5. Semester

Hier lernen Sie die wichtigsten Komponenten kennen, die in modernen Kommunikationssystemen eingesetzt werden. Dazu gehören z. B. Verstärker, Mischer, Oszillatoren, Modulatoren und Demodulatoren, PLLs, A/D- und D/A-Wandler sowie elektro-optische Wandler. In der Übung erlernen Sie den praktischen Umgang mit diesen Komponenten und vermessen deren Eigenschaften.

Moderne Kommunikationssysteme nutzen paketvermittelte Netzwerktechnologien. Im Modul wird der Aufbau von Rechner- und Datennetzen erläutert. Dabei werden aufbauend auf physikalischen Grundlagen der Datenkommunikation (Bandbreite, Datenrate, Delay) die Aufgaben von Übertragungsprotokollen erläutert. Dazu gehören insbesondere die Fehlererkennung und der Kanalzugriff am Beispiel eines gemeinsam genutzten Übertragungsmediums im Ethernet und WLAN (CSMA/CD & CSMA/CA). Die Vermittlungsschicht des Internets spielt bei Aufbau und Funktion von Adressen und Subnetzen, sowie bei der Wegefindung in großen gerouteten Netzen eine wichtige Rolle. Im begleitenden Labor zur Lehrveranstaltung kann an realer Netzwerktechnik von Cisco die Konfiguration von PCs, Switchen und Routern durchgeführt werden und mit Hilfe der Protokoll-Analyse-Software Wireshark ein genaueres Bild von den Protokollabläufen gewonnen werden.

Wir alle verwenden drahtlose Kommunikationssysteme in unserem alltäglichen Leben, sei es beim Telefonieren oder Internet-Surfen mit dem Smartphone, bei der drahtlosen Vernetzung mittels WLAN, bei der Kommunikation über kurze Distanzen mittels Bluetooth, oder beim Empfang von digitalem Fernsehen oder Radio. Das Modul drahtlose Kommunikationstechnik vermittelt wichtiges nachrichtentechnisches Grundwissen zum Verständnis der Signalübertragung in diesen Systemen. Nach einer kurzen geschichtlichen Einführung zur drahtlosen Kommunikation lernen Sie bisher noch nicht behandelte Übertragungsverfahren kennen, die im Funk eine besondere Rolle spielen, wie z. B. die Mehrträgermodulation und die Mehrantennentechnik. Zudem werden die kritischen Übertragungseigenschaften des Funkkanals deutlich sowie Methoden, wie man damit umgehen kann. So lassen sich beispielsweise über Kanalcodierung Bitfehler korrigieren. Auch die Regelung des Vielfachzugriffs mehrerer Endgeräte auf den Funkkanal ist ein wichtiges Thema. In der Übung werden alle Themen durch Simulationen oder Messungen vertieft.

Die optische Kommunikationstechnik ist das Rückgrat der modernen Informations- und Wissensgesellschaft. Da das Volumen der zu übertragenden Daten auch über kürzere Entfernungen immer stärker anwächst, und die Glasfaser als eine Art vielspurige Datenautobahn gegenüber anderen physikalischen Übertragungswegen überlegene Eigenschaften besitzt, ist bereits heute auf dem gesamten Kommunikationsweg eine hohe Durchdringung mit Glasfasertechnik anzutreffen, Tendenz weiter steigend. Inzwischen liegt in Deutschland die Glasfaser sehr oft in der Straße vor der Tür und erste Einzelhaushalte werden direkt angeschlossen. Glasfasertechnik wird heute typischerweise überall dort eingesetzt, wo ultraschnelle, breitbandige Kommunikation gefragt ist, beispielsweise zwischen Basisstationen von Mobilfunksystemen, integrierten Schaltkreisen auf einer Leiterplatte, Hochleistungs-Rechnern oder bei Infotainment-Systemen in Autos und Flugzeugen. In dem Modul Optische Kommunikationstechnik lernen Sie beginnend mit der Glasfaser selbst die Funktionsweise der wichtigsten Komponenten und Subsysteme  eines faseroptischen Kommunikationssystems  in Theorie und Praxis kennen. Sie werden selbst im Labor ein Beispielsystem simulieren und anschließend experimentell aufbauen und verifizieren. Dabei erlernen Sie das Handling von Glasfasern und den Umgang mit spezieller Messtechnik für die Optische Kommunikationstechnik.

Für Anwendungen in der Audiotechnik, also der Verarbeitung, Verbreitung und Speicherung von akustischen Inhalten, ist es zunächst wichtig zu verstehen, wie die physikalischen Grundlagen von Schallwellen (technische Akustik) und die menschliche Wahrnehmung von Schall (Psychoakustik) funktionieren und miteinander zusammenhängen. Zur Weiterverarbeitung wird Schall zunächst durch Mikrofone aufgenommen und am Ende der Übertragungskette durch Lautsprecher wieder abgestrahlt. Die Funktionsweise beider Elemente werden Sie in verschiedenen Ausführungsformen kennen und verstehen lernen. Aufnahme- und Wiedergabeverfahren für Stereo und Raumklang werden ebenso besprochen wie digitale und analoge Anschlusstechniken sowie Speicherformate, wie z.B. CD oder MP3. Einige Grundlagen zur Raumakustik runden dann Ihre Kenntnisse in der Audiotechnik ab. Im Labor führen Sie selbstständig z. B. Messungen an Lautsprechern und Mikrofonen durch.

Videotechnik ist allgegenwärtiger Bestandteil unseres täglichen Lebens: Videotelefonate und -konferenzen, Fernsehen, Videoüberwachung, Steuerung von Kraftfahrzeugen und Drohnen, Telemedizin, Mensch-Maschine-Interaktion usw. Angesichts der fortschreitenden Digitalisierung verbunden mit der Intelligenz der Verarbeitungssysteme und der Miniaturisierung wird die Anzahl der Anwendungsbereiche kamerabasierter Technologien weiter zunehmen. In dem Modul Videotechnik legen wir die Grundlagen dafür, dass Sie sich in der Vielfalt dieser Technologien zurechtfinden und an dieser Entwicklung teilhaben. Sie lernen die optischen und elektronischen Komponenten von Bildaufnahme- und Bildwiedergabesystemen kennen und beschäftigen sich mit analogen und digitalen Videosignalen inklusive der dazugehörigen Schnittstellen. Wir behandeln die grundlegenden Verfahren der digitalen Videocodierung und der Fernsehsignalübertragung (analoges und digitales Fernsehen, IPTV) und betrachten Software-Werkzeuge und Hardware-Plattformen für die digitale Echtzeitvideoverarbeitung. In den Laborübungen arbeiten Sie konkret mit verschiedenen Kamera- und Verarbeitungssystemen, setzen einfache Algorithmen (z.B. Kontrast- und Helligkeitsänderung oder Bewegungsdetektion) in die Praxis um und führen Messungen an den Videosignalen durch.