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Modulations- und Kodierungsverfahren für Kommunikationssysteme der nächsten Generation


Das Seminar behandelt neuartige Modulations- und Kodierungsverfahren, wie sie seit Kurzem zum Beispiel bereits in der optischen Datenübertragung eingesetzt werden, um nahe der theoretischen Limits (Shannon Limit) zu operieren. Die Diskussion und Thematisierung jener Verfahren in diversen Standardisierungsgremien zeigt das große Potential und die Wichtigkeit für zukünftige Kommunikationssysteme.

Das Seminar thematisiert insbesondere das sog. "Probabilistic Constellation Shaping" (PCS ). Hierunter versteht man Übertragungssysteme mit Signalkonstellationen höherer Ordnung, bei denen die modulierten Kanalsymbole eine Nicht-Gleichverteilung aufweisen. Ein derartiges Vorgehen ist aus Sicht der Shannon'schen Informationstheorie sinnvoll, da hierdurch die Kanalkapazität erreicht werden kann. PCS wird aktuell eingeführt für die transatlantische Übertragung durch optische Fasern. Aktuelle Kommunikationsstandards (LTE, Wi, DVB-S, etc.) senden dagegen gleichverteilte Symbole, was zu reduzierter Spektraleffizienz und unflexiblen Übertragungsraten führt.

In diesem Seminar werden zunächst die theoretischen Grundlagen von PCS behandelt. Eingegangen wird auf die informations-theoretische Kanalkapazität, die Berechnung und Schätzung erreichbarer Übertragungsraten und die Bestimmung und Erzeugung kapazitätserreichender Kanalsymbolverteilungen.
Im daraus folgenden Teil wird auf die algorithmische Implementierung von PCS eingegangen. Zunächst wird die Schichtenarchitektur Probabilistic Amplitude Shaping (PAS) behandelt und die praktischen Vorteile werden aufgezeigt, nämlich das Erreichen der Kapazität des AWGN Kanals und die Unterstützung beliebiger spektraler Effizienzen.

Daraufhin wird auf den Distribution Matcher (DM) eingegangen, die zentrale Komponente für die Umwandlung gleichverteilter Datenbits in Symbole mit der gewünschten Verteilung. Es werden verschiedene DM Implementierungen behandelt. Schließlich wird die Integration von PAS und DM mit den aktuellen LDPC, Turbo und Polar Kanalkodierungsverfahren gezeigt.

Das Seminar schließt mit praktischen Anwendungsbeispielen von PCS auf die optische Datenübertragung sowie mit der Diskussion über zukünftige Anwendung auf drahtlose Kommunikation (5G), Satellitenfernsehen (DVB-S) und DSL (MGfast).

Seminarnummer
20DK-1.19
Zeitraum
01.04.20 - 02.04.20
Veranstaltungsort
Oberpfaffenhofen
Gebühr
1180,00 €
Wissenschaftlicher Leiter
Dr.-Ing. habil. Georg Böcherer



Carl-Cranz-Gesellschaft e.V.

Argelsrieder Feld 11 (Gebäude TE01)
82234 Weßling / Oberpfaffenhofen
T: 08153 / 88 11 98-0
F: 08153 / 88 11 98-19
E: ccg [at] ccg-ev.de

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