Informatik Vertiefungsrichtung Elektronik und Informationstechnik

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Frieder Straub
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1 Informatik Vertiefungsrichtung Elektronik und Informationstechnik Jürgen Frickel 1

2 Elektronik und Informationstechnik in den Säulen der Informatik-Vertiefungsrichtungen 2

LIKE Lehrstuhl für Informationstechnik mit dem

leitungsgebundenen Informationsübertragung

3 LIKE Lehrstuhl für Informationstechnik mit dem Schwerpunkt Kommunikationselektronik Verfahren und Systeme der Prof. Dr.-Ing. A. Heuberger (Leiter) drahtlosen bzw. leitungsgebundenen Informationsübertragung Themenspektrum: Telemetrie (Nah- und Fernfeld) Prof. Dr.-Ing. J. Thielecke Identifizierung, Ortsbestimmung & Navigation Eingebettete Systeme (Sensorknoten) Kommunikationsschnittstellen und -strukturen Robuste Schaltungen (Weltraum, Satelliten) Digitale Medien/Rundfunk (funklust.de) etc Vertiefungsrichtung Elektronik und Informationstechnik

LIKE Forschungsprojekte Erlanger DFG-Forschergruppe "BATS Im Juli 2013 hat die DFG die Einrichtung der neuen Forschergruppe "BATS - Dynamisch adaptierbare Anwendungen zur Fledermausortung mittels

4 LIKE Forschungsprojekte Erlanger DFG-Forschergruppe "BATS Im Juli 2013 hat die DFG die Einrichtung der neuen Forschergruppe "BATS - Dynamisch adaptierbare Anwendungen zur Fledermausortung mittels eingebetteter kommunizierender Sensorsysteme" beschlossen ( Ziel der Forschergruppe ist es, am Beispiel der Fledermaus grundlegende Erkenntnisse zum Entwurf, Aufbau und adaptiven Betrieb intelligenter Netze aus statischen und mobilen Sensoren zu gewinnen. Die neu entwickelten Methoden aus den Bereichen Elektrotechnik, Informatik und Biologie sollen zur Verhaltensforschung eingesetzt werden. Fledermäuse werden mit miniaturisierten, ultraleichten und energieeffizienten Funksendern ausgestattet. Ein Netz aus bodengestützten, statischen Sensoren (~ 50) dient zur Überwachung einer Vielzahl (~ 30) derart ausgestatteter Fledermäuse. 4

5 Wahlpflichtmodule Elektronik und Informationstechnik Modul Kürzel Sem. V+Ü ECTS (Prfg.) Studium Dozent Kommunikationsstrukturen KOST WS 2V+2Ü 5 (K90) Bachelor Frickel Globale Navigationssatellitensysteme GNSS WS 3V+1Ü 5 (K90) Bachelor o. Master Thielecke Satellitenkommunikation SatKom SS 2V+2Ü 5 (K90) Bachelor o. Master Kirsch Kommunikationselektronik KE SS 2V+2Ü 5 (K90) Master Heuberger Transceiver-Systementwurf TRXSys SS 2V+2Ü 5 (K90) Master Thielecke Integrierte Navigationssysteme NavSys SS 3V+1Ü 5 (m30) Master Thielecke 5

6 Kommunikationsstrukturen KOST Frickel Übersicht Strukturen und Eigenschaften von Kommunikationssystemen Protokolle und Schnittstellen Grundlagen von Bussystemen (Klassif., Arbitrierung, Hardware) Leitungsgebundene Anwendungen für Rechnersysteme Baustein-/IC-interne Busse (AMBA) Baugruppeninterne Busse (I 2 C, Chipsätze+Bridges,.) Busse für Rechensysteme (PCI, PCIe, AGP,.) Peripherie-Busse (USBx, Thunderbolt.) Leitungsgebundene Anwendungen in Systemen Industrie, Automobil, Luftfahrt/Space Haustechnik Weitverkehrsnetze 6

7 Kommunikationsstrukturen KOST Frickel AMBA (Fa. ARM) als Beispiel für einen IC-internen Bus Prozessor Prozessor RAM USART Zeitgeber M M S S S Speicherschnittstelle AHB/APB ASB/APB Brücke Advanced High-Performance System Bus (ASB) BUS (AHB) S M Advanced Peripheral Bus (APB) ( Bridge ) M S S S Arbiter DMA Flash EPROM Decoder Tastenfeld PIO 7

8 Kommunikationsstrukturen KOST Frickel Busstruktur einer KfZ-Elektronik als Anwendung 8

9 Globale Navigationssatellitensysteme GNSS Prof. Thielecke Übersicht 1. Einführung 1.1. Geschichte (Sputnik, etc.) Orten durch Messung von Entfernungen und Entfernungsdifferenzen 1.2. GPS Global Positioning System Raum-, Kontroll- und Nutzersegment 1.3. Satelliten-Ergänzungssysteme 1.4. Galileo GPS-Ortungssignale 2. Grundlagen 2.1. Koordinaten-, Zeitsysteme und Orbits Raum- und erdfeste Bezugssysteme Sternzeit, Weltzeit, Atomzeit, etc. Frequenz- und Zeitnormale Bewegungsgesetze und Beschreibung der Satellitenbahnen 2.2. Ausbreitungsbedingungen und Fehlerquellen Wellenausbreitung Ionosphäre, Troposphäre, Code-Träger-Divergenz Uhrfehler, Bahnfehler, Mehrwegefehler 2.3. Positions-, Geschwindigkeits- und Zeitschätzung 3. Methoden zur Erhöhung der Genauigkeit 3.1. Fehlerunterdrückung mit Differential GPS 3.2. Auflösung von Mehrdeutigkeiten 9

10 Satellitenkommunikation SatKom Dr. Kirsch Lehrauftrag Übersicht 1. Einführung/Überblick, Hauptkomponenten eines Satellitenkommunikationssystems: Raum- (Space), Boden- (Ground), Nutzer-(User) -Segment, Aktive Satelliten, Broadcast- Dienste, Anwendungen 2. Historische Entwicklung, Entwicklung und Meilensteine der Satellitenkommunikation, Internationale/nationale Organisationen, Satelliten/Dienste der Satellitenbetreiber 3. Satellitenumlaufbahnen (Orbits) und Konstellationen, Genutzte Orbits, Notwendige Parameter von Umlaufbahnen und Konstellationen, Satellitenabdeckung 4. Satellitenträgersysteme, Prinzipieller Aufbau von Raketen, Startplätze, Start und Missionsphasen beim Transfer und Positionierung in ihre Umlaufbahn im Weltraum 5. Satellitenaufbau, Satellitenplattform (Antrieb, Lagekontrolle, Energieversorgung, Thermalkontrolle, Telemetrie, Tracking, Command & Monitoring) 6. Satellitennutzlast (Payload), Aufbau und Aufgaben der Payload, Vorstellung transparenter und regenerativer Transponderarchitekturen, Antennenbauformen 7. Signalausbreitung und Leistungsbilanz (Linkbudget) im Up- und Downlink 8. Darstellung der Einflüsse der Weltraumumgebung auf Satellit und Kommunikationsnutzlast 9. Schritte zur Übertragung von Video-/Audiosignalen über Satellit (Quellencodierung von Bild-, Video- und Audiosignalen, Kanalcodierung und Modulationsverfahren, Kanalzugriffsverfahren 10. Aufbau moderner, zellularer Satellitenmobilkommunikationssysteme 10

11 Kommunikationselektronik KE Prof. Heuberger Übersicht Analyse + Aufbau eines Kommunikationssystems am Beispiel SDR (software defined radio) = Digitaler Empfänger als HW-Plattform für verschiedene Übertragungsverfahren Darstellung (weniger) analoger Systemkomp.: Antenne à Direct Sampling mit ADC Darstellung der digitalen Systemkomponenten: AGC (Automatic Gain Control), DDC (Direct Down Conversion), Real/Complex Filters Empfänger: RF-Sampling, Direct-Conversion, Link Budget, Intercept-Punkte, Rauschzahl Matched Filter Empfänger / Korrelationsempfänger / Nichtkohärenter Empfänger Übungen: Rechenaufgaben zu den obigen digitalen Komponenten zum Selbststudium: Matlab-Beispiele und Code zur digitalen Signalverarbeitung auf einem SDR-Empfänger 11

12 Kommunikationselektronik KE Prof. Heuberger Software Defined Radio als Multi-Standard-Plattform 12

13 LV zu NavSys finden hier statt, alle anderen an der TechFak Lehrstuhl für Informationstechnik (Kommunikationselektronik) Am Wolfsmantel 33, 3. OG Erlangen FON FAX

14 Haupteingang zum Gebäude des IIS / LIKE Am Wolfsmantel 33, Erlangen-Tennenlohe 14

15 LIKE im Fraunhofer-Institut für Integrierte Schaltungen IIS Vertiefungsrichtung Elektronik und Informationstechnik

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