Informationen zur Lehrveranstaltung:
 
Informationstechnik 522
 
Lehrveranstaltung für den Studiengang

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Ort und Zeit:

Praktika:

Begleitend zur Vorlesung sind 4 Praktikumsversuche mit Matlab/Octave zu absolvieren. Bitte bringen Sie zum jeweiligen Praktikumstermin den von Ihnen vervollständigten Quelltext auf einem USB-Stick mit. Alternativ können Sie das Programm auch auf Ihrem eigenen Laptop ausführen.
Die Versuchanleitungen sind auch im Copyshop erhältlich.

YAGTOM: Yet Another Guide TO Matlab

Die Termine und die Namenszuordnung zu den Gruppen finden Sie in den nachfolgenden Dateien.

Vorlesungsmaterial:

- komplett: Präsentation mit Nummerierung wie in der Vorlesung
- kompakt: ohne Zusatzfolien, daher andere Nummerierung

Aufgabensammlung:

Hausaufgaben:

Beispielklausuren:

Ziel:

Inhaltsübersicht:

PDF chinesisch

1. Einleitung
2. Analoge Modulationsverfahren
  2.1 Amplitudenmodulation
  2.2 Winkelmodulation
    o Phasenmodulation (PM)
    o Frequenzmodulation (FM)
3. Stochastische Prozesse
  3.0 Grundlagen stochstischer Prozesse
    o Stationaritätsbegriffe
      - starke Stationarität (strict sense stationarity - SSS)
      - schwache Stationarität (wide sense stationarity - WSS)
  3.1 Scharmittelwerte stochstischer Signale
      - Beispiel 3.1: Kosinus mit Zufallsphase
  3.2 Zeitmittelwerte stochstischer Signale
    o Ergodizität
  3.3 Zeitmittelwerte deterministischer Signale
    3.3.1 Autokorrelationsfunktion (AKF) periodischer Zeitfunktionen
    3.3.2 Autokorrelationsfunktion (AKF) aperiodischer deterministischer Zeitfunktionen
  3.4 Fouriertransformierte der Autokorrelationsfunktion (AKF)
    3.4.1 Spektrale Energiedichte
    3.4.2 Spektrale Leistungsdichte
      - Beispiel 3.1: Kosinus mit Zufallsphase (Fortsetzung)
      - Beispiel 3.2: Modulation eines Zufallsprozesses
      - Beispiel 3.3: weißes Rauschen
4. Signalraumdarstellung
  4.0 Einleitung
    o Modell eines digitalen Kommunikationssystems (Quelle, Sender, Kanal, Empfänger)
    o Definition und Eigenschaften von Skalarprodukten (Wiederholung aus der Vorlesung Schaltungstechnik)
  4.1 Geometrische Darstellung von Signalen
    o Darstellung von Signalen im Signalraum
    o Gram-Schmidt’sches Orthogonalisierungsverfahren
  4.2 Transformation des kontinuierlichen AWGN Kanals in einen zeitdiskreten Vektor-Kanal
    o Struktur des Detektors bei der Übertragung von Signalen im Signalraum
    o Statistische Beschreibung der Korrelatorausgänge
  4.3 Kohärente Detektion verrauschter Signale
    o Definition der der Likelihood-Funktion und der Log-Likelihood-Funktion
    o Entwurf optimaler Empfängerkonzepte
      - Maximum a posteriori (MAP) Kriterium
      - Maximum Likelihood (ML) Kriterium
      Graphische Interpretation des ML Kriteriums
      ML Entwcheidungsregel
      - Korrelationsempfänger
  4.4 Analytische Berechnung der Fehlerwahrscheinlichkeit
    o mittlere Symbolfehlerwahrscheinlichkeit
    o Änderung der Fehlerwahrscheinlichkeit bei Rotation oder Translation im Signalraum
      - Konstellation mit minimaler mittlerer Energie
    o Definition der Pairwise Error Probability (PEP)
    o Definition der Fehlerfunktion und der komplementären Fehlerfunktion
    o Approximation der Symbolfehlerwahrscheinlichkeit
      - mit Hilfe der nächsten Nachbarn (Nearest Neighbor Approximation)
      - Union Bound Schranke
    o Zusammenhang zwischen der Bitfehlerwahrscheinlichkeit und der Symbolfehlerwahrscheinlichkeit
5. Digitale Modulationsverfahren
  5.1 Kohärente PSK Modulation
    o binäre Phasentastung (BPSK - Binary Phase Shift Keying)
      - Sendesignale
      - Signalraumdiagramm
      - Sender- und Empfängerstruktur
      - Bitfehlerrate (BER)
      - Definition der Q-Funktion
    o unipolare Amplitudentastung (ASK, On-Off-Keying)
      - Sendesignale
      - Signalraumdiagramm
      - Bitfehlerrate (BER)
    o QPSK – Quadriphase Shift Keying
      - Sendesignale
      - Signalraumdiagramm
      - Sender- und Empfängerstruktur
      - Symbolfehlerrate (SER) und Bitfehlerrate (BER)
    o Offset-QPSK
    o M-wertige Phasentastung (M-PSK)
      - Sendesignale
      - Signalraumdiagramm
      - Beispiel: 8-PSK
    o Leistungsdichtespektrum
      - anschauliche Herleitung
      Wiederholung der Beispiele 3.1 und 3.2
      AKF eines zufälligen binären Signals
      - Leistungsdichtespektrum von BPSK
      - Leistungsdichtespektrum von QPSK
      - Leistungsdichtespektrum von M-PSK
    o Bandbreiteneffizienz von M-PSK
  5.2 Hybride Amplituden- und Winkelmodulationsverfahren
    o M-wertige Quadraturamlitudenmodulation (M-QAM
      - Sendesignale
      - Signalraumdiagramm
      - (i) Quadratische M-QAM Konstellation
      Symbolfehlerrate und Bitfehlerrate
      - (ii) Kreuzförmige M-QAM Konstellation
  5.3 Adaptive Modulation und Codierung (AMC)
    o Berechnung der mittleren Paketfehlerrate für unterschiedliche Paketlängen
    o Spektrale Effizienz und übertragene Datenrate des Systems
    o Erfüllung von Dienstgüte (Quality of Service) Anforderungen als Kriterium zum Wechseln des Modulationsverfahrens
    o Einfluß von Codierung und Granularität
    o Stand der Technik für Mobilfunksysteme der 4. Generation
  5.4 Kohärente FSK
    o Sunde‘s binäre Frequenztastung (B-FSK)
      - Sendesignale
      - Signalraumdiagramm
      - Sender- und Empfängerstruktur
      - Bitfehlerrate (BER)
      - Leistungsdichtespektrum
    o M-wertige FSK
      - Sendesignale
      - Signalraumdiagramm
      - Leistungsdichtespektrum
      - Bandbreiteneffizienz
    o MSK (Minimum Shift Keying)
      - Sendesignale
      - Änderung des Nullphasenwinkels
      - Realisierung von MSK mit Hilfe eines Quadraturmodulators
      - Signalraumdiagramm
      - Leistungsdichtespektrum
    o GMSK (Gaussian Minimum Shift Keying)
      - Sendesignale
      - Änderung des Nullphasenwinkels
      - Leistungsdichtespektrum
6. Grundbegriffe der Informationstheorie
  6.1 Informationsgehalt und Entropie
  6.2 Shannon’sches Quellencodierungstheorem
  6.3 Datenkompression
  6.4 Diskreter Kanal ohne Gedächnis
  6.5 Transinformation
  6.6 Kanalkapazität
  6.7 Shannon’sches Kanalcodierungstheorem
  6.8 Differentielle Entropie und Transinformation für kontinuierliche Quellen
  6.9 Informationstheoretisches Kapazitätstheorem
    o Realisierungsgrenzen beim Systementwurf

Voraussetzungen:

Literatur:

Prüfungsbedingungen:



last change 2017-06-15, Impressum

























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