Kommunikationselektronik (KE)5 ECTS
(englische Bezeichnung: Communication Electronics)
(Prüfungsordnungsmodul: Kommunikationselektronik)

Lehrveranstaltungen:

• • Kommunikationselektronik
    (Vorlesung, 2 SWS, Jörg Robert et al., Fr, 8:15 - 9:45, H6)
  • Übung Kommunikationselektronik
    (Übung, 2 SWS, Clemens Neumüller, Fr, 12:15 - 13:45, H6)

Empfohlene Voraussetzungen:

Keine formalen Voraussetzungen, grundlegende Kenntnisse im Bereich digitaler Signalverarbeitung werden vorausgesetzt

Inhalt:

1. Einleitung
2. Darstellung von Signalen und Spektren

• Kontinuierliche und diskrete Signale

• Spektrum eines Signals

• Unterabtastung und Überabtastung

3. Aufbau und Signale eines Software Defined Radio Systems

• Blockschaltbild eines Software Defined Radio Systems

• Basisband- und Trägersignale

• Empfänger-Topologien

• Signale in einem Software Defined Radio System

4. Drahtlose Netzwerke
5. Übertragungsstrecke

• Funkstrecke

• Antennen

6. Leistungsdaten eines Empfängers

• Rauschen

• Nichtlinearität

• Dynamikbereich eines Empfängers

7. Digital Downconverter

• CIC-Filter

• Polyphasen-FIR-Filter

• Halbband-Filterkaskade

• Interpolation

8. Demodulation digital modulierter Signale

• Einführung

• Demodulation einer GFSK/PAM-Paketsendung

Das Modul Kommunikationselektronik behandelt Aspekte der Schaltungstechnik und der Signalverarbeitung drahtloser Übertragungssysteme, die als sog. "Software Defined Radio" Systeme aufgebaut sind. Als Beispiel dient der Empfänger eines einfachen Telemetrie-Systems, der von der Antenne bis zum Nutzdatenausgang behandelt wird. Schwerpunkte bilden der Aufbau und die Eigenschaften der Hardware des Empfängers sowie die Algorithmen zum Empfang von Telemetrie-Signalen. Dabei wird ein typisches System mit Hilfe eines miniaturisierten Empfängers und einer Verarbeitung mit dem MATLAB-kompatiblen Mathematikprogramm Octave implementiert. Die benötigte Software wird den Studierenden zur Verfügung gestellt.

Content:

1. Introduction
2. Signal representation and discrete signals
a. Continuous and discrete signals
b. Signal spectrum
c. Downsampling and upsampling
3. Structure and signals of a Software Defined Radio
a. Block diagram of a Software Defined Radio
b. Base band signals and carrier signals
c. Receiver topologies
d. Signals in a Software Defined Radio
4. Wireless networks
5. Transmission path
a. Radio link
b. Antennas
6. Performance data of a receiver
a. Noise
b. Nonlinearities
c. Dynamic range of a receiver
7. Digital Down Converter
a. CIC filter
b. Polyphase FIR filter
c. Halfband filter cascade
d. Interpolation
8. Demodulation of digital modulated signals
a. Introduction
b. Demodulation of a GFSK/PAM packet transmission

The module Communication Electronics deals with aspects of circuitry and signal processing of wireless communication systems, built up as so-called “Software Defined Radio” systems. A receiver of a simple telemetry system serves as an example, being examined starting from its antenna to the user data output. The focus lies on the structure and the characteristic of the receiver’s hardware as well as the algorithms for the reception of telemetry signals. A typical system is implemented using a miniaturized receiver and processing with the MATLAB-compatible Octave math program. The required software is provided to the students.

Lernziele und Kompetenzen:

1. Die Studierenden verstehen die grundlegende Funktionsweise eines Software Defined Radio (SDR) Systems, d.h. sie verstehen die Funktionsweise der einzelnen Signalverarbeitungsschritte sowie die auftretenden Signale selbst.
2. Die Studierenden analysieren die Leistungsfähigkeit der analogen Komponenten eines SDR Systems und können Verfahren zur Optimierung dieser Komponenten selbständig anwenden.
3. Die Studierenden analysieren die digitalen Verarbeitungsschritte ausgewählter Modulationsarten und können damit selbst die digitale Signalverarbeitung eines SDR Senders und Empfängers erschaffen.

1. The students will understand the basic operation of a Software Defined Radio (SDR) system, i.e. the students will understand how the individual signal processing steps work as well as the signals themselves.
2. The students analyze the performance of the analog components of an SDR system and are able to apply procedures for optimizing these components independently.
3. The students analyse the digital processing steps of selected modulation types and are able to create the digital signal processing of an SDR transmitter and receiver themselves.

Literatur:

Skriptum zur Veranstaltung im StudON verfügbar: https://www.studon.fau.de/studon/goto.php?target=crs_117973

Organisatorisches:

Organisatorisches / Sprache: Skripte: deutsche und englische Vorlesungsfolien Vorlesungssprache: Deutsch Prüfungssprache: Englisch und Deutsch unabhängig vom Studiengang

Weitere Informationen:

Verwendbarkeit des Moduls / Einpassung in den Musterstudienplan:

1. Berufspädagogik Technik (Master of Education)
   (Po-Vers. 2020w | TechFak | Berufspädagogik Technik (Master of Education) | Gesamtkonto | Wahlpflichtmodule Fachwissenschaft | Kommunikationselektronik)

Studien-/Prüfungsleistungen:

Kommunikationselektronik (Prüfungsnummer: 27301)

(englischer Titel: Communication Electronics)

Prüfungsleistung, Klausur, Dauer (in Minuten): 90, benotet, 5 ECTS

Anteil an der Berechnung der Modulnote: 100.0 %

Erstablegung: SS 2022, 1. Wdh.: WS 2022/2023

1. Prüfer:

Jörg Robert

Termin: 04.08.2022
Termin: 04.08.2022