Studien- und Abschlussarbeiten

Schlagworte: Fehlerkorrektur Kanalcodierung software-defined radio sdr Wellenform Funk Fraunhofer digitale signalverarbeitung

Arbeit in Kooperation mit dem Fraunhofer Institut für Kommunikation, Informationsverarbeitung und Ergonomie (FKIE) nahe Bonn.

Code-Design, Codierung und Decodierung moderner und flexibler Kanalcodes für Software Defined Radios

Jedes praktisch relevante digitale Übertragungsverfahren verfügt über ausgereifte Mechanismen für die automatische Korrektur von Übertragungsfehlern auf der physikalischen Übertragungsschicht. Für die Korrektur unvermeidlicher Übertragungsfehler wird auf der Sendeseite mittels eines Kanalcodierers Redundanz (Prüfbits) in das Sendesignal eingefügt. Die Kenntnis der für die Erzeugung der Redundanz verwendeten Vorschrift erlaubt es dem Empfänger so, Fehler zu korrigieren, ohne dass eine erneute Übertragung erforderlich ist.

Die leistungsfähigsten bekannten Kanalcodes sind Low-Density-Parity-Check-(LDPC-)Codes, Polar-Codes und Turbo-Codes [1], [2]. Für die Decodierung solcher Codes werden häufig Message-Passing-Algorithmen basierend auf Graphen angewendet, bei denen iteriert Informationen zwischen den Komponenten des Decodierers ausgetauscht und verarbeitet werden. So können herausragende Fehlerkorrektureigenschaften mit handhabbarer Decodierkomplexität erreicht werden. Für das Design solcher Kanalcodes existieren verschiedene wissenschaftliche Werkzeuge, z.B. Extrinsic-Information-Transfer-(EXIT-)Charts, Density-Evolution, Kapazitätsbetrachtungen und Fehlerratensimulationen.

Derzeit laufend finden innerhalb verschiedener internationaler Gruppierungen, z.B IEEE, ETSI, EU und NATO, Bemühungen zur internationalen Standardisierung von Übertragungsverfahren für Software-Defined-Radios (SDRs) statt. In SDRs werden wesentliche Teile der Basisbandsignalverarbeitung eines Funkgeräts in digitaler Signalverarbeitungs-Software realisiert. Moderne Kommunikationsverfahren für SDRs, die Wellenformen genannt werden, unterstützen oft unterschiedliche Modi mit unterschiedlichen Modulationsverfahren, Payload-Größen und unterschiedlichen Coderaten. Das geeignete Design moderner Kanalcodes hängt aber ganz maßgeblich von der Codewortlänge und dem verwendeten Modulationsverfahren ab. Verschiedene Kanalcodierungen bieten, abhängig von der Codewortlänge und dem verwendeten Decodieralgorithmus, auch unterschiedlich gut ausgeprägte Fehlerkorrektureigenschaften. Optima für verschiedene Blocklängen und Kanalmodelle zu finden, ist extrem schwierig.

In der Arbeit geht es deshalb darum, Kanalcodierungs- und Modulationsschemata moderner Kommunikationsstandards für SDR-basierte Wellenformen zu implementieren, zu evaluieren und eventuelle Verbesserungspotenziale bezüglich des Codedesigns zu identifizieren. Hierbei soll besonderer Wert auf Flexibilität bezüglich der Coderate und unterschiedlicher verfügbarer Bandbreiten der verschiedenen Wellenformmodi gelegt werden. Dabei ist es zunächst erforderlich, die Grundlagen der Verarbeitung von sogenannter Soft-Information in der Kanaldecodierung [3] zu erarbeiten. Darüber hinaus sollen literaturbekannte Verfahren für die Codierung und Decodierung von Turbo-Codes, LDPC-Codes und Polar-Codes erarbeitet werden. Anschließend sollen die entsprechenden Codierer und Decodierer für diese Kanalcodes in einer eigenen Software-Umgebung effizient implementiert, evaluiert und miteinander verglichen werden. Ferner sollen Verfahren für das Code-Design von Turbo, LDPC- und Polar-Codes untersucht werden, um so konkrete Verbesserungspotenziale zu bestehenden Standards bzw. Standardisierungsvorschlägen zu identifizieren.

[1] S. J. Johnson, Iterative Error Correction. New York, USA: Cambridge University Press, 2010.

[2] S. J. Johnson, Introducing Low-Density Parity-Check Codes, online available: https://citeseerx.ist.psu.edu/viewdoc/download?doi=10.1.1.165.258&rep=rep1&type=pdf

[3] J. Hagenauer, E. Offer, and L. Papke, “Iterative decoding of binary block and convolutional codes,” in IEEE Transactions on Information Theory, vol. 42, no. 2, pp. 429–445, Mar. 1996. 

Schlagworte: Spritzguss Biokunststoff Charakterisierung

Schlagworte: Faserverbund Biokunststoff Naturfaser Biocomposite VARI-Verfahren Materialcharakterisierung

Parameterstudie zur Bearbeitung von Chromoxidbeschichtungen (Cr2O3)

Ihre Aufgaben:

• Oberflächen-Charakterisierung von flammgespritzten Cr2O3 Schichten
• Versuchsplanung und Durchführung von Parameterstudien zum Laserpolieren an flammgespritzten Cr2O3 Beschichtungen
• Auswertung der Ergebnisse mit modernster Messtechnologie

Was wir bieten:

• SharedDesk Arbeitsplätze
• Junges und dynamisches Forscherteam
• Hochmoderne Arbeitsumgebung mit neuster Technologie
• Möglichkeit auf Themenvertiefung im Rahmen eines Forschungsmasters
• Mögliche HiWi-Anstellung

Parameterstudien zu Reinkupfer Entwicklung eines Mehrschichtsystemprozesses

Ihre Aufgaben:

• Funktionstest der neuen Anlagenkonfiguration -Durchführung von Parameterstudien mit Reinkupfer und Kupferlegierungen
• Optimierung des Prozessablaufes
• Auswertung der Ergebnisse mit modernster Messtechnologie
• Zusammenarbeit im agil arbeitenden Entwicklungsteam

Was wir bieten:

• SharedDesk Arbeitsplätze
• Junges und dynamisches Forscherteam
• Hochmoderne Arbeitsumgebung mit neuster Technologie
• Möglichkeit auf Themenvertiefung im Rahmen eines Forschungsmasters
• Mögliche HiWi-Anstellung