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Mobilkommunikationstechnik / Mobile Communications

Diese Veranstaltung wird nur im Sommersemester angeboten. Die Veranstaltungssprache ist deutsch. Die Veranstaltung ist äquivalent zu 3 Kreditpunkten.

Termine

Vorlesung Prof. Dr.-Ing. habil. Peter Jung Dienstag, 08:45 Uhr – 11:00 Uhr BA152
Übung Dr.-Ing. Guido Bruck

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Inhalt

Die Vorlesung Mobilkommunikationstechnik hat die folgenden sechs Kapitel:

1. Digitaler zellularer Mobilfunk (Einführung)
 

  • Geschichte der Telekommunikation
  • Generationen zellularer Mobilfunksysteme (Anfänge, 1G, 2G, 3G, 4G, 5G)

2. Informationstheorie
 

  • Entropie und Kanalkapazität
  • Entropie wertdiskreter Nachrichten
  • Entropie von Zufallsvariablen
  • Kanalkapazität diskreter Kanäl
  • Kanalkapazität kontinuierlicher Kanäle mit AWGN
  • Satz von Shannon und Hartley
  • Maximale Datenrate bei diskretem Symbolvorrat
  • ZUSATZMATERIAL: Entropie und Informationstheorie - ein kurzer Einstieg
  • ZUSATZMATERIAL: Wahrscheinlichkeitsrechnung - ein kurzer Einstieg

3. Mobilfunkkanal
 

  • Was ist der Mobilfunkkanal? (Arten der Interferenz, Mehrwegeausbreitung, Zeitvarianz, langsamer und schneller Schwund)
  • Funkfelddämpfung (Lognormal-Schwund, Rayleigh-Schwund, Rice-Schwund)
  • Funkreichweite ("Shadow Margin", Handover-Gewinn, minimal zulässige Empfangsleistung/"Link Budget", maximaler Zellradius)
  • Stochastische Beschreibung des Mobilfunkkanals (Bandpassisgnale, zeitvariante Faltung, zeitvariante Übertragungsfunktion, zeitvariante Kanalimpulsantwort, Frequenz-Zeit-Korrelationsfunktion, Zeit-Korrelationsfunktion, Frequenz-Korrelationsfunktion, Verzögerungs-Zeit-Korrelationsfunktion, unkorrelierte Streuung und schwache Stationarität, Verzögerungs-Leistungsspektrum, Streufunktion/"Scattering Function", Doppler-Spektrum)
  • Simulation von Mobilfunkkanälen (Erzeugung von Zufallsvariablen, zeitdiskretes Kanalmodell, Messungen)
  • Mobilfunkkanalmodelle mit Richtungsabhängigkeit (Messergebnisse)

4. Modulation
 

  • Systemmodell
  • Grundlegende Modulationsarten (Amplitudenmodulation, Winkelmodulation, Quadraturamplitudenmodulation)
  • Beispiele (BPSK, OQPSK, MSK, GMSK, 8-PSK, Verwenden von Wurzel-Kosinus-Roll-Off-Filtern)
  • Modulation und Datenraten in 3GPP-Mobilfunksystemen
  • OFDM
  • Signalqualität und Übertragungsfehler

5. Mobilfunkübertragung
 

  • Diversität (Prinzip, Diversitätsarten, Kombinierverfahren)
  • Vielfachzugriff (Prinzip, FDMA, TDMA, CDMA, SDMA, Bandspreizverfahren, OVSF, hybride Vielfachzugriffsverfahren)
  • Signalstruktur (Bursts, Präambeln, Mittambeln)
  • Kanalschätzung (Systemarchitektur, Erzeugung von Lernfolgen, Maximum-Likelihood-Kanalschätzung)
  • Datendetektion (Prinzipien, optimale und suboptimale Datendetektion)

6. Mobilfunknetz
 

  • PLMN ("Public Land Mobile Network")
  • Zellnetze
  • Verluste in Mobilfunksystemen (Blockierung, unzureichende Funkversorgung, Einfluss des Zellnetzes)
  • Effizienzmaße (Wirkungsgrad, Arten der Spektrumeffizienz, Bestimmen der Spektrumeffizienz)

ÜBUNGSAUFGABEN MIT LÖSUNGEN

MUSTERKLAUSUREN

Diese Lehrveranstaltung wird im Sommersemester 2020 zunächst im "inverted classroom model" unter https://moodle.uni-due.de/course/view.php?id=19987 angeboten.