BWP515: Kommunikationstechnik (mit Praktikum)

Wahlpflichtmodule

BWP515: Kommunikationstechnik (mit Praktikum)

Kurzporträt BWP515: Kommunikationstechnik (mit Praktikum)
Worum geht es? In diesem Modul lernen Studierende, wie Informationen über technische Kanäle übertragen werden. Studierende beschäftigen sich mit analogen und digitalen Modulationsverfahren, Abtastung, Quantisierung, Rauschen, Bandbreite, Detektion und einfachen Kanalmodellen. In Simulationen und Experimenten untersuchen Studierende, wie Kommunikationsverfahren funktionieren und wie ihre Qualität bewertet wird.
Wofür braucht man es? Diese Kompetenzen werden gebraucht, um Kommunikationsverfahren auszuwählen, anzupassen oder in technische Systemlösungen einzubetten. Die Kompetenzen sind wichtig für Funktechnik, Datenübertragung, WLAN, Mobilfunk, Software Defined Radio und vernetzte Systeme.
Wieso ist es interessant? Kommunikationstechnik macht möglich, dass Geräte, Maschinen und Menschen Informationen zuverlässig austauschen. Das Modul zeigt, was hinter Begriffen wie Modulation, Spektrum, Rauschen und Bitfehlern technisch steckt.
Modulverantwortung

Prof. Dr. Christoph Degen

Lehrperson(en)

Prof. Dr. Christoph Degen

Verwendbarkeit
  • Bachelor Elektrotechnik
  • Bachelor Maschinenbau
  • Bachelor Mechatronik und Robotik
Fächergruppe

Ingenieurwissenschaften

Modultyp
Wahlpflicht
Sprache

Deutsch

Angebot

jährlich

Dauer

1 Semester

Credits

5 ECTS

Benotung

Deutsche Notenskala 1-5

SWS

2 V | 1 Ü | 1 P | - S

Workload
Präsenzstudium: 45 Std. Selbststudium: 90 Std.
Engl. Titel

Communications Engineering

Empfohlene Voraussetzungen
  • BET202: Analoge Signale und Systeme: Signalbeschreibung im Zeit- und Frequenzbereich, Übertragungsfunktionen, Spektren und analoge Filter.
  • BET203: Digitale Signalverarbeitung: Abtastung, Quantisierung, diskrete Fourier-Analyse und digitale Modulations- bzw. Signalverarbeitungsgrundlagen.
Lernergebnisse / Kompetenzen
WAS

Die Studierenden können grundlegende analoge und digitale Kommunikationssysteme modellieren, analysieren und wesentliche Verfahren der Modulation, Übertragung und Detektion auf exemplarische Übertragungskanäle anwenden.

WOMIT

Die Studierenden erreichen dieses Lernergebnis, indem sie

  • Signale im Zeit- und Frequenzbereich beschreiben und relevante Größen (Bandbreite, SNR, Leistung) bestimmen,
  • analoge Modulationsarten (AM, FM, PM) herleiten und für einfache Szenarien simulieren und bewerten,
  • digitale Übertragungsverfahren (PAM, ASK, FSK, PSK, QAM) modellieren und Implementierungen erstellen,
  • Grundprinzipien der Abtastung, Quantisierung und Codierung anwenden,
  • typische Übertragungskanäle (additives Rauschen, Bandbegrenzung, Mehrwegeffekte) charakterisieren,
  • Leistungsmaße wie Bitfehlerrate, Signal-Rausch-Verhältnis und spektrale Effizienz bestimmen,
  • Detektionsverfahren für Empfänger (kohärent/inkohärent) anwenden und miteinander vergleichen,
  • Simulationen oder kleine Experimente zur Bewertung von Kommunikationsverfahren durchführen und dokumentieren.
WOZU

um grundlegende Kenntnisse der Signalübertragung in modernen Kommunikationssystemen zu erwerben, die sie befähigen, in weiterführenden Modulen oder beruflichen Tätigkeiten Kommunikationsverfahren auszuwählen, anzupassen oder in Systemlösungen einzubetten.

Inhalte
  1. Grundlagen der Signalübertragung
    • deterministische und stochastische Signale
    • Leistung, Energie, Bandbreite
    • Fourier-Analyse und Spektren
    • Rauschmodelle (AWGN, quantisierungsbedingtes Rauschen)
  2. Analoge Modulationsverfahren
    • Amplituden-, Frequenz- und Phasenmodulation
    • Modulator- und Demodulatorgrundschaltungen
    • spektrale Betrachtungen
    • Anwendungen in Rundfunk und analogen Funksystemen
  3. Abtastung und Quantisierung
    • Nyquist-Kriterium
    • Aliasing
    • Quantisierung und PCM
    • A/D- und D/A-Umsetzergrundlagen
  4. Digitale Modulation
    • ASK, FSK, PSK, QAM, OFDM (Einführung)
    • kohärente und nichtkohärente Detektion
    • Bitfehlerraten und Entscheidungskriterien
    • Kanalcodierung: einfache Block- und Faltungscodes (Überblick)
  5. Übertragungskanäle
    • AWGN-Kanal
    • bandbegrenzte Kanäle
    • einfache Mehrwegeszenarien
    • Einführung in Fading- und Mobilfunkkanäle
  6. Systeme und Anwendungen
    • Grundstruktur eines Kommunikationssystems
    • Basisband- und Passbandübertragung
    • Beispiele aus Funk, Datenübertragung, WLAN, Mobilfunk (konzeptionell)
  7. Praktische Übungen und Experimente
    • Simulationen in MATLAB/Octave oder Python
    • Analyse von Spektren und Modulationssignalen
    • Messungen mit einfachen HF-Versuchsaufbauten oder Software Defined Radio (SDR), falls vorhanden
Prüfungsvorleistung

aktive Praktikumsteilnahme

Prüfungsleistung

Studienarbeit, 5-10 Seiten

Literatur
  • Carsten Roppel: Grundlagen der Nachrichtentechnik. Hanser, 2018.
  • Ulrich Freyer: Nachrichtenübertragungstechnik. Hanser, 2017.
  • O. Beucher: Signale und Systeme: Theorie, Simulation, Anwendung. Springer Vieweg, 2015.
  • M. Werner: Nachrichtentechnik. 8. Auflage, Springer Vieweg, 2021.
  • P. A. Höher: Grundlagen der digitalen Informationsübertragung. 3. Auflage, Springer Vieweg, 2022.