Vorlesung

Übertragung digitaler Signale

Ziele

Nach erfolgreicher Absolvierung der Vorlesung haben die Studierenden Grundkenntnisse zur Übertragung digitaler Signale erworben. Sie haben ein Grundverständnis von einem Übertragungssystem und kennen insbesondere die zugrundeliegenden physikalischen Bezüge. Sie verfügen über systematische Methoden zur Beschreibung, Analyse und Synthese von Systemen zur Übertragung digitaler Signale. Ferner sind den Studierenden technische Maßnahmen zur energieeffizienten Synchronisation zwischen Sender und Empfänger bekannt. Sie können mit diesem Verständnis mit ihren Kollegen über Probleme der digitalen Übertragung diskutieren, korrekt einordnen und Lösungsvorschläge erarbeiten.

Inhalt

Im Kontext der Mobilfunkstandards Long Term Evolution (LTE) und Universal Mobile Telecommunications System (UMTS) geht es um die grundlegenden Methoden zur Übertragung digitaler Signale. Auf dem Kanal stehen die Ressourcen Zeit, Ort, Bandbreite und Dynamik zur Verfügung, die durch unterschiedliche Multiplextechniken wie Zeit-, Raum-, Frequenz- und Codemultiplex einzeln oder wie beim Frequenzsprungverfahren in Kombination ausgeschöpft werden können. Das Kernstück der Vorlesung bilden digitale Modulationsverfahren, die in lineare und nichtlineare Verfahren unterteilt sind. Hiervon werden die linearen Modulationsverfahren, wie die Amplituden-und die Phasenumtastung sowie die Quadraturamplitudenmodulation eingehend behandelt. An Empfangstechniken werden kohärente und inkohärente Demodulationsverfahren untersucht, wie zum Beispiel der Produkt-Demodulator, der Zwischenfrequenz-Demodulator und der Hüllkurvenempfänger, wobei ebenfalls auf die Träger- und die Symboltakt-Rückgewinnung eingegangen wird. Zudem wird die Impulsformung in Bezug auf Nachbarsymbolstörungen und benötigte Bandbreite eingehend erörtert. Zur Behandlung der Impulsformung gehört auch der durch Rauschen auf dem Kanal gestörte Empfang, der die signalangepasste Filterung und den Korrelationsempfang umfasst. Schließlich wird noch auf die Maximum-A-Posteriori- und Maximum-Likelihood-Entscheidungsregeln zur Nachrichtendetektion eingegangen und die resultierenden Symbolfehler- und Bitfehler-Wahrscheinlichkeiten werden anhand des Leistungs-Bandbreite-Diagrammes in Hinblick auf Kanalkapazität und Shannon-Grenze diskutiert.