Physical Layer Methods

Vortragende/r (Mitwirkende/r)
Nummer0000005395
Art
Umfang4 SWS
SemesterSommersemester 2020
UnterrichtsspracheDeutsch
Stellung in StudienplänenSiehe TUMonline
TermineSiehe TUMonline

Termine

Teilnahmekriterien

Lernziele

Nach dem erfolgreichen Abschluss des Moduls verfügen die Studierenden über ein fundiertes Verständnis aktueller Methoden der Übertragungstechnik über leitungsgebundene Medien (Kupfer-Doppelader, Koaxialkabel, Glasfaser). Sie haben die Fähigkeit, physikalische und systemtheoretische Modelle zur Beschreibung von Sender, Übertragungskanal, Empfänger, Entzerrer und Detektor auf reale Systeme anzuwenden, diese bezüglich entstehender Verzerrungen und der letztendlich resultierenden Bitfehlerrate zu analysieren und deren Übertragungsqualität zu bewerten. Mit den erworbenen Kenntnissen sind sie imstande, zuverlässige Übertragungssysteme über eine vorgegebene Leitungsinfrastruktur selbst zu entwerfen.

Beschreibung

Leitungsgebundenes Kommunikationsnetz. Digitale Sendesignalformen und Leistungsdichtespektren. Leitungscodierung. Übertragungseigenschaften unterschiedlicher Leitungen: Kupfer-Doppelader, Koaxialkabel, Glasfasern. Digitale Übertragung in linearen Systemen: Intersymbol-Interferenz, Augenmuster, Augenöffnung, additive Störungen, Rauschen. Bitfehlerwahrscheinlichkeit. Optische Systeme mit Leistungsdetektion, differentieller Detektion, kohärenter Detektion. Lineare Entzerrung: Zero-Forcing- und Minimum-Mean-Square-Error-Entzerrung, Nyquist-Systeme. Nichtlineare Entzerrung: Quantisierte Rückkopplung, Tomlinson-Harashima-Vorverzerrung. Optimale Empfänger: Matched Filter, ML-Detektion, Viterbi-Empfänger. Trellis-Codierte Modulation. Aktuelle Übertragungssysteme über Kupferkabel und Glasfasern: xDSL, G.fast, ausgewählte elektrische und optische Ethernet-Systeme von 10Mbit/s - 100Gbit/s.

Inhaltliche Voraussetzungen

Fundierte Kenntnisse auf folgenden Gebieten: Höhere Mathematik, Signaldarstellung im Zeit- und Frequenzbereich, Modulationsverfahren, Statistische Methoden der Nachrichtentechnik, Wellenausbreitung. Vorlesungen, die dieses Wissen vermitteln, sind z. B.: Analysis und lineare Algebra, Nachrichtentechnik, Signaldarstellung, Statistische Methoden, Elektromagnetische Feldtheorie

Lehr- und Lernmethoden

Das Modul besteht aus einer Vorlesung (2SWS) und einer Übung (2SWS). In der Vorlesung wird der Lernstoff mittels PowerPoint-Präsentation vermittelt. Details und Beispiele werden an der Tafel präsentiert. In der Übung werden konkrete Aufgabe und Beispiele an der Tafel vorgerechnet. Als Lernmethode wird zusätzlich zu den individuellen Methoden der Studierenden eine vertiefende Wissensbildung durch mehrmaliges Aufgabenrechnen in Übungen angestrebt. Als Lehrmethode wird in der Vorlesungen und Übungen Frontalunterricht gehalten, in den Übungen auch Arbeitsunterricht (Aufgaben rechnen). Folgende Medienformen finden Verwendung: - Präsentationen - Skript - Übungsaufgaben mit Lösungen zum Download im Internet

Studien-, Prüfungsleistung

In der Abschlussklausur (75 min.) weisen die Studierenden durch Bearbeitung geeigneter Fragen nach, dass sie die in der Vorlesung behandelten Modelle und Methoden der Datenübertragungsschicht (Physical Layer) der digitalen Kommunikation auf konkrete vorgegebene Übertragungssysteme bzw. Komponenten anwenden, und diese damit analysieren und bewerten können. Beispielsweise soll die Bitfehlerrate eines Übertragungssystems mit vorgegebener Datenrate und Signalformat über Kupfer-Doppelader berechnet, und Maßnahmen zur Verbesserung der Performanz vorgeschlagen bzw. analysiert werden. Darüber hinaus weisen die Studierenden durch Bearbeitung entsprechender Aufgaben nach, dass sie Übertragungssysteme und Komponenten nach vorgegebenen Randbedingungen bzw. geforderten Zielen dimensionieren können. Beispiel: Design eines optischen Übertragungssystems für vorgegebene Datenrate und Reichweite unter Einhaltung vorgegebener Leistungsreserven.

Empfohlene Literatur

K.-D. Kammeyer: Nachrichtenübertragung, Vieweg + Teubner J. Reich: Ethernet. Technologien und Protokolle für die Computervernetzung, Heise Verlag J. Proakis: Digital Communications, McGraw-Hill

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