Grundlagen der Datenübertragung

Das Modul „Grundlagen der Datenübertragung“ vermittelt einen breiten Überblick über die Grundlagen der Nachrichtentechnik und zeigt, wie diese in die Praxis umgesetzt werden, welche Konzepte bei der Entwicklung eine wichtige Rolle spielen und wie deren Performanz analysiert werden kann. Die grundlegenden Konzepte werden dabei anhand praktischer Verfahren (z.B. WLAN, 5G, DSL) illustriert.
Die Vorlesung stellt eine Einführung in die Nachrichtentechnik auf der Basis mathematischer und systemtheoretischer Grundkenntnisse dar. Die Vorlesung beginnt mit einer Einführung in die Darstellung von Signalen und Systemen im komplexen Basisband und die äquivalente Beschreibung der Signale im Bandpassbereich. Es werden außerdem Schaltungen besprochen, die zwischen den verschiedenen Signaldarstellungen umwandeln können. Folgende Abbildung zeigt als Beispiel ein Bandpasssignal eines modulierten Rechteckpulses sowie seine Darstellung im Spektrum in der ersten Zeile. In der zweiten Zeile sehen wir einen Zwischenschritt der Demodulation, indem das Bandpasssignal nochmal moduliert wird. Nach Tiefpassfilterung erhalten wir (näherungsweise) den Rechteckpuls in der dritten Zeile.

Im weiteren Verlauf der Vorlesung lernen die Studierenden, wie binäre Datenfolgen auf zeitkontinuierliche, bandbegrenzte Signale moduliert werden können, und wie die Pulsformung, Empfangsfilterung sowie Zuordnung der Bits zu Modulationssymbolen idealerweise erfolgen soll. Folgende Abbildung zeigt ein beispielhaftes Kommunikationssystem, in dem die Bitfolge 10011 mithilfe eines Halteglieds moduliert wird und am Empfänger mittels sogenannter „Matched-Filterung“ und Abtastung bei Vorhandensein von Rauschen rekonstruiert werden kann. Neben einfachen Modulationsverfahren behandelt die Vorlesung auch Grundlagen der Entscheidungstheorie, die Berechnung von Fehlerwahrscheinlichkeiten sowie höherwertige Modulationsverfahren zur Maximierung der Datenrate.