Vorlesung

Funk-Kommunikation

Ziele

Nach er­folg­rei­cher Ab­sol­vie­rung der Vor­le­sung haben die Stu­die­ren­den ver­tief­te Kennt­nis­se der Funk-Kom­mu­ni­ka­ti­on er­wor­ben. Sie ken­nen Kon­zep­te zu Sen­de- und Emp­fangs­stra­te­gi­en mit Mehr­grö­ßen­sys­te­men und/oder meh­re­ren Nut­zern. Sie ver­ste­hen die Funk­ti­ons­wei­se gän­gi­ger Kom­mu­ni­ka­ti­ons­sys­te­me und kön­nen selbst neue Kom­mu­ni­ka­ti­ons­sys­te­me kon­zi­pie­ren, ana­ly­sie­ren, op­ti­mie­ren und hin­sicht­lich ihrer Güte zu be­ur­tei­len. Sie kön­nen mit dem er­wor­be­nen Ver­ständ­nis mit ihren Kol­le­gen über Pro­blem­stel­lun­gen in der Funk-Kom­mu­ni­ka­ti­on dis­ku­tie­ren und kon­struk­ti­ve Lö­sungs­vor­schlä­ge er­ar­bei­ten.

Inhalt

Im Kon­text der Mo­bil­funk­stan­dards Long Term Evo­lu­ti­on (LTE) und Uni­ver­sal Mo­bi­le Tel­e­com­mu­ni­ca­ti­ons Sys­tem (UMTS) geht es um in­for­ma­ti­ons­theo­rie­ba­sier­te Me­tho­den zur Über­tra­gung di­gi­ta­ler Si­gna­le. Zu Be­ginn wird auf das zeit­va­ri­an­te Über­tra­gungs­ver­hal­ten und seine nach­rich­ten­tech­ni­sche Be­schrei­bung mit­hil­fe der zeit­va­ri­an­ten Im­pul­s­ant­wort bzw. Über­tra­gungs­funk­ti­on ein­ge­gan­gen. Die Über­tra­gung wird grund­sätz­lich im di­gi­ta­len Ba­sis­band be­trach­tet, wobei eine Be­schrei­bung von Si­gna­len im Si­gnal­raum, der si­gnal­an­ge­pass­te Emp­fang und die Ka­nal­ka­pa­zi­tät im Vor­der­grund ste­hen. Ka­nä­le mit Mehr­we­ge­aus­brei­tung wer­den sto­chas­tisch be­han­delt, mit Fokus auf den Rayl­eigh-, Rice- und Naka­ga­mi-m-Wahr­schein­lich­keits­dich­ten. Fort­an wer­den Mehr­grö­ßen­ka­nä­le be­trach­tet, bei denen meh­re­re An­ten­nen und meh­re­re Be­nut­zer zu­ge­las­sen wer­den. Zu die­sem Zweck wer­den sto­chas­ti­sche Mehr­grö­ßen­ka­nä­le be­trach­tet und ver­schie­de­ne De­tek­to­ren (ZF, MMSE, ML) ein­ge­hend un­ter­sucht. Für die Zer­le­gung des Mehr­grö­ßen­ka­nals in seine Ei­gen­mo­den, wird die aus der Ma­the­ma­tik be­kann­te Sin­gu­lär­wert­z­er­le­gung her­an­ge­zo­gen. Hier­durch lässt sich die Ka­pa­zi­tät und die Frei­heits­gra­de eines Mehr­grö­ßen­ka­nals mo­ti­vie­ren. Im letz­ten Teil der Vor­le­sung wer­den op­ti­ma­le Über­tra­gungs­stra­te­gi­en be­han­delt, wie die „Ma­xi­mum Ratio Trans­mis­si­on“- und die „Ma­xi­mum Ratio Com­bi­ning“-Stra­te­gie sowie der Wa­ter­fil­ling-Al­go­rith­mus. Die Vor­le­sung schließt mit den Stra­te­gi­en „TDMA“, „Ti­me-Sharing“ und „Suc­ces­si­ve In­ter­fe­rence Can­cel­la­ti­on“ die Dis­kus­si­on zur op­ti­ma­len Über­tra­gung di­gi­ta­ler Si­gna­le bei einem Mehr­fach­zu­griffs­ka­nal ab.

Voraussetzungen

keine

Empfohlene Vorkenntnisse

Grund­la­gen­wis­sen in den Be­rei­chen der li­nea­ren Al­ge­bra, der sto­chas­ti­schen Si­gna­le, der di­gi­ta­len Über­tra­gungs­tech­nik und der In­for­ma­ti­ons­theo­rie

Literatur

Boyd, S., Van­den­berg­he, L. "Con­vex Op­ti­miza­t­i­on", Cam­bridge Uni­ver­si­ty Press, 2004

Fett­weis, Al­fred "Ele­men­te nach­rich­ten­tech­ni­scher Sys­te­me", Schlem­bach, 2004

Cover, T., Tho­mas, J. "Ele­ments of In­for­ma­ti­on Theo­ry", Wiley & Sons, 2006

Ho­e­her, Peter "Grund­la­gen der di­gi­ta­len In­for­ma­ti­ons­über­tra­gung: Von der Theo­rie zu Mo­bil­funk­an­wen­dun­gen", Sprin­ger Ver­lag, 2013

Kam­mey­er, Karl-Dirk "Nach­rich­ten­über­tra­gung", Teub­ner Ver­lag, 2004

El-Ga­mal, A., Kim, Y.-H. "Net­work In­for­ma­ti­on Theo­ry", Cam­bridge Uni­ver­si­ty Press, 2011

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