen Übertragungskanals werden Algorithmen, Architekturen und Implementierungsaspekte für Systeme mit höchsten Datenraten erörtert. Dabei wird insbesondere auf Modulationsverfahren, Kanalkodierung, Kanalentzerrung und Synchronisation in gegenwärtigen und zukünftigen Systemen eingegangen. Aktuelle Technologien wie Beamforming und MIMO Verfahren werden erläutert. Forschungsergebnisse zu neuen Mobilfunkstandards (5G/6G) werden vermittelt. Die Teilnehmer werden an den Entwurf und die Implementierung von drahtlosen Kommunikationssystemen herangeführt. Das in der Vorlesung vermittelte Wissen wird im Praktikum angewendet und an konkreten Beispielen vertieft.
Voraussetzungen und Studienpunkte
Das Modul ist in erster Linie für Master-Studierende gedacht.
- Master-Studierende belegen Vorlesung und Praktikum und erhalten bei erfolgreichem Abschluss 5 SP.
Bitte nur für Praktikum über AGNES anmelden (Veranstaltungsnummer für PR: 3313059)
Zur Organisation des Praktikums ist auch eine Anmeldung über Moodle notwendig - Link wird zum Modulbeginn bekanntgegeben.
Der erfolgreiche Abschluss des Praktikums ist Voraussetzung für die Anmeldung zur mündlichen Modul-Abschlussprüfung
Vorausgesetzte Kenntnisse:
- Grundkenntnisse der Signalverarbeitung (z.B. Grundlagen der Signalverarbeitung)
-
Grundkenntnisse zu (drahtlosen) Kommunikationssystemen sind hilfreich
-
Grundkenntnisse der Modellierung und Simulation mit MATLAB, Simulink, Labview oder ähnlichen Werkzeugen sind wünschenswert
Schwerpunkte
- Einführung, Besonderheiten der drahtlosen Übertragung
- Kanaleigenschaften und Kanalmodelle
- Modulationsverfahren
- OFDM als hocheffizientes Verfahren zur drahtlosen Kommunikation
- Kanalkodierung und Fehlerkorrekturverfahren
- Synchronisation und Kanalschätzung
- Implementierungsaspekte & Standards für drahtlose Kommunikationssysteme
- 5. und 6. Generation Mobilfunk (5G / 6G) - aktuelle Entwicklungen (beyond-5G/6G)
Literatur
- J. Schiller: Mobilkommunikation, Pearson Studium
ISBN 3-8273-7060-4
auch: Addison-Wesley, ISBN: 978-3-8273-1578-6 - Karl Dirk Kammeyer: Nachrichtenübertragung, B.G. Teubner Verlag
ISBN-10:3-8351-0179-X - Nuszkowski: Digitale Signalübertragung im Mobilfunk, Jörg Vogt Verlag 2010
ISBN 978-3-938860-26-7 - Proakis, Salehi: Grundlagen der Kommunikationstechnik, Pearson Studium
ISBN 3-8273-7064-8 - H. Schulze, C. Lüders: Theory and Applications of OFDM and CDMA - Wideband Wireless Communications, WILEY, 2005.
ISBN: 978-0-470-85069-5 - M. Bossert: Kanalcodierung, 2. Aufl., Teubner 1998
ISBN 3-519-16143-5 - Hanzo: Single- and Multi-carrier Quadrature Amplitude Modulation", WILEY
ISBN 0-471-49239-6 - Molitor : VHDL, Pearson Studium
ISBN 3-8273-7047-7 - WWW-Seite zur Technischen Informatik
https://www.informatik.hu-berlin.de/de/forschung/gebiete/ti/teaching/copy_of_ws - S.D. Stearns: Digitale Verarbeitung analoger Signale. München: Oldenbourg-Verlag 1991
ISBN 3-486-22027-6
- weitere Literatur wird in der 1. Veranstaltung bekanntgegeben.
Modulbestandteile:
Vorlesungen zu ausgewählten Themen der Breitbandkommunikation
- Kanalmodellierung
- Kanalkapazität (Shannon)
- Freiraumdämpfung, Pfadverlust und Linkbudget (Friis Gleichung)
- Fehlerkorrekturverfahren
- OFDM-Übertragung
- Beamforming und MIMO-Verfahren
- Existierende und entstehende Standards im Bereich drahtlose Übertragung (WLAN, WPAN, 5G, ...)
Praktikum mit konkreten Aufgabenstellungen:
- Entwurf und Modellierung eines kompletten drahtlosen Übertragungssystems
- Simulationen in MATLAB oder SIMULINK (bevorzugt)
- Vertiefung zu den Prinzipien der OFDM-Übertragung
- Echte Funkübertragung mit Software Defined Radio (SDR) Plattform am Ende des Praktikums und Diskussion der Ergebnisse
Themen der Vorlesungen (Abweichungen sind möglich):
- VL-1 Einführung in die Nachrichtentechnik
- VL-2 Kanalmodelle und Antennen
- VL-3 Modulationsverfahren - überblick
- VL-4 OFDM-Übertragung
- VL-5 Kanalkodierung und Fehlerkorrekturverfahren
- VL-6 Synchronisationsverfahren
- VL-7 Kanalschätzung und -Korrektur
- VL-8 Kanalkapazität (Shannon-Hartley-Gesetz)
- VL-9 Pfadverlust (Friis Transmissionsgleichung), Linkbudgetberechnung
- VL-10 Beamforming- und MIMO-Verfahren
- VL-11 MAC-Protokolle (IHP)
- VL-12 Implementierungsaspekte (IHP)
- VL-13 Lokalisierung mittels Kommunikationssystemen (HU-B)
- VL-14 Frequenzregulierung & Standardisierung / neue Standards
- VL-15 5. und 6. Generation Mobilfunk (5G / 6G) - aktuelle Entwicklungen (beyond-5G/6G)
Dokumentation
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Praktikumsaufgaben: (PDF)
-> über Moodle - ZIP Dateien zur Unterstützung des Praktikums: (ZIP) -> über Moodle
- Excel Tabelle zur Berechnung des Link-Budget: (XLSX) -> über Moodle
-> über Moodle
-> über Moodle
-> über Moodle
Zur