Digitale Übertragungstechnik

Ingenieurwissenschaften und Informatik

Version 10.0 vom 22.12.2022

11B0092

Digital Communications

• Lehramt an berufsbildenden Schulen - Teilstudiengang Elektrotechnik (M.Ed.)
• Elektrotechnik (B.Sc.)
• Elektrotechnik im Praxisverbund (B.Sc.)
• Mechatronik (B.Sc.)

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Signalprozesse, die von analogen Quellen stammen (Sprache, Musik, Bilder), werden heute überwiegend über digitale Kanäle übertragen. Durch Codierung (Quellen-, Kanalcodierung) lässt sich die Übertragungsgüte dem jeweiligen Anwendungsfall anpassen. Dieses Modul betrachtet digitale Konzepte der Nachrichtenübertragung und Methoden zur Beschreibung stochastischer Signale und führt zudem in die Informationstheorie ein.Die Studierenden, die dieses Modul erfolgreich absolviert haben, kennen und verstehen die Konzepte und Komponenten digitaler Nachrichtenübertragungssysteme und erweitern ihre Kenntnisse der Signal- und Systemtheorie um die Beschreibung stochastischer Signale. Sie verfügen über detaillierte Kenntnisse über die digitale Übertragung im Basisband sowie über digitalen Modulationsverfahren und deren Eigenschaften. Sie sind in der Lage, derartige Verfahren hinsichtlich Übertragungsrate, Bandbreitebedarf, Fehlerwahrscheinlichkeit und weiterer Signaleigenschaften zu analysieren, zu bewerten und geeignet auszuwählen. Sie kennen die Grundbegriffe der Informationstheorie, verstehen die Konzepte der Quellen- und Kanalcodierung und kennen Beispiele für entsprechende Codierungsverfahren.

1. Einführung in die Nachrichtenübertragung
2. Wiederholung Signal- und Systemtheorie
3. Diskrete Signale und Systeme (Diskrete Faltung, Diskrete Fouriertransformation)
4. Stochastische Signale (z.B. Zufallsprozesse und Erwartungswerte, Korrelationsfunktionen, Leistungsdichtespektrum, Übertragung über LTI-Systeme, weißes Rauschen als Störsignal)
5. Digitale Übertragung im Basisband (z.B. Korrelationsempfang, Bitfehlerwahrscheinlichkeit, Binärsignalfolgen, Basisband-Übertragung)
6. Mehrpegelübertragung und digitale Übertragung im Bandpassbereich (Leistungsdichtespektren, Bitfehlerraten)
7. Einführung in Informationstheorie und Codierung (z.B. Grundbegriffe, Informationsgehalt, Quellencodierung, Kanalkapazität)

Wissensverbreiterung
Die Studierenden, die dieses Modul erfolgreich absolviert haben, verstehen die Konzepte und grundlegende Komponenten digitaler Nachrichtenübertragungssysteme und erweitern ihre Kenntnisse der Signal- und Systemtheorie um die Beschreibung stochastischer Signale. Sie kennen die Grundlagen der Informationstheorie.
Wissensvertiefung
Die Studierenden verfügen über detaillierte Kenntnisse über die digitale Übertragung im Basisband sowie über digitale Modulationsverfahren und deren Eigenschaften. Sie können die Grundkomponenten eines digitalen Übertragungssystems und die grundlegenden Konzepte der Übertragung digitaler Signale im Detail erklären und sind in der Lage, die Methoden der Signal- und Systemtheorie gezielt zur Beschreibung von stochastischen Signalen und deren Übertragung anzuwenden. Sie können den Bandbreitebedarf anhand von Leistungsdichtespektren abschätzen und den Einfluss von Störsignalen (weißes Rauschen) beschreiben und daraus resultierende Bitfehlerraten berechnen. Sie kennen die Grundbegriffe der Informationstheorie, verstehen die Konzepte der Quellen- und Kanalcodierung und kennen Beispiele für entsprechende Codierungsverfahren.
Können - instrumentale Kompetenz
Studierende, die dieses Modul erfolgreich studiert haben, sind in der Lage, die Methoden der Signal- und Systemtheorie gezielt zur Analyse der Übertragung von stochastischen Signalen über digitale Systeme anzuwenden. Sie können digitale Nachrichtenübertragungssysteme analysieren und sind in der Lage, die Verfahren hinsichtlich Übertragungsrate, Bandbreitebedarf, Fehlerwahrscheinlichkeit und weiterer Signaleigenschaften zu bewerten und geeignet auszuwählen. Sie können die zugehörigen Signale und Übertragungseigenschaften im Zeit- und Frequenzbereich messtechnisch erfassen und analysieren.
Können - kommunikative Kompetenz
Studierende, die dieses Modul erfolgreich studiert haben, können nachrichtentechnische Systeme präzise mit dem spezifischen Fachvokabular beschreiben und komplexe Zusammenhänge der digitalen Nachrichtenübertragung systematisch erläutern und mathematisch beschreiben. Sie beherrschen die abstrakte Beschreibung der Vorgänge mit Hilfe der Terminologie der Informationstheorie.
Können - systemische Kompetenz
Studierende, die dieses Modul erfolgreich studiert haben, verstehen die wesentlichen Konzepte digitaler Systeme zur Nachrichtenübertragung und deren Komponenten. Sie sind in der Lage, digitale Nachrichtenübertragungsverfahren zu analysieren, zu bewerten und zu entwerfen. Sie können die Übertragung von stochastischen Signalen über digitale nachrichtentechnische Systeme mit Hilfe der Signal- und Systemtheorie beschreiben und analysieren und auch abstrahiert davon informationstheoretisch darstellen.

Vorlesung mit integrierten Übungen, Laborpraktika

Vorlesung Signale und Systeme, Grundlagen der Elektrotechnik, Mathematik für Elektrotechnik

Roer, Peter

Roer, Peter

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J.P. Ohm, H.D. Lüke: Signalübertragung: Grundlagen der analogen und digitalen Nachrichtenübertragung, 12. Aufl., Springer, 2015K.D. Kammeyer, A. Dekorsy: Nachrichtenübertragung, Teubner, 6. Aufl., 2018C. Roppel: Grundlagen der Nachrichtentechnik, Hanser, 2018M. Werner: Nachrichtentechnik. Eine Einführung für alle Studiengänge. 8.Auflage, Springer Vieweg, 2017M. Bossert: Einführung in die Nachrichtentechnik, Oldenbourg, 2012B. Girod, R. Rabenstein, A. Stenger: Einführung in die Systemtheorie, Vieweg+Teubner, 4. Aufl., 2007Proakis, Salehi: Grundlagen der Kommunikationstechnik, 2. Aufl., Pearson, 2005

• Mündliche Prüfung
• Projektbericht, schriftlich
• Hausarbeit

Experimentelle Arbeit

Mündliche Prüfung oder Projektbericht bzw. Hausarbeit mit Präsentation nach Wahl des Lehrenden

1 Semester

Nur Wintersemester

Deutsch