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Humboldt-Universität zu Berlin - Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät - Drahtlose Breitbandkommunikations-systeme

Modul: Drahtlose Breitbandkommunikationssysteme (Vorlesung & Praktikum)

Nachrichtentechnik, PHY, MAC, Modulation, OFDM, MIMO, Beamforming, Kanalkodierung, Breitbandkommunikation, WLAN, LTE, 5G, Wireless Communication Systems

(Wireless Broadband Communication Systems)    

Dozenten:

Achtung: Das Modul läuft in jedem Wintersemester !

Termine für das Wintersemester 2019/20 (vorläufig):

  • Beginn der Lehrveranstaltungen im Wintersemester 2018/19:
    • Erste Vorlesung: Freitag, 18.10.2019, 11-13 Uhr RUD 25, 3.113
    • Erstes Praktikum: Freitag, 25.10.2019, 13:30 Uhr RUD 25, 3.113 & 3.212 (Einführung in MATLAB/SIMULINK)
  • keine Lehrveranstaltungen am 27.12.2019 und 03.01.2020 (akademische Ferien)
Plan für das Modul Drahtlose Breibandkommunikation für WS 2019/20 (PDF)PDF

(wird zum Modulbeginn bekanntgegeben)


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 über AGNES anmelden (Veranstaltungsnummer für PR: xxxxxxx)

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. Generation Mobilfunk (5G) - aktuelle Entwicklungen

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 zum Schaltkreisentwurf
    http://www.ti.informatik.hu-berlin.de/teaching/ws/ske
  • 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

(Vorläufige) Liste der Vorlesungen für das WS 2019/20

(detaillierte Zeitplan für WS 2019/20 als PDF PDF später hier)
  • VL-1 Einführung in die Nachrichtentechnik
  • VL-2 Kanalmodelle und Antennen
  • VL-3 Modulationsverfahren - überblick
  • VL-4 Kanalkodierung und Fehlerkorrekturverfahren
  • VL-5 OFDM-Übertragung
  • VL-6 Kanalschätzung und -Korrektur
  • VL-7 Synchronisationsverfahren
  • 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 (HU-B)
  • VL-14 Frequenzregulierung & Standardisierung / neue Standards
  • VL-15 Fünfte Generation Mobilfunk (5G) - aktuelle Entwicklungen

Dokumentation

  • Vorlesungsfolien, Literaturstellen und Dokumentationen: (PDF) PDF
  • Praktikumsaufgaben: (PDF) PDF
  • ZIP Dateien zur Unterstützung des Praktikums: (ZIP) ZIP
  • Excel Tabelle zur Berechnung des Link-Budget: (XLSX) XLSX

 


Link Zur Seite von Prof. E. Grass.