Masterstudiengang Informationssystemtechnik...4 Angewandte Numerik I 12 5 Angewandte Numerik II 14 6...

Fakultät fürIngenieurwissenschaften undInformatik

Modulhandbuch

MasterstudiengangInformationssystemtechnik

Wintersemester 2013/14

Basierend auf Rev. 1106. Letzte Änderung am 13.09.2013 um 12:48 durch vpollex. Generiert am 13.09.2013 um 14:52 Uhr.

Inhaltsverzeichnis

1 Advanced Channel Coding 5

2 Analog CMOS Circuit Design 8

3 Angewandte Diskrete Mathematik 10

4 Angewandte Numerik I 12

5 Angewandte Numerik II 14

6 Angewandte Stochastik II 16

7 Applied Information Theory 18

8 Architekturen für verteilte Internetdienste 21

9 Ausgewählte Methoden und Anwendungen in Computer Vision 23

10 Bildgebende Systeme in der Medizin 25

11 Channel Coding 27

12 Communication Systems 30

13 Communications Engineering 32

14 Compiler für Eingebettete Systeme 34

15 Compressed Sensing - Effiziente Informationserfassung 36

16 Computation in Cognitive and Neural Systems I - Introduction to Cognitive and Neural Modeling 40

17 Computation in Cognitive and Neural Systems II - Advanced Topics in Neural Modeling 42

18 Computer Vision II - Mehrbildanalyse 44

19 Cross-organizational distributed systems and Clouds 46

20 Datenkompression 48

21 Dialogue Systems 50

22 Digitale Regelungen 53

23 Echtzeitsysteme in Robotik und Regelungstechnik 55

24 Electronic System Design using C and SystemC 57

25 Embedded Security - Informationssicherheit in eingebetteten Systemen 59

26 Entwurf integrierter Systeme 63

27 Entwurf und Synthese von Digitalfiltern 66

28 Entwurfsmethodik Eingebetteter Systeme 68

29 Fahrerassistenzsysteme 70

30 Filter- und Trackingverfahren 72

31 Fortgeschrittene Konzepte der Rechnernetze 74

32 Grundlagen des Übersetzerbaus 76

2

33 Identifikation dynamischer Systeme 78

34 Individualprojekt Software Engineering und Compilerbau 80

35 Industriepraxis 82

36 Information Theory and Biology 84

37 Iterative Methods for Wireless Communications 87

38 Kommunikationsnetze 89

39 Kryptologie: Algorithmen und Methoden 91

40 Lab - Vector Network Analysis 93

41 Labor Eingebettete Systeme 95

42 Labor Softwareentwurf mit Multiparadigmen-Programmiersprachen 97

43 Masterarbeit 99

44 Methoden der Optimierung und optimalen Steuerung 100

45 Mikrowellensysteme 102

46 Mobile und Ubiquitous Computing 104

47 Mobilkommunikation 106

48 Modellbildung dynamischer Systeme 108

49 Multiagentensysteme 110

50 Multimediakommunikation 112

51 Multiuser Communications and MIMO Systems 114

52 Natural Computation - Computation in Natural Systems 116

53 Neural Networks and Pattern Classification 118

54 Nichtlineare Regelungen 120

55 Optoelectronic Devices 122

56 Praktikum Informationstechnik 124

57 Praktikum Mess- und Automatisierungstechnik 126

58 Praktikum Regelungstechnik 128

59 Praktische IT-Sicherheit 130

60 Project - Analog CMOS Circuit Design 132

61 Project - Design of Integrated Systems 134

62 Project - Dialogue Systems 136

63 Projekt - Hochautomatisiertes Fahren 138

64 Projekt Algorithmen der Echtzeitanalyse 140

65 Projekt Apollo Steuercomputer 142

66 Projekt Autonomes Fahrzeug 144

3

67 Projekt Echtzeitkommunikationssysteme 146

68 Projekt Entwicklungsmanagement eingebetteter Systeme 148

69 Projekt Middlewaresystem-Entwicklung 149

70 Projekt Middlewaresystem-Praxis 151

71 Projekt Smart Systems: Autonomous Under Water Vehicle 153

72 Radio Frequency Power Amplifier Design 155

73 Rechnerarchitektur 157

74 Rechnernetze und IT-Sicherheit für Informationssystemtechniker 159

75 Requirements Engineering 161

76 Satellite Communications and Navigation 163

77 Sicherheit in IT-Systemen 165

78 Sicherheit und Privacy in Mobilen Systemen 167

79 Systemtheorie 169

80 Theory of Digital Networks 171

81 Usability Engineering 173

82 Using the Advanced Design System (ADS) in Electronic Design 175

83 Videotechnologie 177

84 Vision in Man and Machine 180

85 Web Engineering 182

4

1 Advanced Channel Coding

Kürzel / Nummer: 8834870442

Deutscher Titel: -

Leistungspunkte: 4 ECTS

Semesterwochenstunden: 3

Sprache: Englisch

Turnus / Dauer: jedes Sommersemester / 1 Semester

Modulverantwortlicher: Prof. Dr.-Ing. Martin Bossert

Dozenten: Prof. Dr.-Ing. Georg Schmidt

Einordnung des Modulsin Studiengänge:

Elektrotechnik, M.Sc., Wahlpflichtmodul IngenieurwissenschaftenElektrotechnik, M.Sc., Wahlmodul Komunikations- und Systemtechnik

Elektrotechnik, M.Sc., Wahlmodul Automatisierungs- und Energietechnik

Elektrotechnik, M.Sc., Wahlmodul Allgemeine Elektrotechnik

Informationssystemtechnik, M.Sc., Wahlmodul

Communications Technology, M.Sc., Technisches Wahlmodul CommunicationsEngineering

Voraussetzungen(inhaltlich):

Bachelor. Linear Algebra, Probability Theory, Combinatorics, elementary GaloisTheory

Lernziele: The students can analyze, evaluate and compare coding schemes for error de-tection and error correction which are currently and in future systems used fordata transmission, data storage, and data processing. Especially different deco-ding algorithms, those based on iterative methods as well as those based onalgebraic methods can be categorized and combined.

Inhalt: The contents of the lecture can be grouped into two blocks: iterative decodingmethods and algebraic decoding methods, which are suited for different kindsof applications Iterative decoding methods are interesting for operating pointsclose to capacity in applications where codes with large block lengths can beapplied. In the lecture, two classes of iterative decoding schemes will be consi-dered. The class of Turbo Codes was introduced 1993 by C. Berrou, A. Glavieuxand P. Thitimasjshima. A Turbo Code consists of simple parallel concatenatedcomponent codes, which can efficiently be decoded by a symbol-by-symbol APosteriori Probability (s/s APP) decoder. Such an s/s APP decoder is capableof utilizing reliability information from the channel and can compute reliabilitiesfor the code symbols. After formally introducing the concept of reliabilities onthe basis of probabilities, the principle of s/s APP decoding will be explained.

5

Inhalt (Fortsetzung): After this, several tools for analyzing Turbo decoders are considered. Anotherclass of iteratively decodable codes is the class of Low Density Single ParityCheck (LDPC) codes. Such codes are either described by sparsely occupied ma-trices or by bipartite graphs. Both descriptions will be considered, and it will beexplained how LDPC codes can be constructed on the basis of these descrip-tions. After explaining how LDPC codes can be decoded iteratively, tools foranalyzing them will be considered. Algebraic decoding of Reed-Solomon (RS)codes is used in many technical data transmission and data storage systemslike hard disks, CDs, DVDs, digital video broadcasting, and many other appli-cations. Two types of decoding strategies will be considered: syndrome-baseddecoding and interpolation-based decoding. Syndrome-based techniques for de-coding Reed-Solomon codes are known for more than 30 years, and allow fordecoding errors up to half the minimum code distance. Since such methods canbe implemented very efficiently, they are applied in many algebraic error correc-ting schemes. After introducing these classical syndrome-based methods, it willbe explained how these techniques may be applied in interleaved Reed-Solomon(IRS) schemes for decoding errors beyond half the minimum code distance. In1997, M. Sudan proposed a novel algorithm for decoding RS codes, which isbased on bivariate polynomial interpolation. This algorithm can also decodeerrors beyond half the minimum code distance by creating lists of codewordsto resolve ambiguous decoding situations. Moreover, derivatives of the Sudanalgorithm are capable of using lists of symbols at their inputs. The principlesbehind such interpolation-based techniques will be considered in the last partof the lecture. It will be explained how the list decoding concept can be used fordecoding errors beyond half the minimum code distance, and how the problemof list decoding is solved by the Sudan algorithm and its derivatives.

Inhalt (Fortsetzung): In the exercise, students have the opportunity to implement selected algorithmsfrom the lecture using MATLAB under guidance of a research assistant.Topics:Iterative Decoding Methods Turbo-Codes

- A Posteriori Probability (APP) Decoding- Intrinsic and Extrinsic Information- Statistical Analysis Methods like Monte-Carlo Simulation and Exit-Chart- Ana-lysisLow Density Single Parity Check (LDPC) Codes

- Matrix and Graph Representation of LDPC Codes- Code Construction- Iterative Decoding by "Message Passing"- Statistical and Graph-Based Analysis Methods like Density Evolution and Stop-ping SetsAlgebraic Decoding Methods Syndrome-Based Techniques

- Reed-Solomon (RS) Codes- Classical Decoding Approaches like the Peterson-Gorenstein-Zierler and ForneyAlgorithms

- Interleaved Reed-Solomon (IRS) Codes and Collaborative DecodingInterpolation-Based Techniques

- Interpretation of the Decoding Problem as a Polynomial InterpolationProblem

- The Sudan Algorithm and its Derivatives- List Decoding Concepts

6

Literatur: - Roth R., Introduction to Coding Theory, Cambridge University Press, 2006- Justesen J. and Hoeholdt, T., A Course In Error Correcting Codes, EMS Pu-blishing House, 2004

- Bossert M., Channel Coding for Telecommunications, John Wiley & Sons,1999

- Blahut R. E., Algebraic Codes for Data Transmission, Cambridge UniversityPress, 2003

- MacWilliams F. J. and Sloane N. J. A., The Theory of Error-Correcting Codes,Elsevier, 1977

Grundlage für: keine Angaben

Lehrveranstaltungenund Lehrformen:

Vorlesung “Advanced Channel Coding”, 2 SWS (V) ()Übung “Advanced Channel Coding”, 1 SWS (Ü) ()

Abschätzung desArbeitsaufwands:

Präsenzzeit: 38 hVor- und Nachbereitung: 32 hSelbststudium: 50 h

Summe: 120 h

Leistungsnachweisund Prüfungen:

in der Regel mündliche Pruefung, ansonsten schriftliche Prüfung von 120 Mi-nuten Dauer

Voraussetzungen(formal):

keine

Notenbildung: Die Modulnote entspricht dem Ergebnis der Prüfung

Basierend auf Rev. 1087. Letzte Änderung am 06.08.2013 um 12:38 durch vpollex.

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2 Analog CMOS Circuit Design


Deutscher Titel: Entwurf analoger CMOS Schaltungen



Sprache: German (Summer term) / English (Winter term)

Turnus / Dauer: jedes Semester / 1 Semester

Modulverantwortlicher: Prof. Dr.-Ing. Maurits Ortmanns

Dozenten: Prof. Dr.-Ing. Maurits Ortmanns


Elektrotechnik, M.Sc., Wahlpflichtmodul IngenieurwissenschaftenElektrotechnik, M.Sc., Wahlpflichtmodul Komunikations- und SystemtechnikElektrotechnik, M.Sc., Wahlpflichtmodul MikroelektronikElektrotechnik, M.Sc., Wahlmodul Automatisierungs- und EnergietechnikInformationssystemtechnik, M.Sc., Wahlpflichtmodul (Ing)Communications Technology, M.Sc., Technisches Wahlmodul Mikroelektronik


Basic knowledge of semiconductor devices, analog circuits, control theory andsignal processing.

Lernziele: The students are able to describe the behaviour of the MOS transistor, explainits operation and to describe the impact and influence of electrical and ma-nufacturing non-idealities. They describe and analyze a transistor level circuitusing the small signal parameters and derive linearized transfer functions. Thestudents differentiate the operation and application of single stage amplifiersand use circuit techniques for gain enhancement. They adopt this to designand analyze differential amplifiers. They use advanced concepts for frequencycompensation and stablitzation. The students can compare the advantages andapplication of several multistage differential amplifier concepts, analyze anddesign those amplifiers. They use circuit simulators in order to design thesesingle stage and differential amplifiers upon a given specifiction. The studentsdescribe the origin of electronic noise, analyze simple circuits concerning noisecontribution, adopt the principle of input referred noise in amplifiers, and explainnoise reduction techniques based on design or architecture. They describe andcompare the functionality of various concepts for analog-to-digital converters.

Inhalt: - Devices and layout in MOS technology- CMOS transistor as an analog building block- Small signal equivalent model- 2nd order and short channel effects- Basic CMOS analog building blocks: current sources, cascode, common sourcegain stage

- Differential stage, telescopic amplifier, two-stage amplifier- Noise and distortion in CMOS analog circuits- Switched capacitor circuits and filters- A/D and D/A converter topologies- Sigma-Delta A/D Converter

8

Literatur: - Allen P.E., Holberg, D.R. “CMOS Analog Circuit Design”, Oxford UniversityPressl

- Baker, R.J. “CMOS Circuit Design, Layout, and Simulation”, Wiley- Razavi, B. “Design of Analog CMOS Integrated Circuits”, McGraw-Hill- Johns, D. “Analog Integrated Circuit Design”, Wiley

Grundlage für: “Basis for” / Grundlage für: “Project: Analog CMOS Circuit Design”, ElectiveModules, Master-Thesis


Vorlesung “Analog CMOS Circuit Design”, 3 SWS (V) ()Übung “Analog CMOS Circuit Design”, 1 SWS (Ü) ()


Präsenzzeit: 60 hVor- und Nachbereitung: 120 hSumme: 180 h


Course assessment: Attending the lectures and excercises, usually oral exam,otherwise written exam of 120 minutes duration


none

Notenbildung: Module mark is identical to exam mark


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3 Angewandte Diskrete Mathematik


Englischer Titel:



Sprache: Deutsch

Turnus / Dauer: jedes Wintersemester / 1 Semester

Modulverantwortlicher: Prof. Dr. Karsten Urban

Dozenten: Mathematikdozenten


Informatik, B.Sc., Wahlpflichtfach Angewandte MathematikMedieninformatik, B.Sc., Wahlpflichtfach Angewandte MathematikSoftware-Engineering, B.Sc., Wahlpflichtfach Angewandte MathematikElektrotechnik, M.Sc., Mathematik-Wahlpflichtmodul Komunikations- und Sys-temtechnikElektrotechnik, M.Sc., Mathematik-Wahlpflichtmodul Allgemeine Elektrotech-nikElektrotechnik, M.Sc., Wahlmodul Automatisierungs- und EnergietechnikInformationssystemtechnik, M.Sc., Mathematik-Wahlpflichtmodul


Analysis und Lineare Algebra

Lernziele: Die Studierenden sollendie Grundlagen der Diskreten Mathematik für Anwendungen erlernen- die mathematische Modellierung mit diskreten Strukturen beherrschen

Inhalt: - Algebraische Strukturen: Gruppen, Ringe, Körper, Algebren- Elementare Zahlentheorie, Grundlagen der Kryptographie- Endliche Körper: Galois-Felder- Grundlagen der Codierungstheorie: Graphen und Algorithmen, Lineare Optimie-rung

Literatur: - M. Aigner, Diskrete Mathematik, Vieweg- D. Jungnickel, Finite Fields, BI Wissenschaftsverlag- W. Lütkebohmert, Codierungstheorie, Vieweg- J. Buchmann, Einführung in die Kryptographie, Springer- S. Bosch, Algebra, Springer

Grundlage für: –


Vorlesung Diskrete Mathematik, 2 SWS ()Übung Diskrete Mathematik, 1 SWS ()Tutorium Diskrete Mathematik, 1 SWS, optional ()




Erreichen von 50 % der Punkte in den Ubungsaufgaben als Zulsassungsvoraus-setzung zur Klausur; schriftlichen Prüfung am Ende des Semesters

10


keine

Notenbildung: Ergebnis der schriftlichen Prüfung


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4 Angewandte Numerik I


Englischer Titel:



Sprache: Deutsch





Informatik, B.Sc., Wahlpflichtfach Angewandte MathematikMedieninformatik, B.Sc., Wahlpflichtfach Angewandte MathematikSoftware-Engineering, B.Sc., Wahlpflichtfach Angewandte MathematikInformatik, B.Sc., Anwendungsfach MathematikInformatik, M.Sc., Anwendungsfach MathematikMedieninformatik, B.Sc., Anwendungsfach MathematikMedieninformatik, M.Sc., Anwendungsfach MathematikSoftware-Engineering, B.Sc., Anwendungsfach MathematikSoftware-Engineering, M.Sc., Anwendungsfach MathematikElektrotechnik, M.Sc., Mathematik-Wahlpflichtmodul Allgemeine Elektrotech-nikElektrotechnik, M.Sc., Mathematik-Wahlpflichtmodul Automatisierungs- undEnergietechnikElektrotechnik, M.Sc., Mathematik-Wahlpflichtmodul Komunikations- und Sys-temtechnikElektrotechnik, M.Sc., Pflichtmodul MikroelektronikInformationssystemtechnik, M.Sc., Mathematik-Wahlpflichtmodul



Lernziele: Die Studierenden sollen- wesentliche Ergebnisse und Methoden der numerischen Mathematik kennen ler-nen

- die Anwendung der vorgestellten Methoden sicher beherrschen- die Voraussetzungen für Vorlesungen der Anwender erlernen- die mathematischen Grundlagen für numerische Verfahren kennen

Inhalt: - lineare Gleichungssysteme: LR-Zerlegung, Cholesky-Zerlegung,- lineare Ausgleichsprobleme: QR-Zerlegung, Givens-Rotation, Singulärwertzerle-gung,

- nichtlineare Gleichungssysteme: Bisektion, Sekantenverfahren, Fixpunktiterati-on, Newton-Verfahren,

- Interpolation,- numerische Differenziation und Integration

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Literatur: - Deuflhard, P.; Hohmann, A.: Numerische Mathematik 1 , de Gruyter Lehrbuch,2002.

- Quarteroni, A.; Sacco, R.; Saleri, F.: Numerische Mathematik 1,2 , Springer,2002.

- Bollhöfer, M., Mehrmann, V.: Numerische Mathematik , Vieweg Studium, 2004- Hanke-Bourgeois, M.: Grundlagen der Numerischen Mathematik und des Wis-senschaftlichen Rechnens , Teubner, 2002.

Grundlage für: für alle numerischen Anwendungsprobleme


Vorlesung Angewandte Numerik I, 2 SWS ()Übung Angewandte Numerik I, 1 SWS ()Tutorium Angewandte Numerik I, 1 SWS, optional ()








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5 Angewandte Numerik II


Englischer Titel:



Sprache: Deutsch





Informatik, B.Sc., Anwendungsfach MathematikInformatik, M.Sc., Anwendungsfach MathematikElektrotechnik, M.Sc., Mathematik-Wahlpflichtmodul Allgemeine Elektrotech-nikElektrotechnik, M.Sc., Mathematik-Wahlpflichtmodul Automatisierungs- undEnergietechnikElektrotechnik, M.Sc., Mathematik-Wahlpflichtmodul Komunikations- und Sys-temtechnikElektrotechnik, M.Sc., Wahlpflichtmodul MikroelektronikInformationssystemtechnik, M.Sc., Mathematik-Wahlpflichtmodul



Lernziele: Die Studierenden sollen- wesentliche Ergebnisse und Methoden der numerischen Mathematik kennen ler-nen

- die Anwendung der vorgestellten Methoden sicher beherrschen- die Voraussetzungen für Vorlesungen der Anwender erlernen- die mathematischen Grundlagen für numerische Verfahren kennen

Inhalt: - Splines- iterative Verfahren zur Lösung linearer Gleichungssysteme- Numerik gewöhnlicher Differentialgleichungen- Finite Differenzen- Einführung in Finite Elemente

Literatur: - Deuflhard, P.; Hohmann, A.: Numerische Mathematik 1 , de Gruyter Lehrbuch,2002.

- Quarteroni, A.; Sacco, R.; Saleri, F.: Numerische Mathematik 1,2 , Springer,2002.

- Bollhöfer, M., Mehrmann, V.: Numerische Mathematik , Vieweg Studium, 2004- Hanke-Bourgeois, M.: Grundlagen der Numerischen Mathematik und des Wis-senschaftlichen Rechnens , Teubner, 2002.

Grundlage für: –


Vorlesung Angewandte Numerik II, 2 SWS ()Übung Angewandte Numerik II, 1 SWS ()Tutorium Angewandte Numerik II, 1 SWS, optional ()

14








15

6 Angewandte Stochastik II


Englischer Titel:



Sprache: Deutsch


Modulverantwortlicher: Dr. Hartmut Lanzinger



Informatik, B.Sc., Anwendungsfach MathematikInformatik, M.Sc., Anwendungsfach MathematikInformatik, M.Sc., Anwendungsfach MathematikElektrotechnik, M.Sc., Mathematik-Wahlpflichtmodul Automatisierungs- undEnergietechnikElektrotechnik, M.Sc., Mathematik-Wahlpflichtmodul Allgemeine Elektrotech-nikElektrotechnik, M.Sc., Mathematik-Wahlpflichtmodul Komunikations- und Sys-temtechnikElektrotechnik, M.Sc., Wahlpflichtmodul MikroelektronikInformationssystemtechnik, M.Sc., Mathematik-Wahlpflichtmodul



Lernziele: Die Studierenden sollen- weiterführende Methoden der Stochastik und Statistik für Anwendungsproblemesicher beherrschen

- Grundverständnis mathematischer Statistik erlangen- mit statistischer Standard-Software sicher umgehen können

Inhalt: - Schätzer: Punktschätzung, Intervallschätzung- Markov-Ketten, Monte-Carlo-Verfahren- Tests: Standard-Tests, Verteilungs-Tests, Nichtparametrische Tests

Literatur: –

Grundlage für: –


Vorlesung Angewandte Stochastik II, 2 SWS ()Übung Angewandte Stochastik II, 1 SWS ()Tutorium Angewandte Stochastik II, 1 SWS, optional ()




Erreichen von 50 % der Punkte in den Übungsaufgaben als Zulsassungsvoraus-setzung zur Klausur; schriftlichen Prüfung am Ende des Semesters


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7 Applied Information Theory


Deutscher Titel: -



Sprache: Englisch



Dozenten: Prof. Dr.-Ing. Martin BossertDr.-Ing. Carolin Huppert


Elektrotechnik, M.Sc., Wahlpflichtmodul IngenieurwissenschaftenElektrotechnik, M.Sc., Wahlpflichtmodul Komunikations- und SystemtechnikElektrotechnik, M.Sc., Wahlmodul Automatisierungs- und EnergietechnikInformationssystemtechnik, M.Sc., Wahlpflichtmodul

Communications Technology, M.Sc., Technisches Wahlmodul CommunicationsEngineeringInformatik, M.Sc., Vertiefungsfach Informationstheorie


- Bachelor- Probability theory

Lernziele: Information theory provides a measure for information and describes fundamen-tal limits for communication and storage systems with respect to source coding,channel coding, muti-user communication, and cryptology. The students will beable to explain, apply and analyze lossless and lossy source coding algorithms(data compression). Furthermore, they will be able to evaluate the performancewith respect to the source coding theorem which states that Shannons uncer-tainty is the fundamental limit for compression. They can describe and analyzethe channel capacity as the fundamental limit of information which can betransmitted error free over a channel using an appropriate code with a certainrate. With this context they can categorize and evaluate channels and transmis-sion methods. For the omnipresent Gaussian noise the channel capacity can becalculated and interpreted.For basic muti-user communication scenarios (broadcast and multiple access)fundamental algorithms (Tomlinson-Harashima, superposition coding, etc.) andtheir application can be analyzed and evaluated based on the mutual informati-on. These algorithms and methods enable the sudents to analyze and categorizealso scenarios which are not treated in the module or will be developed in thefuture.The information theoretic point-of-view of cryptology enables the students tocompare, categorize, and evaluate crypto algorithms.

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Inhalt: Information theory is the basis of modern telecommunication systems. Maintopics of information theory are source coding, channel coding, multi-user com-munication systems, and cryptology. These topics are based on Shannons workon information theory, which allows to describe information with measures likeentropy and redundancy. After a short overview of the whole area of informati-on theory, we consider concepts for statistical modeling of information sourcesand derive the source coding theorem. Afterwards, important source coding al-gorithms like Huffman, Tunstall, Lempel-Ziv and Elias-Willems are described.The second part of the lecture investigates channel coding. Important proper-ties of codes and fundamental decoding strategies are explained. Moreover,we introduce possibilities for estimating the error probability and analyze themost important channel models according to the channel capacity introducedby Shannon. The Gaussian channel is very important, and therefore, describedextensively. The third part deals with aspects of multi-user communication sys-tems. We introduce several models and investigate methods that can achievethe capacity regions. Finally, we give an introduction on data encryption andsecure communication. In the projects, several information theoretic topics (e.g.,Lempel-Ziv-coding) will be investigated by means of implementation tasks.

Inhalt (Fortsetzung): Overview: Basics:- Uncertainty (entropy), mutual information- Fanos lemma, data processing lemma, information theory inequalitySource Coding:

- Shannon’s source coding theorem- Coding methods for memoryless sources: Shannon-Fano-, Huffman-, Tunstall,and arithmetic coding

- Coding for sources with memoryChannel Coding:

- Concepts of linear binary block codes- Shannon’s channel coding theorem- Random coding and error exponent- MAP (maximum a-posteriori) and ML (maximum likelihood) decoding- Bounds (Bhattacharriyya, union, etc.)- Channels and capacities: Gaussian channel, fading channelMulti-User Systems:

- Duplex transmission- MAC (multiple access) channel- BC (broadcast) channel- MIMO (multiple input multiple output) channelCryptology:

- Problem settings in cryptology- IT-securityProjects: Universal Source Coding (Lempel-Ziv-coding) and Mutual Information

Literatur: - Cover, Thomas: Elements of Information Theory, Wiley- Script 2009 (in German)- Johannesson: Informationstheorie - Grundlagen der (Tele-) Kommunikation,Addison-Wesley

Grundlage für: für Communication Engineering and Wireless


Vorlesung “Applied Information Theory”, 3 SWS (V) ()Übung “Applied Information Theory”, 2 SWS (Ü) ()Projekt “Applied Information Theory”, 1 SWS (P) ()

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Summe: 240 h


Usually oral exam, otherwise written exam of 120 minutes duration.


keine

Notenbildung: Module mark is identical to exam mark.


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8 Architekturen für verteilte Internetdienste


Englischer Titel: Architectures for Distributed Internet Services



Sprache: Deutsch


Modulverantwortlicher: Prof. Dr.-Ing. Franz J. Hauck

Dozenten: Prof. Dr.-Ing. Franz J. Hauck


Informatik, M.Sc., Kernfach Technische und Systemnahe InformatikInformatik, M.Sc., Vertiefungsfach Verteilte SystemeMedieninformatik, M.Sc., Kernfach Technische und Systemnahe InformatikMedieninformatik, M.Sc., Vertiefungsfach Mediale Netze (übergangsweise)Medieninformatik, M.Sc., Vertiefungsfach Verteilte SystemeMedieninformatik, M.Sc., Vertiefungsfach Web-TechnologienInformationssystemtechnik, M.Sc., Wahlpflichtmodul (Inf)Informatik, Lehramt, Wahlfach


Softwareprojekt, Grundlage der Rechnernetze, Web-Engineering (empfohlen)

Lernziele: Die Studierenden erfahren die grundlegenden Architekturkonzepte, Verfahrenund Mechanismen zum Aufbau von Internet-basierten Diensten. Studierendewerden in die Lage versetzt, Entscheidungen für oder gegen eine bestimmteSystemarchitektur zu fällen in Anbetracht der gewünschten Funktion und Hand-habung. Studierende, die später im Systemdesign tätig sind, erhalten Kenntnisseüber die eingesetzten Mechanismen. Gleichzeitig werden die Studierenden mitaktuellen Systemen in praktischen Übungen vertraut gemacht.

Inhalt: Das Modul vermittelt verschiedene Architekturkonzepte für Internet-basierteDienste. Ein Schwerpunkt sind Dienste für den Web-basierten Zugriff. Ver-schiedene Ausführungskonzepte wie Servlets, JSP, Enterprise Java Beans undverwandte Techniken werden betrachtet. Ein weiterer Schwerpunkt liegt aufmaschinell genutzten Diensten z.B. mit Hilfe von Web-Service-Technologien,Peer-to-peer-Systemen oder Grid-Systemen.

Literatur: - keine

Grundlage für: –


Vorlesung Architekturen für verteilte Internetdienste, 3 SWS (Prof. Dr.-Ing.Franz J. Hauck)Übung Architekturen für verteilte Internetdienste, 1 SWS (N.N.)




mündliche (bei vielen Teilnehmern schriftliche) Prüfung am Ende des Semesters

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Keine

Notenbildung: Die Modulnote ergibt sich aus der Modulprüfung. Bei erfolgreicher Teilnahmean den Übungen wird dem Studierenden ein Notenbonus gemäß §13 (5) derfachspezifischen Prüfungsordnung Informatik/Medieninformatik/Software Engi-neering gewährt.


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9 Ausgewählte Methoden und Anwendungen in Computer Vision


Englischer Titel: Selected Methods and Applications in Computer Vision



Sprache: Deutsch/Englisch

Turnus / Dauer: sporadisch (Sommersemester) / 1 Semester

Modulverantwortlicher: Prof. Dr.Heiko Neumann

Dozenten: Prof. Dr. Heiko Neumann


Informatik, M.Sc., Vertiefungsfach Computer VisionMedieninformatik, B.Sc., Anwendungsfach Computer VisionMedieninformatik, M.Sc., Vertiefungsfach Computer VisionMedieninformatik, M.Sc., Anwendungsfach Computer VisionInformationssystemtechnik, M.Sc., Wahlpflichtmodul


Keine, Computer Vision I (oder ähnliche Veranstaltung) ist von Vorteil

Lernziele: Die Studierenden erwerben vertiefte Kenntnisse im Bereich der Analyse von Bil-dern und Bildfolgen (Fachkompetenzen). Dabei werden zu verschiedenen The-menbereichen Grundlagen, Technologien und fortschrittliche Methoden vorge-stellt. Für verschiedene Anwendungsfragen werden unterschiedliche Algorithmenund Verfahren zur Auswertung und Analyse von Ergebnissen vorgestellt und dis-kutiert. Es werden Fertigkeiten zur Realisierung verschiedener Algorithmen undOptimierungsmethoden vermittelt (Methodenkompetenz).

Inhalt: - Geometrical and Optical Issues of Image Acquisition- Scale-Spaces and Image Filtering- Contour-Based Grouping- Optimization Methods in Segmentation- Form and Object Recognition - Issues and Approaches- Form and Object Recognition - Features, Neural Networks, and Evaluation- Object Recognition - 3D Models and View-Based Approaches- Action and Activity Recognition I- Action and Activity Recognition II

Literatur: Folgende Literatur hat Referenzcharakter für dieses Modul. Angaben zu spezi-eller und vertiefender Literatur erfolgen zu Beginn der Veranstaltung:

- E. Trucco, A. Verri: Introductory Techniques for 3-D Computer Vision. PrenticeHall, 1998

- D.A. Forsyth, J. Ponce: Computer Vision - A Modern Approach. Pearson Edu-cation Int’l, 2003

- R. Szeliski: Computer Vision. Springer, 2011

Grundlage für: –

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Vorlesung Ausgewählte Methoden und Anwendungen in Computer Visio, 2 SWS(Prof. Heiko Neumann)Übung Ausgewählte Methoden und Anwendungen in Computer Visio, 1 SWS(Dipl.-Inform. Stephan Tschechne)In der Vorlesung werden Inhalte mittels digitaler Folienmaterialien vermitteltund anhand von Tafelskizzen detailliert. Die Übungen werden begleitend zuden Vorlesungsinhalten gestaltet und beinhalten primär praktische Aufgabenzur Vertiefung der Inhalte.


Präsenzzeit: (Vorlesung) 45 hVor- und Nachbereitung: 75 hSumme: 120 h


Die Modulprüfung erfolgt mündlich.


Keine



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10 Bildgebende Systeme in der Medizin

Kürzel / Nummer: 88348?????

Englischer Titel: -



Sprache: deutsch


Modulverantwortlicher: Prof. Dr. Volker Rasche

Dozenten: Prof. Dr. Volker Rasche


Elektrotechnik, M.Sc., Wahlpflichtmodul IngenieurwissenschaftenElektrotechnik, M.Sc., Wahlmodul Komunikations- und SystemtechnikElektrotechnik, M.Sc., Wahlmodul Automatisierungs- und EnergietechnikElektrotechnik, M.Sc., Wahlmodul Allgemeine ElektrotechnikInformationssystemtechnik, M.Sc., WahlmodulInformatik, M.Sc., Anwendungsfach Medizin


Die Vorlesung steht prinzipiell allen interessierten Studenten offen. Vorteilhaftsind Vorkenntnisse in Systemtheorie und Signalverarbeitung.

Lernziele: Verständnis der physikalischen Grundprinzipien, der technischen Realisierungund der notwendige Signalverarbeitung der verschiedenen bildgebenden Moda-litäten

Inhalt: Für die modern Diagnostik und Therapie sind moderne sogenannte "bildge-bende Verfahrenïm heutigen medizinischen Alltag unverzichtbar. Es kommenverschiedenste physikalische Prinzipien zum Einsatz, um Informationen sowohlüber die Morphologie als auch über die Funktion des menschlichen Körperszu generieren. Ziel der Vorlesung ist es eine Einführung in die verschiedenenAnsätze im heutigen klinischen Alltag zu geben. Im Rahmen der Vorlesungwerden kurz die physikalischen Grundprinzipien der verschiedenen Techniken,zugehörige Signalverarbeitungsaspekte, die prinzipielle Systemarchitektur unddie klinische Applikation erläutert. Der Schwerpunkt innerhalb der Vorlesungwird auf die Röntgenbasierte Bildgebung, die Bildgebung mittels Kernspinreso-nanztomographie, der Bildgebung mittels Ultraschall und der nuklearen Bildge-bung liegen. Neben der Vorlesung wird den Studenten die Möglichkeit gebotendie diagnostischen Geräte im klinischen Einsatz zu erleben und am Beispiel derKernspintomographie selbstständig Messungen durchzuführen und anschließenddie Daten auszuwerten.Im Detail behandelte Verfahren:

- Röntgenbasierte Bildgebung- Magnetresonanztomographie- Nuklearmedizinische Bildgebung- Ultraschall

Literatur: - Olaf Dössel, Bildgebende Verfahren in der Medizin: Von der Technik zur medi-zinischen Anwendung. ISBN-10: 3540660143

- Heinz Morneburg, Bildgebende Systeme für die medizinische Diagnostik:Röntgendiagnostik und Angiographie/ Computertomographie/ Nuklearmedi-zin/ Magnetresonanztomographie/ Sonographie/ Integrierte Informationssyste-me. ISBN-10: 3895780022

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Vorlesung “Bildgebende Systeme in der Medizin”, 2 SWS ()Übung “Bildgebende Systeme in der Medizin”, 1 SWS ()



Summe: 180 h


In der Regel mündliche Prüfung, ansonsten 120 minütige Klausur.


Notenbildung: Anhand des Ergebnisses der mündlichen Prüfung bzw. des Klausurergebnisses.


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11 Channel Coding


Deutscher Titel: Kanalcodierung



Sprache: Englisch



Dozenten: Prof. Dr.-Ing. Martin Bossert


Elektrotechnik, M.Sc., Wahlpflichtmodul IngenieurwissenschaftenElektrotechnik, M.Sc., Wahlpflichtmodul Komunikations- und SystemtechnikElektrotechnik, M.Sc., Wahlmodul Automatisierungs- und EnergietechnikInformationssystemtechnik, M.Sc., WahlpflichtmodulCommunications Technology, M.Sc., Pflichtmodul Communications Enginee-ringInformatik, M.Sc., Vertiefungsfach Informationstheorie


Bachelor

Lernziele: Forward error detection and correction are part of any system for transmissionand storage of information in order to protect the information against distur-bances during transmission or write/read processes. The students will be ableto order, identify, and design block- and convolutional codes as well as codedmodulation. Codes with arbitray parameters - within the fundamental limits -can be composed and rated with generator and parity check matrices and po-lynomials. They can list, apply, and evaluate (hard, soft, iterative) decodingalgorithms for binary and non binary block codes and for convolutional codes.Further, they can explain the fundamental theory and are able to analyze, cate-gorize, and evaluate the majority of code constructions and decoding algorithmsalso the ones which are not explicitly treated in this modul and the ones whichwill be developed in the future. The students can explain fundamental limitsof code parameters and decoding and can create their own code constructionsand examine and compare them and their decoding.

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Inhalt: Channel coding has become an essential part in communication and storagesystems. Block and convolutional codes are used in all digital standards. Theaim of channel coding is to protect the information against disturbances duringtransmission or write/read processes. Thereby redundancy is added for errordetection and for error correction. This course is about basic concepts in channelcoding and gives an introduction to the more advanced methods of codedmodulation. Lecture topics:

- Linear block-codes– Generator and parity-check matrix– Cosets– Principles of decoding– Hamming codes– Bounds for code parameters (Hamming-, Singleton-, Gilbert-Varshamov-Bounds)– Trellis representation of block-codes– Plotkin construction, Reed-Muller (RM) codes (relationship to binary PN- andWalsh-Hadamard sequences)– APP and ML decoding (sequence and symbol based)

Inhalt (Fortsetzung): - Algebraic coding– Prime fields, primitive elements, component- and exponent representation– Reed-Solomon (RS) codes as cyclic codes with generator- and check-polynomials– Algebraic error and erasure correction with the Euclidean algorithm– BCH codes (as subfield subcodes of RS codes)– The perfect Golay-code as non-primitive BCH-code– Decoding of algebraic codes (key equation, Euclidean- and Berlekamp-Masseyalgorithm)

- Convolutional codes– Algebraic properties– State Diagram– Trellis representation– Error correction capabilities of convolutional codes– Viterbi- and BCJR algorithm (flow in graphs)

- Further coding and decoding techniques– LDPC codes– Permutations-, Majority- and Information-Set decoding– Dorsch algorithm (ordered statistics decoding)– Parallel (Turbo)- and serial concatenated codes and their iterative decoding

- Introduction to generalized code concatenation and coded modulation- Project orientated Lab: LDPC, RS decoding, RM-codes

Literatur: - Martin Bossert: Channel Coding for Telecommunications, Wiley & Sons, 1999- Martin Bossert: Kanalcodierung, Teubner, 1998- Johannesson, Zigangirov: Fundamentals of Convolutional Coding , IEEE Press



Vorlesung “Channel Coding”, 3 SWS (V) ()Übung “Channel Coding”, 2 SWS (Ü) ()Projekt “Channel Coding”, 1 SWS (P) ()



Summe: 240 h

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Usually oral exam, otherwise written exam of 120 minutes duration.


keine



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12 Communication Systems


Deutscher Titel: -



Sprache: Englisch



Dozenten: Dr. Hans-Joachim Dreßler








Bachelor

Lernziele: Understanding the- characteristics of the mobile radio channel and related transmission techniques,- network and protocol architecture, basic protocol procedures, physical layer,performance as well as network planning of mobile radio systems

- principles of OFDM based broadband systems.

Inhalt: Communication systems play a major role in the modern society. Since the1990ies especially wireless communications is of increasing interest worldwide.For the definition of such systems lots of aspects need to be taken into Con-sideration. Among others frequency band allocation, efficient use of radio andnetwork resources, number of sites required to provide radio coverage, targeteduser service characteristics like maximum bit rate and quality and last but notleast cost of implementation. After a short presentation of the wireless commu-nications history the characteristics of the terrestrial mobile radio channel areintroduced followed by an overview of basic transmission techniques over suchchannels. The second part deals with the TDMA based GSM standard. Therole of the network elements being part of the overall network architecture andthe services available to the users are introduced. Mobility and security aspects,protocol architecture, signalling procedures are further topics. Lower layer spe-cification and related performance which form the basis for cell planning arediscussed in detail. In the third part the UMTS standard which is based onWCDMA is explained. The presentation follows a similar structure as comparedto the GSM presentation which allows comparison of both systems.

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Inhalt (Fortsetzung): OFDM is the next topic and it will become evident why it is of special interest inthe case of broadband transmission over dispersive multipath channels. Finallya brief look to market figures concludes the course, thereby demonstrating thehuge potential behind the mobile radio market.

Literatur: - Walke: Mobile Radio Networks, John Wiley & Sons, 1999- ETSI Recommendations for GSM-Standard, www.etsi.org- Eberspächer, Vögel, Bettstetter: GSM, Global System for Mobile Communica-tion, Teubner, 2001

- Holma, Toskala: WCDMA for UMTS, Wiley, 2006- Holma, Toskala: HSDPA/HSUPA for UMTS. High Speed Radio Access for Mo-bile Communications, John Wiley & Sons, 2006

- Holma, Toskala: WCDMA for UMTS - HSPA Evolution and LTE, John Wiley& Sons, 2007

- Holma, Toskala: LTE for UMTS - OFDMA and SC-FDMA Based Radio Access,John Wiley & Sons, 2009

- Holma, Toskala: LTE for UMTS - Evolution to LTE Advanced, John Wiley &Sons, 2011

- Bossert: Channel Coding for Telecommunications, John Wiley& Sons, 1999- Tse, Viswanath: Fundamentals of Wireless Communications, Cambridge Univer-sity Press, 2005

- Dahlmann, Parkvall, Sköld, Beming: 3G Evolution, HSPA and LTE for MobileBroadband, Academic Press, 2007

- 3GPP Recommendations, http://www.3gpp.org/specs/numbering.htm- 3GPP Recommendations for UMTS Long Term Evolution (Evolved UTRAaspects), http://www.3gpp.org/ftp/Specs/html-info/36-series.htm

- CPRI (Common Public Radio Interface), http://www.cpri.info- Ramaswami, Sivarajan and Sasaki: Optical Networks: A Practical Perspective,Morgan Kaufmann Publishers, Elsevier, 2009

- Chris Johnson, Long Term Evolution in Bullets, 2nd edition, 2012, www.lte-bullets.com



Vorlesung “Communication Systems”, 2 SWS (V) ()Übung “Communication Systems”, 1 SWS (Ü) ()



Summe: 120 h


Usually written exam of 120 minutes duration, otherwise oral exam


keine



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13 Communications Engineering


Deutscher Titel: Nachrichtentechnik



Sprache: Englisch


Modulverantwortlicher: Prof. Dr.-Ing. Robert Fischer

Dozenten: Prof. Dr.-Ing. Robert FischerDr. Werner Teich


Elektrotechnik, M.Sc., Wahlpflichtmodul IngenieurwissenschaftenElektrotechnik, M.Sc., Wahlpflichtmodul Allgemeine ElektrotechnikElektrotechnik, M.Sc., Pflichtmodul Komunikations- und SystemtechnikElektrotechnik, M.Sc., Wahlmodul Automatisierungs- und EnergietechnikInformationssystemtechnik, M.Sc., WahlpflichtmodulCommunications Technology, M.Sc., Pflichtmodul


- signals and systems (discrete and continuous-time signals and systems)- fundamentals of random variables and random processes- fundamentals of communications (analog and digital transmission)

Lernziele: The students will be able to assess, compare, and design state-of-the-art digitalcommunication schemes. They can operate with equivalent complex basebandsignals and systems and appraise the action of system on stochastic processes.Digital pulse amplitude modulation and its variants can be explained and de-vised. The representation of signals in a signal space can be formulated andapplied for designing optimum receivers. Coherent and non-coherent approa-ches can be discriminated. Digital modulation formats can be assessed in thepower-bandwidth plane. The students will identify and characterize the actionof distorting channels and are able to design and evaluate suitable equalizers.The concepts of single- and multi-carrier tranmission can be explained, justifiedand synthesized for new applications.

Inhalt: - Introduction- Equivalent complex baseband- Fundamentals of digital communications / digital pulse amplitude modulation(PAM)

- Variants of PAM transmission (CAP, MSK, GMSK) / non-coherent transmission- Signal space representation- FSK, CPM- Channel models and digital transmission over dispersive channels- Orthogonal frequency-division multiplexing- Multiple-input/multiple-output systems

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Literatur: - J.G. Proakis: Digital Communications. McGraw Hill, 5th ed., 2008- S. Haykin, M. Moher: Communications Systems. John Wiley & Sons, 5th ed.2009.

- K.D. Kammeyer,: Nachrichtenübertragung. Teubner-Verlag, 4. Aufl., 2011.- J.R. Ohm, H.D. Lüke: Signalübertragung, Grundlagen der digitalen und analo-gen Nachrichtenübertragungssysteme. Springer-Verlag, 8. Auflage, 2002.

- J. Lindner: Informationsübertragung, Grundlagen der Kommunikationstechnik.Springer-Verlag, 2004.

Grundlage für:Multuser Communications and MIMO SystemsIterative Methods for Wireless Communications


Vorlesung “Communications Engineering”, 4 SWS (V) ()Übung “Communications Engineering”, 2 SWS (Ü) ()Labor “Communications Engineering”, 2 SWS (P) ()



Summe: 300 h


Usually written exam of 120 minutes, otherwise oral exam; successful participa-tion at the lab course is prerquiste for the exam




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14 Compiler für Eingebettete Systeme


Englischer Titel: Compilers for Embedded Systems



Sprache: Deutsch


Modulverantwortlicher: Prof. Dr. Heiko Falk

Dozenten: Prof. Dr. Heiko Falk


Informatik, M.Sc., Kernfach Technische und Systemnahe InformatikInformatik, M.Sc., Vertiefungsfach Eingebettete SystemeMedieninformatik, M.Sc., Kernfach Technische und Systemnahe InformatikMedieninformatik, M.Sc., Vertiefungsfach Eingebettete SystemeElektrotechnik, M.Sc., Wahlpflichtmodul MikroelektronikInformationssystemtechnik, M.Sc., WahlpflichtmodulInformatik, Lehramt, Wahlpflichtmodul


Kenntnisse der Eingebetteten Systeme und des Compilerbaus, wie sie im Rah-men der Module „Entwurfsmethodik eingebetteter Systeme“ und „Grundlagendes Übersetzerbaus“ vermittelt werden, sind von Vorteil. Die relevanten Grund-lagen werden für Quereinsteiger jedoch genügend rekapituliert.Kenntnisse in C/C++-Programmierung sind für die Übungen von Vorteil.

Lernziele: Die Bedeutung Eingebetteter Systeme steigt von Jahr zu Jahr. Innerhalb Ein-gebetteter Systeme steigt der Software-Anteil, der auf Prozessoren ausgeführtwird, aufgrund geringerer Kosten und höherer Flexibilität ebenso kontinuier-lich. Wegen der besonderen Einsatzgebiete Eingebetteter Systeme kommen hierhochgradig spezialisierte Prozessoren zum Einsatz, die applikationsspezifisch aufihr jeweiliges Einsatzgebiet ausgerichtet sind. Diese hochgradig spezialisiertenProzessoren stellen hohe Anforderungen an einen Compiler, der Code von hoherQualität generieren soll. Nach erfolgreichem Besuch der Veranstaltung sind dieStudierenden in der Lage,

- Struktur und Aufbau derartiger Compiler aufzuzeigen,- interne Zwischendarstellungen auf verschiedenen Abstraktionsniveaus zu unter-scheiden und zu erklären, und

- Probleme und Optimierungen in allen Compilerphasen zu beurteilen.Wegen der hohen Anforderungen an Compiler für Eingebettete Systeme sindeffektive Optimierungen unerlässlich. Die Studierenden lernen insbes.,

- welche Arten von Optimierungen es auf Quellcode-Niveau gibt,- wie die Übersetzung von der Quellsprache nach Assembler abläuft,- welche Arten von Optimierungen auf Assembler-Niveau durchzuführen sind,- wie die Registerallokation vonstatten geht, und- wie Speicherhierarchien effizient ausgenutzt werden.Da Compiler für Eingebettete Systeme oft verschiedene Zielfunktionen optimie-ren sollen (z.B. durchschnittliche oder worst-case Laufzeit, Energieverbrauch,Code-Größe), lernen die Studierenden den Einfluss von Optimierungen auf die-se verschiedenen Zielfunktionen zu beurteilen.Während der Übungen erwerben die Studierenden die Fähigkeit, einen funktio-nierenden Compiler mitsamt Optimierungen zu implementieren.

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Inhalt: - Einordnung und Motivation- Compiler für Eingebettete Systeme - Anforderungen und Abhängigkeiten- Interner Aufbau von Compilern- Prepass-Optimierungen- HIR Optimierungen und Transformationen- Instruktionsauswahl- LIR Optimierungen und Transformationen- Registerallokation- Compiler für sicherheitskritische Echtzeitsysteme- Ausblick

Literatur: - P. Marwedel. Eingebettete Systeme. Springer, 2007.- S. S. Muchnick. Advanced Compiler Design and Implementation. Morgan Kauf-mann, 1997.

- A. W. Appel. Modern compiler implementation in C. Oxford University Press,1998.

Grundlage für: Masterarbeiten in den Bereichen des Entwurfs Eingebetteter Systeme und Com-pilerbau


Vorlesung Compiler für Eingebettete Systeme, 3 SWS (Prof. Dr. Heiko Falk)Übung Compiler für Eingebettete Systeme, 1 SWS (Dipl.-Inf. Nicolas Roeser)




Die Modulprüfung erfolgt mündlich oder schriftlich, abhängig von der Teilneh-merzahl. Der genaue Prüfungsmodus wird zu Beginn der Veranstaltung bekanntgegeben.


Die Anmeldung zur Modulprüfung setzt keinen Leistungsnachweis voraus.

Notenbildung: Die Modulnote ergibt sich aus der Modulprüfung.

Basierend auf Rev. 1060. Letzte Änderung am 24.07.2013 um 12:28 durch heiberger.

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15 Compressed Sensing - Effiziente Informationserfassung


Deutscher Titel: -



Sprache: Deutsch


Modulverantwortlicher: Dr. Dejan Lazich

Dozenten: Dr. Dejan Lazich





Informationssystemtechnik, M.Sc., WahlmodulCommunications Technology, M.Sc., WahlmodulMedieninformatik, M.Sc., Wahlmodul


Grundkenntnisse in Signalverarbeitung und Systemtheorie Grundkenntnisse inLinearer Algebra, Wahrscheinlichkeitstheorie und Statistik

Lernziele: Im Rahmen dieser Vorlesung werden die Studenten in die Lage versetzt ein neu-es und vielversprechendes Gebiet der Informationsverarbeitung, mit einer an-spruchsvollen Betrachtungsweise einfach und verständlich darzustellen. Dabeiwerden die Studenten das Verfahren mit konventionellen Systemen vergleichen.Das zugrundeliegende Konzept von Compressed Sensing, welches auf unter-bestimmte lineare Gleichungssysteme beruht, kann von den Studenten nachBesuch dieser Vorlesung detailliert analysiert und diskutiert werden. Ebenso,werden die Studenten die wichtigsten Rekonstruktionsalgorithmen implementie-ren und nach verschiedenen Kriterien vergleichen können. Durch die Vorlesungwird es den Studenten ermöglicht komplexe Optimierungsansätze in höherenDimensionen geometrisch zu interpretieren und damit werden sie in die Lageversetzt auch eigene Ansätze zu synthetisieren. Zudem können eine Vielzahl vonAnwendungsmöglichkeiten von Compressed Sensing durch die Studenten erläu-tert und neue Einsatzgebiete erkannt werden. Die Studenten werden befähigt,mit der sehr fachspezifischen Literatur umzugehen und diese in den passendenKontext einzuordnen.

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Inhalt: Vor einigen Jahren entstand ein vielversprechendes Gebiet der Informations-verarbeitung, das sogenannte Compressed Sensing, welches einen alternativenAnsatz zur konventionellen Bildaufnahme und Kompression ermöglichte. DiesesGebiet ist auch unter dem Namen Compressive Sampling bekannt geworden,da es unter bestimmten Voraussetzungen eine verlustfreie Signalabtastung mitAbtastraten weit unter der Nyquist-Grenze erlaubt, was erhebliche Gewinne beider Erfassung und Kornpression von Information bringt. Allerdings ist die Signal-rekonstruktion aufwändiger als bei der klassischen Abtastung. Statt mit einfa-chen Techniken wie z. B. Tiefpassfilterung, wird bei Cornpressed Sensing dieSignalrekonstruktion mittels Optimierungsmethoden bezüglich der sogenanntenL1-Metrik durchgeführt. Der Einsatz von solchen Optimierungsmethoden hatsich inzwischen explosionsartig in den unterschiedlichsten Bereichen der Infor-mationsverarbeitung ausgebreitet.

Inhalt (Fortsetzung): Beispielsweise existieren zur Aufnahme und gleichzeitigen Kompression von zwei-und dreidimensionalen Bildern allgemein, seien sie mit Licht, Radar oder ande-ren Wellen aufgenommen, bereits zahlreiche theoretische und praktische Er-gebnisse. Auch in anderen Gebieten wie z. B. bei der Analyse sogenannterDNA-Microarrays, die eine parallele Analyse von in geringer Menge vorliegen-dem biologischen Probenmaterial erlaubt, ist die Anwendung von Methodendes Compressed Sensing schon vorgeschlagen worden. Leider sind die Grundla-gen des Compressed Sensing nicht leicht aus der wissenschaftlichen Literaturzu ersehen. Hier mischen sich verschiedene Aspekte und spezifische Sprachenunterschiedlichster mathematischer Gebiete, wie etwa hochdimensionale Geome-trie der Euklidischen- und Banach-Räume, Zufallsmatrizen, lineare und konvexeOptimierung, harmonische Analyse, und Kombinatorik. Diese äußerst anspruchs-volle Betrachtungsweise von Compressed Sensing wird in dieser Vorlesung mög-lichst einfach, anschaulich und anwendungsorientiert für Ingenieure aufbereitet.Das zugrundeliegende Prinzip des neuen Forschungsgebietes die Suche (mittelsOptimierungsmethoden) nach spezifischen Lösungen von unvollständigen (un-terbestimmten) linearen Gleichungssystemen wird systematisch erklärt. BeimEinsatz dieser linearen Optimierungsmethoden im Bereich der Kanalcodierungwurden kürzlich überraschend gute Ergebnisse berichtet. Diese Ergebnisse sowiedie Perspektiven des Ansatzes werden in der Vorlesung ebenfalls diskutiert.

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Inhalt (Fortsetzung): Die wichtigsten Themen der Vorlesung umfassen:

- Grundlagen der mehrdimensionalen Euklidischen Geometrie: lineare Räume undPolytope

- Rekapitulation der notwendigen Begriffe aus der linearen Algebra- Geometrische Interpretation von linearen Gleichungssystemen- Grundzüge der Funktionalanalysis: Algebraische Strukturen, Lineare Operatoren,Normierte Räume, Banach-Räume, Innerprodukträume, Funktion- und Integral-transformationen

- Rekapitulation der Fourier-Analyse und anderen anwendungswichtigen Integral-transformationen

- Shannon-Nyquist Abtasttheorem- Allgemeine Abtastung von wert- und zeitkontinuierlichen Signalen- Compressed Sensing - effiziente Erfassung von wert- und zeitkontinuierlichen(Abtastung mit Kompression) oder zeitdiskreten (nur Kompression) Signalen

- Einfache Erklärung der Prinzipien von Compressed Sensing mittels Begriffen dermehrdimensionalen Euklidischen Geometrie

- Theoretische Grenzen von Compressed Sensing- Robustheit von Compressed Sensing- Rekapitulation der Optimierungsmethoden lineare und konvexe Programmie-rung

- Arten der Rekonstruktion-Algorithmen mit Optimierungsmethoden in Compres-sed Sensing

- Praktischer Einsatz von Compressed Sensing in Analog/Digital Wandlern- Praktischer Einsatz von Compressed Sensing in der Bildverarbeitung - Ein-Pixel-Kamera

- Einsatz von Compressed Sensing in der Kanalcodierung- Compressed Sensing bei DNA-Mikro-Arrays für biologische Experimente- Perspektiven von Compressed Sensing: Verbindung mit Kolmogorovs Superpo-sition Theorem - Grundlage für effiziente Erfassung von wert- und zeitkontinu-ierlichen Signalen mit mehr als drei Argumenten

Literatur: Es existiert bis dato noch kein einführendes Lehrbuch oder Skript zum ThemaCompressed Sensing. Daher werden, neben die Vorlesungsfolien, Übersichtsarti-kel empfohlen:

- Mehrere Übersichtsartikel aus dem IEEE Signal Processing Magazine (Speciallssue on Compressive Sampling), March 2008.

- Web-Seite für Compressed Sensing: http://dsp.rice.edu/cs

Grundlage für: Master-Arbeit


Vorlesung “Compressed Sensing - Effiziente Informationserfassung”, 2 SWS (V)()Übung “Compressed Sensing - Effiziente Informationserfassung”, 1 SWS (Ü) ()



Summe: 150 h


In der Regelmündliche Prüfung von 30 Minuten Dauer


Notenbildung: Anhand der Ergebnisse der mündlichen Prüfung

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16 Computation in Cognitive and Neural Systems I - Introduction toCognitive and Neural Modeling


Englischer Titel: Computation in Cognitive and Neural Systems I - Introduction to Cognitive andNeural Modeling




Turnus / Dauer: sporadisch (Wintersemester) / 1 Semester

Modulverantwortlicher: Prof. Heiko Neumann

Dozenten: Prof. Heiko Neumann


Informatik, M.Sc., Kernfach Theoretische und Mathematische Methoden derInformatikInformatik, M.Sc., Vertiefungsfach Computer VisionMedieninformatik, M.Sc., Kernfach Theoretische und Mathematische Methodender InformatikMedieninformatik, M.Sc., Vertiefungsfach Computer VisionInformationssystemtechnik, M.Sc., Wahlpflichtmodul


Grundlegende mathematische Kenntnissel

Lernziele: Die Studierenden erwerben Kenntnisse über die Mechanismen der Informati-onsverarbeitung in biologischen und kognitiven Systemen sowie allgemein überPrinzipien der Modellierung (Fachkompetenzen). Dabei werden die Teilnehmerin die Lage versetzt, physikalische Vorgänge mathematisch zu modellieren undmittels geeigneter Werkzeuge zu analysieren. Für die Untersuchung dynami-scher, insbesondere nicht-linearer, Vorgänge werden numerische Simulationsme-thoden vorgestellt. Methoden zur mathematischen Analyse auf verschiedenenAbstraktionsebenen werden diskutiert. Studierende sind in der Lage, komplexe(kognitive) Systeme zu analysieren, Modelle zu entwickeln und zu simulieren(Methodenkompetenzen).

Inhalt: - Introduction - Modeling and concepts- Mathematical tools- Mathematical modeling of physical systems- Modeling approaches to cognition- Neuroscience Basics- Numerical methods- Linear dynamical systems I - Dynamic behavior and algebraic solutions- Neuroscience basics - Brain organization and the visual system- Linear dynamical systems II - Transformations and control- Non-linear dynamical systems and control- Neuron models - State dynamics and computation- Examples of computational models

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- S. Lewandowsky, S. Farrell: Computational Modeling in Cognition - Principlesand Practice. SAGE, 2011

- R. Sun (ed.): The Cambridge Handbook of Computational Psychology. Cam-bridge Univ. Press, 2008

- P.S. Churchland, T.J. Sejnowski: The Computational Brain. MIT Press, 1999- D.H. Ballard: An Introduction to Natural Computation. MIT Press, 1997- S. Sastry: Nonlinear Systems - Analysis, Stability, and Control. Springer, 1999

Grundlage für: –


Vorlesung (3 SWS) (Prof. Heiko Neumann)Übung (1 SWS) (Prof. Heiko Neumann)In der Vorlesung werden Inhalte mittels digitaler Folienmaterialien vermitteltund anhand von Tafelskizzen detailliert. Die Übungen werden begleitend zuden Vorlesungsinhalten gestaltet und beinhalten primär praktische Aufgabenzur Vertiefung der Inhalte.




Es findet eine Modulprüfung für die Vorlesung statt, die erfolgreiche Bearbei-tung der Übungsaufgaben wird als Lernfortschrittskontrolle protokolliert. DasErreichen einer Mindestanzahl an Punkten erzielt einen Notenbonus, der das Er-gebnis der Prüfung bis zur nächst besseren Zwischennote anhebt (die genauenModalitäten hierzu werden zu Beginn der Veranstaltung mitgeteilt). Die Mo-dulprüfung (über die Inhalte von Vorlesung und Übungen) erfolgt in der Regelmündlich.


Keine



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17 Computation in Cognitive and Neural Systems II - Advanced Topics inNeural Modeling


Englischer Titel: Computation in Cognitive and Neural Systems II - Advanced Topics in NeuralModeling





Modulverantwortlicher: Prof. Heiko Neumann

Dozenten: Prof. Heiko Neumann


Informatik, M.Sc., Kernfach Theoretische und Mathematische Methoden derInformatikInformatik, M.Sc., Vertiefungsfach Computer VisionMedieninformatik, M.Sc., Kernfach Theoretische und Mathematische Methodender InformatikMedieninformatik, M.Sc., Vertiefungsfach Computer VisionInformationssystemtechnik, M.Sc., Wahlpflichtmodul


Grundlegende mathematische Kenntnisse, Computation in Cognitive and NeuralSystems I oder Einführung in die Neuroinformatik (oder ähnliche Veranstaltung)ist von Vorteil

Lernziele: Die Studierenden erwerben vertiefende Kenntnisse über die Mechanismen derInformationsverarbeitung in biologischen und kognitiven Systemen (Fachkom-petenzen). Dabei werden die Teilnehmer in die Lage versetzt, physikalischeVorgänge mathematisch zu modellieren und mittels geeigneter Werkzeuge zuanalysieren. Es werden weiterführende Methoden zur mathematischen Analy-se von dynamischen kognitiven Sytemen auf verschiedenen Abstraktionsebenendiskutiert. Studierende sind in der Lage, komplexe (kognitive) Systeme zu ana-lysieren, Modelle zu entwickeln und zu simulieren (Methodenkompetenzen).

Inhalt: - Cognitive and neural systems - Review of methods and mechanisms- Circuits, networks, and systems- Neural coding principles and analysis- Neural networks, neural fields, and dynamic properties- Neural models in vision- Behavioral models- Stability and bifurcations- Unsupervised learning and memory- Reinforcement learning and cognitive control


- H.R. Wilson: Spikes, Decisions, and Actions. Oxford Univ. Press, 1999/2005- P.S. Churchland, T.J. Sejnowski: The Computational Brain. MIT Press, 1999- E.M. Izhikevich: Dynamical Systems in Neuroscience: The Geometry of Excita-bility and Bursting. MIT Press, 2005

Grundlage für: –

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Vorlesung (2 SWS) (Prof. Heiko Neumann)Übung (2 SWS) (N.N.)In der Vorlesung werden Inhalte mittels digitaler Folienmaterialien vermitteltund anhand von Tafelskizzen detailliert. Die Übungen werden begleitend zuden Vorlesungsinhalten gestaltet und beinhalten primär praktische Aufgabenzur Vertiefung der Inhalte.






Keine



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18 Computer Vision II - Mehrbildanalyse


Englischer Titel: Computer Vision II



Sprache: Deutsch


Modulverantwortlicher: Prof. Dr. Heiko Neumann



Informatik, M.Sc., Kernfach Praktische und Angewandte InformatikInformatik, M.Sc., Vertiefungsfach Computer VisionMedieninformatik, M.Sc., Kernfach Praktische und Angewandte InformatikMedieninformatik, M.Sc., Vertiefungsfach Computer VisionInformationssystemtechnik, M.Sc., Wahlpflichtmodul



Lernziele: Die Studierenden erwerben Kenntnisse im Bereich der Analyse von Bildfolgenund Stereobildern und werden in Methoden zur Videoanalyse eingeführt (Fach-kompetenzen). Ausgehend von dem Grundlagenwissen befähigt die Veranstal-tung zur Entwicklung von Lösung von Aufgabenstellungen in Anwendungen.Es werden Fertigkeiten zur Realisierung grundlegender Algorithmen der Ver-arbeitungs und Analyse von Bildsequenzen, Stereobildern sowie verschiedenerOptimierungsmethoden vermittelt (Methodenkompetenz).

Inhalt: - Computer Vision I - Highlights- Sehsystem und Wahrnehmung- Bewegungs-Detektion- Bewegungs-Integration- Optimierung und inverse Probleme- Globale Bewegungs-Integration und Segmentierung- Zeitliche Verfolgung - Tracking- Bewegung im Raum- Stereopsis - Stereo-Geometrie, Disparitäten und Korrespondenz- Stereopsis - Stereo-Korrespondenz und Disparitäts-Integration


- O. Faugeras: Three-Dimensional Computer Vision. MIT Press, 1993- E. Trucco, A. Verri: Introductory Techniques for 3-D Computer Vision. PrenticeHall, 1998

- D.A. Forsyth, J. Ponce: Computer Vision - A Modern Approach. Pearson Edu-cation Int’l, 2003

- R. Szeliski: Computer Vision. Springer, 2011

Grundlage für: –

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Vorlesung Computer Vision II - Mehrbildanalyse, 3 SWS (Prof. Heiko Neumann)Übung Computer Vision II - Mehrbildanalyse, 1 SWS (Dipl.-Inform. StephanTschechne)In der Vorlesung werden Inhalte mittels digitaler Folienmaterialien vermitteltund anhand von Tafelskizzen detailliert. Die Übungen werden begleitend zuden Vorlesungsinhalten gestaltet und beinhalten primär praktische Aufgabenzur Vertiefung der Inhalte.






Keine



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19 Cross-organizational distributed systems and Clouds


Englischer Titel: Cross-organizational distributed systems and Clouds



Sprache: englisch


Modulverantwortlicher: Prof. Dr.-Ing. Stefan Wesner

Dozenten: Prof. Dr.-Ing. Stefan Wesner


Elektrotechnik, M.Sc., Wahlmodul IngenieurwissenschaftenElektrotechnik, M.Sc., Wahlmodul Komunikations- und Systemtechnik

Informationssystemtechnik, M.Sc., Empfohlenes Wahlfach

Communications Technology, M.Sc., Technisches Wahlmodul


Basic knowledge of distributed systems and/or communication networks

Lernziele: After this course students will have an in-depth understanding of the state of theart of cross-organisational and Cloud-based systems and can name and describethe architectural principles from Infrastructure over Platform up to SoftwareService concepts. Students have an understanding of the different cloud softwarestacks and solutions and are able to assess the advantages and limitationsof existing solutions. Additionally they understand the challenges and solutionapproaches to deliver Cloud-based services not only from a consumer but alsofrom a Data Centre Operator viewpoint as well as how Service Level Agreementssupport reliable outsourcing. Students will be also able to assess and compareClouds and local systems from a financial/economic viewpoint. Students candescribe the challenges addressed by the presented research projects.

Inhalt: In the first part of this course the basics and specific challenges of cross-organisational distributed systems are discussed. Starting from approaches suchas Metacomputing and Grid Computing and virtualisation approaches, currentCloud-based solutions are introduced including the layer model (XaaS). Theconcept of Service Level Agreements is introduced and how a Data Centre canefficiently deliver Cloud services that are driven by performance and energy in-dicators. The economic aspects of centralized service provision as well as theirimpact on networks and their relation to Network Function Virtualization andSoftware Defined Networking are discussed. The course is concluded by selec-ted themes from “Future Clouds” and current developments in commercial andresearch approaches. The course is amended as appropriate with guest speakersfrom collaborating institutions from academia and industry.

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Literatur: The future of Cloud Computing, http://cordis.europa.eu/fp7/ict/ssai/docs/cloud-report-final.pdf

- John Rhoton, Risto Haukioja, Cloud Computing Architected - Solution DesignHandbook

- Rajkumar Buyya, James Broberg, Andrzej M. Goscinski, Cloud Computing: Prin-ciples and Paradigms

- Nicholas Carr, The Big Switch: Rewiring the World, from Edison to Google- Dimitrakos, Martrat, Wesner, Service Oriented Infrastructures and Cloud Ser-vice Platforms for the Enterprise: A selection of common capabilities validatedin real-life business trials by the BEinGRID consortium

- Bill Wilder, Cloud Architecture Patterns: Using Microsoft Azure

Grundlage für: Masterarbeit


Vorlesung “Cross-organizational distributed systems and Clouds”, 2 SWS ()Übung “Cross-organizational distributed systems and Clouds”, 1 SWS (Ü) ()Seminar “Cross-organizational distributed systems and Clouds”, 1 SWS ()



Summe: 180 h


Oral Exam


Notenbildung: Oral Exam


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20 Datenkompression


Englischer Titel: Data compression



Sprache: Deutsch


Modulverantwortlicher: Prof. Dr. Jacobo Torán

Dozenten: Prof. Dr. Jacobo ToránProf. Dr. Enno Ohlebusch


Informatik, B.Sc., SchwerpunktMedieninformatik, B.Sc., SchwerpunktSoftware-Engineering, B.Sc., SchwerpunktInformatik, M.Sc., Kernfach Theoretische und Mathematische Methoden derInformatikMedieninformatik, M.Sc., Kernfach Theoretische und Mathematische Methodender InformatikInformatik, Lehramt, WahlmodulInformationssystemtechnik, M.Sc., Wahlpflichtmodul (Inf)


Vorlesungen über Formale Grundlagen im Bachelor-Studium

Lernziele: Die Sudierenden wissen die Wichtigkeit der Datenkompression für die Daten-speicherung und Übertragung einzuschätzen. Sie sind mit den theoretischenGrundlagen und den prinzipiellen Grenzen der Datenkompression vertraut. Siekönnen mit einer Vielfalt von Methoden und Algorithmen für die Kompressionvon Daten umgehen und wissen diese nach jeweiligem Anwendungsfall einzu-setzen. Sie erfahren wie die theoretischen Grundlagen der Datenkompression inder Praxis umgesetzt werden.

Inhalt: - Informationstheoretische Grundlagen- Codes (Präfix Codes, Huffman-Codes, arithmetische Codes)- Verlustfreie Verfahren (MTF, Lempel-Ziv, PPM, Burrows-Wehler ...)- Grundlagen verlustbehafteter Verfahren (Quantisierung, Cosinus-, Wavelet-Transformation...)

- In der Praxis angewadte Verfahren ( gzip, bzip2, jpeg...)

ILIAS:

Literatur: - K. Sayood. Introduction to Data Compression. Morgen Kaufmann 2000- G. Blelloch, Introduction to Data Compression. 2001- Verschiedene Skript-Fragmente

Grundlage für: –


Vorlesung Datenkompression, 3 SWS (Enno Ohlebusch)Übung Datenkompression, 1 SWS (Enno Ohlebusch)

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Mündliche Prüfung.


Keine.

Notenbildung: Ergebnis der Prüfung.


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21 Dialogue Systems


Englischer Titel: Dialogue Systems



Sprache: deutsch


Modulverantwortlicher: Prof. Dr.-Ing. Dr. Wolfgang Minker

Dozenten: Prof. Dr.-Ing. Dr. Wolfgang Minker


Elektrotechnik, M.Sc., Wahlpflichtmodul IngenieurwissenschaftenInformatik, M.Sc., Vertiefungsfach Mensch-Maschine DialogsystemeInformatik, M.Sc., Kernfach Praktische und Angewandte InformatikMedieninformatik, M.Sc., Kernfach Praktische und Angewandte InformatikMedieninformatik, M.Sc., Anwendungsfach Dialogue SystemsMedieninformatik, M.Sc., Vertiefungsfach Mensch-Maschine DialogsystemeElektrotechnik, M.Sc., Wahlpflichtmodul Komunikations- und SystemtechnikElektrotechnik, M.Sc., Wahlmodul Automatisierungs- und EnergietechnikInformationssystemtechnik, M.Sc., Wahlpflichtmodul (Ing/Inf)


keine

Lernziele: Der Studierende entwickelt im Rahmen dieser Vorlesung ein allgemeines theore-tisches Verständnis für die multimodale Sprachdialogtechnologie. Er beschreibtdie Grundlagen der Sprachverarbeitung. Er erkennt grundlegende Probleme derSpracherkennung, der semantischen Analyse, der Dialogmodellierung sowie derSprachsynthese. Er analysiert und beurteilt den aktuellen Stand der Technik. Ererkennt den interdisziplinären Charakter des Forschungsfeldes. Er wendet erwor-benes Wissen durch praktische Übungen mit echten Systemkomponenten aufunterschiedlichen Verarbeitungsebenen an.

Inhalt: Diese Vorlesung führt in das Gebiet der multimodalen Sprachdialogtechnologieein. Einen besonderen Schwerpunkt bilden dabei die akustische Signalverarbei-tung, Sprachsignalanalyse, Spracherkennung, natürliches Sprachverstehen, Dia-logmanagement und Sprachsynthese. Die Themen werden in praktischen Übun-gen und Demonstratoren von Produkten und Anwendungen nähergebracht. VorOrt ansässige Industrieunternehmen, die im Bereich der multimodalen Sprach-dialogsysteme arbeiten, werden Gastvorlesungen halten.

50

Inhalt (Fortsetzung): Themen:

1. Menschliche Kommunikation: Sprachliche Kommunikation, Struktur undEigenschaften von Sprache, Sprachproduktion, Sprachwahrnehmung.

2. Sprachverarbeitung im Überblick: Teilgebiete der Sprachverarbeitung, ge-schichtlicher Überblick, Sprachcodierung, Sprachsynthese, Spracherken-nung, Sprecheridentifikation/-verifikation, semantische Analyse, Dialog-modellierung.

3. Sprachsignale: Darstellung und Eigenschaften, Kurzzeitanalyse, Kurzzeit-spektrum, Periodogramm, Autokorrelation, lineare Prädiktion, homomor-phe Analyse.

4. Wahrscheinlichkeitstheorie: Grundlagen, Hidden Markov Modelle(HMMs), zeitdiskreter Markov-Prozess, Entry- und Exit-Zustände,HMM-Parameter, HMM-Typen (links-rechts, diskret, kontinuierlich),Parameterschätzung, Dekodierung, Viterbi Algorithmus, Stärken undSchwächen von HMMs.

5. Sprachsynthese: Zusammenhang zwischen Lautsprache und Schrift, Teileder Sprachsynthese, Lautinventar, Verfahren der Sprachsignalproduktion,Sprachsynthese nach dem Verkettungssatz, Prosodiesteuerung.

6. Spracherkennung: Problem der Spracherkennung, Ebenen der natürlichenSprache, Sprachmerkmale, Sprachmustervergleich.

7. Statistischer Ansatz in der Sprachverarbeitung: Datenaufnahmen, Daten-segmentierung, Wahl der Grundelemente (kontextabhängige und –unab-hängige Beobachtungen), Codebuchgenerierung, HMM-Training, Imple-mentierungsprobleme: limitierte Trainingsdaten, Back-off Techniken, Wör-ter außerhalb des Vokabulars (OOVs).

8. Semantische Analyse: Theorie der formalen Sprachen, Chomsky-Hierarchie, Wortproblem, endliche Automaten, Parsing, syntaktische vs.semantische Grammatiken, regelbasierte vs. statistische Ansätze zur se-mantischen Analyse, Einführung in die Dialogmodellierung.

9. Anwendungen und Produkte: Evaluierung von Spracherkennungs- undDialogsystemen, Spracherkennungs- und Dialogsysteme in der Forschungund im kommerziellen Einsatz.

10. Übungen: Praktische Entwicklung von Sprachdialogsystemen mit Schwer-punkt auf Spracherkennung und VXML-basiertem Dialogmanagement.

Literatur: Folienkopien. Themenbezogene Literaturempfehlungen werden während der Ver-anstaltung ausgegeben.

Grundlage für: Abschlussarbeiten im Bereich der Sprachdialogsysteme.


Vorlesung “Dialogue Systems”, 2 SWS ()Labor “Dialogue Systems”, 2 SWS ()



Summe: 180 h


Teilnahme an den Vorlesungen und Übungen. In der Regel mündliche Prüfung,ansonsten schriftliche 90 minütige Prüfung. Voraussetzung für die Prüfungszu-lassung ist der Erwerb eines Übungsscheins, welcher die erfolgreiche Teilnahmean den Übungen bestätigt.

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Bachelor

Notenbildung: Note der Prüfung

Basierend auf Rev. 1092. Letzte Änderung am 09.08.2013 um 13:44 durch ograssl.

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22 Digitale Regelungen


Englischer Titel: -



Sprache: Deutsch


Modulverantwortlicher: Prof. Dr.-Ing. Knut Graichen

Dozenten: Dr.techn. Tilman Utz


Elektrotechnik, M.Sc., Wahlpflichtmodul IngenieurwissenschaftenElektrotechnik, M.Sc., Pflichtmodul Automatisierungs- und EnergietechnikElektrotechnik, M.Sc., Wahlmodul Komunikations- und SystemtechnikInformationssystemtechnik, M.Sc., Empfohlenes Wahlfach


- Integral- und Differentialrechnung- Lineare Differentialgleichungen- Grundlagen der Signale und Systeme- Laplace-Transformation- Vektor- und Matrizenrechnung- Beschreibung und Regelung kontinuierlicher linearer Systeme im Frequenzbe-reich

- Beschreibung und Regelung kontinuierlicher linearer Systeme im Zeitbereich

Lernziele: Die Studierenden können die zur Abtastung eines linearen oder nichtlinearenzeitkontinuierlichen dynamischen Systems notwendigen Komponenten benen-nen und wiedergeben, welche Idealisierungen dabei angenommen werden. Dar-über hinaus können sie einige Maßnahmen zur Berücksichtigung nicht-idealerBedingungen bei der Abtastung beschreiben. Die Studierenden können zu gege-benen linearen zeitkontinuierlichen Systemen eine zeitdiskrete Repräsentation inForm eines Abtastsystems sowohl im Frequenz- als auch im Zeitbereich berech-nen. Basierend darauf können Sie die Lösung eines linearen zeitdiskreten Abtast-systems bestimmen. Sie sind außerdem in der Lage, Kriterien für die Überprü-fung systemtheoretischer Eigenschaften (BIBO-Stabilität, asymptotische Stabi-lität, Steuerbarkeit, Beobachtbarkeit) von Abtastsystemen anzugeben und dieseauf gegebene Abtastsysteme anwenden. Die Studierenden können Kriterien zurWahl der Abtastzeit wiedergeben und beurteilen, welchen Einfluss die Wahl derAbtastzeit auf die systemtheoretischen Eigenschaften des resultierenden Abtast-systems hat. Die Studierenden können für ein gegebenes lineares dynamischesSystem und anhand gegebener Anforderungen an den geschlossenen Regelkreiseinschätzen, welche Eigenschaften dieser Regler haben muss. Sie können einengeeigneten Abtastregler im Frequenzbereich oder im Zeitbereich unter expliziterBerücksichtigung des Abtastverhaltens entwerfen und den entworfenen Regler inSimulationen (in Matlab/Simulink) überprüfen. Im Frequenzbereich entworfeneRegler können sie zudem als dynamisches Abtastsystem realisieren.

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Inhalt: - Beschreibung des idealen Abtastprozesses- Abtastung linearer und nichtlinearer zeitkontinuierlicher Systeme- Beschreibung des Lösungsverhaltens linearer Abtastsysteme- Die z-Übertragungsfunktion- Der diskrete Frequenzgang, Tustin-Transformation und Stabilitätskriterien- Quasikontinuierlicher Reglerentwurf im Frequenzbereich- Das Frequenzkennlinienverfahren- Polvorgabe im Frequenzbereich- Steuerbarkeit und Beobachtbarkeit- Zustandsreglerentwurf durch Eigenwertvorgabe- Optimaler Zustandsregler- Realisierung digitaler Regler, Berücksichtigung nicht-idealen Abtastverhaltens- Anwendung der erlernten Reglerentwurfsverfahren in Matlab/Simulin

Literatur: - Ackermann, J.: Abtastregelung, 3. Aufl., Springer-Verlag, 1988- Astrom, K., Wittenmark, B.: Computer Controlled Systems, Prentice/Hall,1984

- Franklin, G., Powell, J., Workman, M.: Digital Control of Dynamic Systems,Addison-Wesley, 2. Ausg., 1990

- Gausch, R., Hofer, A., Schlacher, K.: Digitale Regelkreise, Odenbourg, 1991- Geering, H. P.: Regelungstechnik: Mathematische Grundlagen, Entwurfsmetho-den, Beispiele. 6. Aufl., Springer-Verlag, 2004

- Isermann, R.: Digitale Regelsysteme, Band 1. Springer-Verlag, 1987



Vorlesung “Digitale Regelungen”, 2 SWS (V) (Pflicht/Wahl)Übung “Digitale Regelungen”, 1 SWS (Ü) (Pflicht/Wahl)Tutorium “Digitale Regelungen”, Tutorium unter Einbeziehung von MatLab,1 SWS (T) (Pflicht/Wahl)



Summe: 180 h


In der Regel schriftliche Prüfung von 120 minütiger Dauer, ansonsten mündlichePrüfung.


keine

Notenbildung: Anhand des Klausurergebnisses bzw. der mündlichen Prüfung


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23 Echtzeitsysteme in Robotik und Regelungstechnik


Englischer Titel: Real-Time Systems



Sprache: Deutsch


Modulverantwortlicher: Prof. Dr.-Ing. Frank Slomka

Dozenten: Prof. Dr.-Ing. Frank Slomka


Informatik, B.Sc., SchwerpunktInformatik, M.Sc., Kernfach Technische und Systemnahe InformatikMedieninformatik, M.Sc., Kernfach Technische und Systemnahe InformatikMedieninformatik, B.Sc., SchwerpunktSoftware-Engineering, B.Sc., SchwerpunktInformationssystemtechnik, M.Sc., Wahlpflichtmodul (Inf)Elektrotechnik, M.Sc., Wahlmodul Echtzeitsysteme in Robotik und Regelungs-technikInformatik, Lehramt, Wahlmodul


keine

Lernziele: Die Studierenden sind in der Lage, den Aufbau eines Echtzeitbetriebsystemszu erklören. Sie kennen die verschiedenen Architekturprinzipien von Echtzeit-systemen und benennen die verschiedenen Ablaufplanungsverfahren und Ker-nelstrategien. Sie sind in der Lage, selbst einfache Echtzeitbetriebssysteme zuentwickeln und zu beurteilen. Sie untersuchen und vergleichen unterschiedlicheAblaufplanungsverfahren und können deren Optimalität beweisen. Sie benennenunterschiedliche Echtzeittests können diese anwenden sowie deren Korrektheitbeweisen. Die Studierenden untersuchen unterschiedliche Verfahren zur Analyseder Zuverlössigkeit von Echtzeitsystemen und können diese beschreiben.

Inhalt: - Grundlagen von Echtzeitsystemen- Aufbau von Echtzeitsystemen- Digitale Regelung- Echtzeitbetriebssysteme- Programmiermodelle- Ablaufplanung in Echtzeitsystemen- Echtzeitnachweis- Zuverlässige Systeme

Literatur: - Jean J. Labrosse: Embedded Systems Building Blocks; CMP 2000- Giorgio Buttazzo: Hard Realtime Computing Systems; Springer 1997

Grundlage für: Bachelorarbeiten im Bereich der Echtzeitsysteme, Entwurfsmethodik eingebet-teter Systeme


Vorlesung Echtzeitsysteme, 2 SWS (Prof. Dr.-Ing. Frank Slomka)Übung Echtzeitsysteme, 2 SWS (Dipl.-Ing. Tobias Bund)

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Zur Modulprüfung wird zugelassen, wer die Aufgaben aus den Übungen erfolg-reich bearbeitet hat. Die Modulprüfung erfolgt mündlich.


Keine



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24 Electronic System Design using C and SystemC


Deutscher Titel: -



Sprache: englisch



Dozenten: Dr. Endric Schubert


Elektrotechnik, M.Sc., Wahlpflichtmodul IngenieurwissenschaftenElektrotechnik, M.Sc., Wahlpflichtmodul Komunikations- und SystemtechnikElektrotechnik, M.Sc., Wahlmodul Automatisierungs- und EnergietechnikInformationssystemtechnik, M.Sc., Wahlpflichtmodul (Ing)Communications Technology, M.Sc., Technisches Wahlmodul


Bachelor

Lernziele: In today’s world of short product cycles the design of electronic systems de-mands concurrent design of the hardware and software components. IEEE 1666SystemC has evolved as the de-facto industry standard for modeling and valida-ting hardware and software components of electronic systems. SystemC buildsupon the powerful ANSI/ISO C++ computer software language and adds meansfor modeling concurrency (parallelism), communication mechanisms, reactivityfor synchronizing concurrent processing, and a concept of time. Thus SystemCcan be seens as a C++ class library plus an event-based simulation kernel.Students will learn the elements of the ANSI/ISO programming languages Cand C++. Their knowledge and understanding of the syntax, semantics andprogramming principles is applied to practical programming examples. Studentsreproduce modern techniques of generic programming using C++ templatesand C++ class inheritance. Students will analyze electronic system level designsbased on the IEEE 1666 SystemC language and the corresponding methodolo-gies. This includes the design and validation of electronic systems by modelingtime, concurrency (parallelism), reactivity, and communication. They apply the-se concepts by modifying and/or writing practical code examples. Students canidentify state-of-the-art Models of Computation, and can distinguish betweenmodeling concepts such as Untimed Functional Models (UFM), Timed Func-tional Models (TFM), Transaction-Level Modeling (TLM). Students will gaininsight into the underlying event-driven OSCI simulation kernel and, thereby,can apply methodologies for trading-off between accuracy, programming effortand simulation speed.

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Inhalt: In today’s world of short product cycles the design of electronic systems de-mands concurrent design of the hardware and software components. Over avery short time period SystemC has evolved as the de-facto industry standardfor modeling and validating hardware and software components of electronicsystems. SystemC builds upon the powerful ANSI C++ computer software lan-guage and adds means for modeling concurrency (parallelism), communicationmechanisms, reactivity for synchronizing concurrent processing, and a conceptof time. Thus SystemC can be seens as a C++ class library plus an event-basedsimulation kernel. After a refresher of the syntax of ANSI C++ and principles ofobject-oriented programming, the syntax of SystemC is introduced. Models ofComputation are presented that are commonly used to model at various levelsof abstraction: Register-Transfer Level, Behavioral Level, Transaction Level, etc.SystemC models may differ in their accuracy in certain aspects: Pin-level accu-racy, timing accuracy, structural accuracy, functional accuracy, communicationaccuracy. The student will learn methods for trading-off fast development of aSystemC model vs. accuracy and simulation speed. Methods for refining modelsto gain more accuray in certain areas are show, together with formal processesthat have proven to be efficient. To complement the class many examples ofSystemC code will be shown during the lectures. Hands-on exercises will takethose examples to the next level of understanding and will enable the studentto develop, compile and debug own SystemC models.

Literatur: - Ellis, Stroustrup, "The Annotated C++ Reference , Addison-Wesley- The manual pages for GNU gcc, GNU make, GNU gdb at www.gnu.org- Groetker et al., System Design with SystemC , Kluwer Academic Publishers,200 - 2

- The SystemC Language Reference Manual (LRM) from the Open SystemCInitiative at www.osci.org



Vorlesung “Electronic System Design using C and SystemC”, 2 SWS ()Übung “Electronic System Design using C and SystemC”, 2 SWS ()



Summe: 180 h


attendance to lecture and exercises; the examination is normally a written ex-amination taking 120 minutes, otherwise oral exam


Notenbildung: mark of examination


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25 Embedded Security - Informationssicherheit in eingebetteten Systemen


Deutscher Titel: -



Sprache: Deutsch


Modulverantwortlicher: Dr.-Ing. Dejan Lazich

Dozenten: Dr.-Ing. Dejan Lazich





Informationssystemtechnik, M.Sc., WahlmodulCommunications Technology, M.Sc., Technisches Wahlmodul CommunicationsEngineeringInformatik, M.Sc., Kernfach Technische und Systemnahe InformatikInformatik, M.Sc., Vertiefungsfach IT-SicherheitMedieninformatik, M.Sc., Kernfach Technische und Systemnahe InformatikMedieninformatik, M.Sc., Vertiefungsfach IT-SicherheitInformatik, M.Sc., Vertiefungsfach Eingebettete SystemeMedieninformatik, M.Sc., Vertiefungsfach Eingebettete Systeme


Elektrotechnik: Grundkenntnisse in Signalverarbeitung und Systemtheorie sowiein Schaltungs- und ProzessortechnikMathematik: Grundkenntnisse in algebraischen Strukturen, Wahrscheinlichkeits-theorie und StatistikInformatik: Grundkenntnisse in Sicherheit von IT Systemen

Lernziele: Die Studenten können nach der Vorlesung Kryptografische Verfahren und Pro-tokolle für eingebettete Systeme vergleichen und anwenden. Implementierungs-aspekte von sicherheitskritischen Funktionseinheiten in eingebetteten Systemenkönnen unterschieden und analysiert werden. Bekannten Schwachstellen undentsprechende Angriffsmethoden können systematisch eingeordnet und beur-teilt werden. Die Studenten werden wirkungsvolle Gegenmaßnahmen zu einzel-nen Angriffsmethoden selektieren und evaluieren können. Beispielanalysen derInformationssicherheit in verschiedenen Arten von eingebetteten Systemen kön-nen validiert und umfassend interpretiert werden. Die Studenten werden in dieLage versetzt sicherheitskritische Komponenten zu evaluieren und deren Zerti-fizierung vorzubereiten.

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Inhalt: Eingebettete Systeme sind Systeme zur Informationsverarbeitung mit festerFunktionalität, die in ein größeres technisches System eingebunden sind, und ver-richten - weitestgehend unsichtbar für den Benutzer - ihren Dienst in einer Viel-zahl von All-tagsanwendungen. Embedded Security befasst sich mit der Infor-mationssicherheit (IT-Sicherheit) der eingebetteten Systeme durch Anwendungvon Maßnahmen gegen unbefugte Manipulationen bei der Beschaffung, Übertra-gung, Bearbeitung und Speicherung von Informationen. Die Verwendung vonkryptografischen Methoden ist eine Grundvoraussetzung für den Einsatz die-ser Maßnahmen. In der Vergangenheit war der zivile Einsatz von Kryptografieund IT-Sicherheit hauptsächlich auf das Bankwesen und die sichere Kommu-nikation zwischen Regierungsstellen beschränkt. Heutzutage ist IT-Sicherheitdurch das Aufkommen von eingebetteten Systemen in einer weitaus größerenZahl von Anwendungen notwendig. Durch die Vernetzung entstehen Mehrwert-dienste und Wertschöpfungspotentiale - etwa in der Telekommunikation, Logis-tik, Fahrzeugtechnik, Bürotechnik, Unterhaltungselektronik, Energieversorgung,Medizintechnik, usw.. Gleichzeitig ergeben sich aus dieser Vernetzung erhebli-che Bedrohungen, welche die Ausfall- und Manipulationssicherheit gefährdenund damit zu erheblichen Sicherheitsrisiken führen. Aufgrund der leichten Zu-gänglichkeit auf die in der Regel zeitkritischen Komponenten von eingebettetenSystemen mit ihren eingeschränkten Ressourcen ist die IT-Sicherheit in diesemBe-reich stark verbesserungsbedürftig, so dass ein erheblicher Forschungs- undEnt-wicklungsbedarf besteht. Für die Implementierung kryptografischer Verfah-ren gibt es verschiedene technische Möglichkeiten. Gegenwärtig werden dieseVerfahren in eingebetteten Systemen vorwiegend durch integrierten elektroni-schen Schaltungen (ICs) implementiert. Seit den 1990er Jahren ist jedoch be-kannt, dass es bei solchen Implementierungen nicht ausreicht, wenn kryptogra-fische Algorithmen lediglich mathematisch sicher sind. Beispielsweise kann derStromverbrauch eines Prozessors Hinweise über die verarbeiteten sicherheitskri-tischen Daten liefern. Dies ist nur ein eindrucksvolles Beispiel aus einer ganzenReihe von neuen Angriffsmethoden, welche die physikalischen und technischenEigenschaften der implementierten Kryptosysteme als Informationsquelle fürunbefugte Manipulationen benutzen. Diese Implementierungsattacken sind ei-ne sehr umfangreiche Gruppe von Angriffen auf kryptografische Anwendungen,die statt der mathematischen Schwächen der kryptografischen Methoden oderdas Fehl-verhalten des Nutzers, die Schwachstellen der technischen Implemen-tierung ausnutzen. In der Vorlesung werden alle bekannten Implementierungsat-tacken systematisch eingeordnet und erklärt. Für jeden solchen Angriff werdenmögliche Gegenmaßnahmen erarbeitet, diskutiert und bewertet. Einige beson-ders erfolgreiche Implementierungsattacken werden praktisch mit Hilfe von spe-ziell aufgebauten Geräten demonstriert. Die wichtigsten Themen der Vorlesungumfassen:

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Inhalt (Fortsetzung): Die wichtigsten Themen der Vorlesung umfassen:- Kryptografische Protokolle, Techniken und Algorithmen- Implementierungsformen von kryptografischen Algorithmen- Schwachstellen der Implementierungen, Arten von Implementierungsattackenund entsprechende Gegenmaßnahmen

- Seitenkanalangriffe und geeignete Gegenmaßnahmen- Sicherheitsarchitekturen von ICs- Sicherheitsrelevante Module in ICs- Zufallszahlengeneratoren und Zufallstests in eingebetteten Systemen- Physikalisch nicht klonbare Funktionen (PUF)- Arithmetische Module für kryptografische Anwendungen- Modulare Arithmetik und Arithmetik der Elliptischen Kurven- Montgomery-Arithmetik- Speicherung von sicherheitskritischen Daten auf ICs- Schutz vor unbefugten Manipulation von Firmware und Software- Real life- and time-conditions- Anwendungen von Lightweight Cryptography- Digital Rights Management (DRM) and Copyright- Biometrie und Embedded Security- Beispiele für sicherheitsrelevante Anwendungen: Chipkarten, RFID- Systeme,Zugangs- und Bezahlsysteme, Pay-TV-Geräte und Set-Top- Boxen, ElectronicControl Units (ECUs) in Fahrzeugen, Tachometer und Tachografen, Car Info-tainment, Produktpiraterie

- Evaluierung und Zertifizierung von eingebetteten kryptografischen Modulen- Forschung, Entwicklung und Patentwesen in Embedded Security- Regulierungsgremien, Unternehmen und Informationsquellen

Literatur: Es existiert bis dato noch kein umfassendes Lehrbuch zum Thema EmbeddedSecurity. Daher sind die Vorlesungen und Übungen mit ausführlichen Folien be-gleitet, die als Downloads zu Verfügung stehen. Zusätzliches Lehrmaterial zurErgänzung von einzelnen Themen wird auch als Download bereitgestellt. Au-ßerdem, werden ausgewählte Kapitel aus folgenden Büchern als Hauptliteraturempfohlen:

- Lemke, Paar, Wolf (Editors): ”Embedded Security in Cars“, Springer 2006, Part111

- Cetin Kaya Koc (Editor): ”Cryptographic Engineering“, Springer 2009, Kapitel1-6Als weiterführende Literatur werden die folgenden Bücher empfohlen:

- Mangard, Oswald, Pop: ”Power Analysis Attacks“, Springer 2007- Anderson: ”Security Engineering“, Willey, 2001, Kapitel 14 und 15- Schöning: ”Kryptologie-Kompendium“, für die Vorlesung Kryptologie, Fakultätfür Ingenieurwissenschaften und Informatik, Universität Ulm, Version 2010

- Schneier: ”Angewandte Kryptographie“, Pearson Studium, 2006- Schmeh: ”Kryptographie“, dpunkt.verlag, 2006



Vorlesung Embedded Security - Informationssicherheit in eingebetteten Syste-men, 3 SWS (V) ()Übung Embedded Security - Informationssicherheit in eingebetteten Systemen,1 SWS (Ü) ()



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In der Regel mündliche Prüfung von 30 Minuten Dauer


Notenbildung: Anhand der Ergebnisse der mündlichen Prüfung


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26 Entwurf integrierter Systeme


Englischer Titel: -



Sprache: Deutsch


Modulverantwortlicher: Prof. Dr.-Ing. Albrecht Rothermel

Dozenten: Prof. Dr.-Ing. Albrecht Rothermel


Elektrotechnik, M.Sc., Wahlpflichtmodul IngenieurwissenschaftenElektrotechnik, M.Sc., Wahlpflichtmodul Komunikations- und SystemtechnikElektrotechnik, M.Sc., Wahlpflichtmodul MikroelektronikElektrotechnik, M.Sc., Wahlmodul Automatisierungs- und EnergietechnikInformationssystemtechnik, M.Sc., Wahlpflichtmodul (ING)


Digitale Schaltungen Signalverarbeitung vorteilhaft

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Lernziele: Die Studenten können die Unterschiede der verschiedenen Zahlendarstellungenbewerten, und spezifische Anwendungs-Beispiele angeben. Sie können zwischenden Zahlendarstellungen umrechnen und identifizieren die Darstellungen, mitdenen eine Umrechnung nicht möglich ist. Sie erweitern die Komplement- Dar-stellung auf beliebige Basissysteme. Sie listen die wesentlichen Charakteristikader CMOS-Schaltungstechnik auf, konstruieren statisch stromlose Grund- undKomplexgatter. Sie benennen Vor- und Nachteile dynamischer CMOS-Logik,von NORA-Logik, Transmission-Gate Logik und Double-Pass-Transistor Logik.Sie klassifizieren die Logik-Stile am Beispiel des EXOR-Gatters. Am Beispiel desKomparators zeigen Sie die Vor- und Nachteile der Baumstrukturen im Vergleichmit den linearen Strukturen auf. Sie zeigen die Varianten der CMOS-Lösungenfür Addiererstrukturen im Vergleich zur Gatterlösung. Sie ordnen die Möglich-keiten der effizienten Übertragsberechnung ein wie "fast carry chain", "carrylook ahead", "carry skip", "carry select", "Kogge-Stone", "Brent-Kung", "con-ditional sum", und können die theoretische Grenze der Addierer-Gatterlaufzeitangeben. Sie arbeiten mit dem Konzept der "carry-saveÄrithmetik, und ord-nen diese in die redundanten Zahlensysteme ein. Sie arrangieren einen "carry-save"Wallace-Baum. Sie zeichnen effiziente "floor-plans"für Skalierer, und op-timieren die Multiplizierer (mit und ohne Vorzeichen) nach dem "radix-2ünd"radix-4"Booth-Verfahren. Sie vergleichen die Lösungen nach dem "divide andconquer"Verfahren und dem Tabellenverfahren. Für die Aufgabe der Divisionzeichnen sie schnelle Array-Schaltungen, die die Division in einem Takt aus-führen können. Sie können das CORDIC-Verfahren erläutern, und die Algorith-men in allen 6 Varianten angeben. Sie verfügen über eine effiziente Hardware-Schaltung, und verwenden Sie zur Berechnung trigonometrischer Operationen,aber auch für Multiplikation und Division, und zeigen die Verwandtschaft mitdem Array-Dividierer. Sie wählen die CMOS-optimierten Registerschaltungenaus und verwenden 1-4 phasige Taktsysteme. Sie zeichnen die wesentlichenRegister auf Transistorebene. Sie können abstrakt die Effizienz verschiedenerCMOS-Architekturen vergleichen und beweisen, dass das Konzept des "pipeli-ning"die Effizienz erhöht. Sie wenden "pipeliningäuf beliebige Netzwerke mittelsder "cut set"Technik an. Sie optimieren die Logiknetze durch das ßingle pha-se separated latch"Taktsystem. Sie kennen die grundlegenden Filterstrukturenund analysieren diese mit Hilfe der z-Transformation. Sie können die unter-schiedliche Empfindlichkeit der verschiedenen Strukturen bzgl. Rundungsfehlernquantitativ einordnen. Sie optimieren Transversalfilter durch Pipelining, nähernrekursive Filter durch Transversalfilter an, und organisieren komplexe Datenpfa-de in "bit-sliceÄnordnung. Sie benennen die Auswirkungen von Rundungsfeh-lern und Überlauf an Beispielen für verschiedene Arithmetiken, und vermeidenÜberlaufschwingungen und "limit cyleßchwingungen. Sie verringern die Leis-tungsaufnahme der Schaltungen durch Parallelisierung und "pipelining", "loopunrollingünd adiabatische Logik.

Inhalt: - komplexe Komponenten der digitalen Signalverarbeitung: Schelle Addierer,schnelle Multiplizierer, Dividierer, CORDIC

- Lineare Gleichstromschaltungen- algorithmische Verfahren: Baumstrukturen, ßhift and Add", Redundante Zah-lendarstellung, "Carry-Save", "Wallace Tree", "Booth-"Verfahren

- effiziente Taktungs-Verfahren, "Pipeliningünd "Cut-Set-"Technik- effiziente Strukturen für digitale Filter

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Literatur: - Digital Design: Principles and Practices, John F. Wakerly, Prentice Hall- Computer Arithmetic, K. Hwang, John Wiley & Sons, New York 1979- High speed CMOS design styles, K. Bernstein, Boston, Kluwer Academic1998- CMOS data converters for communications, M. Gustavsson, J. J. Wikner, N.N.Nick, Boston Kluwer, 2000

- Introduction to VLSI Systems, C. Mead, L. Conway, Addison WesleyPublishingCompany, 1980

- Principles of CMOS VLSI Design, N. Weste, K. Eshraghian, Addison WesleyPublishingCompany, 1985

- Integrierte Digitale Schaltungen MOS/BICMOS, H. Klar, Springer Lehr-buch,Berlin 1993

- Analog Interfaces for Digital Signal Processing Systems, F. Op’t Eynde,WillySansen, Kluwer Academic 1993

- Principles of Data Conversion System Design, B. Razavi, IEEEPress 1995

Grundlage für: Masterarbeit


Vorlesung “Entwurf integrierter Systeme”, 3 SWS (V) ()Übung “Entwurf integrierter Systeme”, 1 SWS (Ü) ()



Summe: 180 h


Teilnahme an Vorlesungen und Übungen, I.d.R. schriftliche Prüfung von 120minütiger Dauer, ansonsten mündliche Prüfung.


keine



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27 Entwurf und Synthese von Digitalfiltern


Englischer Titel: -



Sprache: Deutsch


Modulverantwortlicher: Priv.-Doz. Dr. Dietrich Fränken

Dozenten: Priv.-Doz. Dr. Dietrich Fränken


Elektrotechnik, M.Sc., Wahlpflichtmodul IngenieurwissenschaftenElektrotechnik, M.Sc., Wahlmodul Komunikations- und SystemtechnikElektrotechnik, M.Sc., Wahlmodul MikroelektronikElektrotechnik, M.Sc., Wahlmodul Automatisierungs- und EnergietechnikElektrotechnik, M.Sc., Wahlmodul Allgemeine ElektrotechnikInformationssystemtechnik, M.Sc., Wahlpflichtmodul (Ing)


Diese Veranstaltung greift auf verschiedene mathematische Methoden zurück,ein solider Umgang mit komplexer Rechnung, Matrizen und Vektoren sowiemit rationalen Funktionen wird vorausgesetzt. Eine Kenntnis der Inhalte derVorlesung Signalverarbeitung ist von Vorteil, aber nicht zwingend erforderlich.Die Vorlesung Digitale Schaltungen erläutert die technischen Grundlagen zurUmsetzung der in dieser Veranstaltung diskutierten Strukturen.

Lernziele: Die Studierenden können anhand von Signalflussgraphen verschiedene Filter-strukturen für die digitale Signalverarbeitung angeben und ihre grundlegendenSystemeigenschaften diskutieren. Sie sind in der Lage, die Strukturen nach un-terschiedlichen Gesichtspunkten zur klassifizieren und anhand dieser Klassifi-zierung unter den Strukturen die für ihre Anwendungen geeigneten begründetauszuwählen. Sie können das Stabilitäts- und Übertragungsverhalten der gewähl-ten Strukturen vorhersagen und berechnen. Anhand von Referenznetzwerkensynthetisieren sie Filterstrukturen. Die Studierenden können unterschiedlicheEntwurfskriterien für Digitalfilter unterscheiden. Sie sind in der Lage, basierendauf den verschiedenen Kriterien sowohl analytische als auch numerisch-iterativeEntwurfsverfahren auszuwählen. Analytische Verfahren können sie durchrech-nen, numerisch-iterative Verfahren anhand der zugrunde liegenden Ideen moti-vieren und den Verfahrensablauf erläutern.

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Inhalt: - Zielsetzung:- Anforderungen (Dämpfungsverlauf, Phasenverlauf, Toleranzschema, Stabilität,Aufwand)

- Entwurf und Synthese als Aufgabenstellung- Berücksichtigung von Wortlängeneffekten (Empfindlichkeit, Stabilität)- Synthese:- Signalflussgraphen- Synthese rekursiver Filter: Direktstrukturen, Kaskaden- und Parallelstrukturen,Struktur nach Gray und Markel

- Wellendigitalfilter, Bedeutung der Passivität, symmetrische verlustfreie Zweitore- Entwurf:- Charakteristische Funktion- Butterworth-Entwurf, Tschebyscheff-Entwurf, Cauer-Entwurf (elliptische Funk-tionen, Landen-Transformation, Darlington-Algorithmus)

- Entwurf von Hoch- und Bandpässen sowie Bandsperren mit Hilfe von Frequenz-transformationen

- Entwurf exakt linearphasiger Filter (Dolph-Tschebyscheff-Tiefpass, Remez-Algorithmus, Notch-Filter)

- Synthese und Entwurf von Filtern mit näherungsweise linearer Phase- Ausgewählte Filter für Spezialanwendungen

Literatur: - A. Antoniou: Digital Filters. McGraw-Hill, New York.- A. Fettweis: Wave Digital Filters: Theory and Practice. Proceedings of the IEEEBd. 74, 1986, pp. 270-327.

- H.W. Schüßler: Digitale Signalverarbeitung 1. Springer-Verlag, Berlin 1994.- R. Unbehauen: Netzwerk- und Filtersynthese. Oldenbourg-Verlag, München,1993.



Vorlesung “Entwurf und Synthese von Digitalfiltern”, 2 SWS (V) ()Übung “Entwurf und Synthese von Digitalfiltern”, praktische Übungen unterNutzung von Matlab, 1 SWS (Ü) ()



Summe: 120 h


Teilnahme an Vorlesungen und Übungen, in der Regel schriftliche Prüfung von120 minütiger Dauer, ansonsten mündliche Prüfung




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28 Entwurfsmethodik Eingebetteter Systeme


Englischer Titel: Design Automation of Embedded Systems



Sprache: Deutsch





Informatik, M.Sc., Kernfach Technische und Systemnahe InformatikMedieninformatik, M.Sc., Kernfach Technische und Systemnahe InformatikInformatik, M.Sc., Vertiefungsfach Eingebettete SystemeMedieninformatik, M.Sc., Vertiefungsfach Eingebettete SystemeInformationssystemtechnik, M.Sc., PflichtmodulElektrotechnik, M.Sc., Wahlpflichtmodul Automatisierungs- und EnergietechnikElektrotechnik, M.Sc., Wahlpflichtmodul IngenieurwissenschaftenInformatik, Lehramt, Wahlmodul


Grundlagen der Rechnerarchitektur oder Architektur Eingebetteter Systeme

Lernziele: Die Studierenden können den modelbasierten Entwurf eingebetteter Systemebeschreiben und skizzieren. Sie können unterschiedliche Analyseverfahren zurBewertung eingebetteter Systeme benennen und auseinanderhalten. Sie wählenaus unterschiedlichen Methoden und Algorithmen zur Analyse des Echtzeitver-haltens die richtige Methode aus, um ein gegebenes Problem zu lösen. Sie sindin der Lage neue Methoden und Algorithmen zu konstruieren und deren Korrekt-heit zu beweisen. Sie bestimmen die Komplexität der Algorithmen und könnenApproximationen entwickeln. Die Studierenden sind in der Lage, verschiedeneEntwürfe eingebetteter Systeme zu bewerten und zu vergleichen.

Inhalt: - Übersicht über den modellbasierten Entwurf eingebetteter Systeme- Zeit und Echtzeitsysteme- Modellierung eingebetteter Systeme: Ereignismodelle und Graphen- Intrinsische Analyse von Echtzzeitsystemen- Extrinsische Analyse von Echtzzeitsystemen- Komplexität und Approximationen der extrinsischen Analyse- Optimierung und Entwurfsraumexploration

Literatur: - Jürgen Teich: Digitale Hardware-/Software Systeme, Springer 1996- Peter Liggesmeyer und Dieter Rombach: Software Engineering eingebetteterSysteme, Spektrum Akademischer Verlag 2005

- Jean J. Labrosse: Embedded Systems Building Blocks, CMP 2000- Peter Marwedel: Eingebette Systeme, Springer 2007- Zbigniew Michalewicz und David B. Fogel: Modern Heuristics, Springer, 2000

Grundlage für: –

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Vorlesung Entwurfsmethodik Eingebetteter Systeme, 2 SWS (Prof. Dr.-Ing.Frank Slomka)Übung Entwurfsmethodik Eingebetteter Systeme, 1 SWS (Dipl.-Ing. TobiasBund)Labor Entwurfsmethodik Eingebetteter Systeme, 1 SWS (Dipl.-Ing. TobiasBund)






Keine



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29 Fahrerassistenzsysteme


Englischer Titel: -



Sprache: Deutsch


Modulverantwortlicher: Prof. Dr.-Ing. Klaus Dietmayer

Dozenten: Prof. Dr.-Ing. Klaus Dietmayer


Elektrotechnik, M.Sc., Wahlmodul IngenieurwissenschaftenElektrotechnik, M.Sc., Empfohlenes Wahlfach Automatisierungs- und Energie-technik

Elektrotechnik, M.Sc., Empfohlenes Wahlfach Komunikations- und System-technik

Informationssystemtechnik, M.Sc., Empfohlenes Wahlfach Ingenieurwissen-schaftenInformatik, M.Sc., Wahlmodul IngenieurwissenschaftenInformatik, M.Sc., Vertiefungsfach Eingebettete SystemeMedieninformatik, M.Sc., Vertiefungsfach Eingebettete Systeme


keine

Lernziele: Die Studierenden können erläutern, was die Aufgabe von Fahrerassistenzsyste-men ist, welche Ausprägungen existieren und aktuelle Grenzen der Machbar-keit aufzeigen. Sie kennen verwendete Sensorprinzipien wie Video, Radar undLidar, und können diese Prinzipien funktional und konstruktiv detailliert erläu-tern sowie hinsichtlich der Anwendung für Fahrerassistenzsysteme bewerten.Die Studierenden sind ferner in der Lage, grundlegende Signalverarbeitungsver-fahren zur Objektdetektion, Objektklassifikation und zum Objekttracking unterNutzung der verschiedenen Sensorprinzipien zu erläutern und hinsichtlich ihrerLeistungsfähigkeit zu bewerten. Sie sind ferner in der Lage, objektbasierte Um-gebungsmodelle und Grid basierte Verfahren zur Umgebungserkennung verglei-chend darzustellen und einfache Regelungsansätze zur Längs- und Querdynamikvon Fahrzeugen zu erläutern und derartige Regler auszulegen.

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Inhalt: Die Vorlesung vermittelt einen Gesamtüberblick über aktuelle Fahrerassistenz-systeme und dafür notwendige Komponenten, Technologien und Algorithmen.Ferner wird ein Ausblick auf hoch- und vollautomatisierte Fahrzeuge gegeben.Im Detail werden behandelt:

- Übersicht über heute verfügbare Assistenzfunktionen- Aufbau und Funktion von Radar-, Lidar- und Videosensorik- Methoden zur Fahrzeugumfeldwahrnehmung einschließlich Objekttracking- Methoden zur Situationsbewertung- Klassifikation von Verkehrsteilnehmern- Lokalisierung und hoch genaue digitale Karten- Handlungsplanung und Fahrzeugregelung- Funktionsauslegung und Absicherung- Herausforderungen für hochautomatisierte Fahrzeuge

Literatur: - H. Winner, S. Hakuli, G. Wolf (Hrsg.): Fahrerassistenzsysteme, Grundlagen,Komponenten und Systeme für aktive Sicherheit und Komfort. Vieweg + Teub-ner Verlag, 2. Auflage 2011.

Grundlage für: Masterarbeiten


Vorlesung Fahrerassistenzsysteme, 2 SWS (V) ()



Summe: 90 h


Mündliche Prüfung


keine

Notenbildung: Anhand des Ergebnisses der mündlichen Prüfung


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30 Filter- und Trackingverfahren


Englischer Titel: -



Sprache: Deutsch





Elektrotechnik, M.Sc., Wahlpflichtmodul IngenieurwissenschaftenElektrotechnik, M.Sc., Wahlpflichtmodul Automatisierungs- und EnergietechnikInformationssystemtechnik, M.Sc., Wahlpflichtmodul


- Lineare Algebra- Grundlagen der Stochastik- Behandlung linearer Systeme im Zustandsraum (Vorlesung Systemtheorie)

Lernziele: Die Studierenden sind in der Lage verschiedene Konzepte und Methoden zurParameterschätzung und dynamischen Zustandsschätzung aus fehlerbehaftetenMessungen zu erläutern. Diese Methoden können relativ zur grundlegendenTheorie, der Rekursiven Bayes-Schätzung eingeordnet und hinsichtlich zu er-wartender Performance bewertet werden. Für die Verfahren können quantita-tive und qualitative Bewertungsmethoden hinsichtlich Genauigkeit, Güte undPerformance der Verfahren im Detail erläutert und auf konkrete Fragestellun-gen angewendet werden. Die Studierenden sind damit in der Lage sowohl fürlineare als auch für nichtlineare Systeme entsprechende Filterverfahren auszu-wählen, zu implementieren, auszulegen und die Ergebnisse fundiert zu beurtei-len. Multi-Modellfilter als Sonderlösungen können zudem konzeptionell erläutertund mit Single-Modellansätzen bewertend verglichen werden. Die Herausforde-rungen bei der Verfolgung mehrerer Objekte und die daraus resultierende Not-wendigkeit einer Datenassoziation können erläutert und Lösungsverfahren fürdie Datenassoziation aufgezeigt werden.

Inhalt: - Grundlagen der Schätztheorie (Fisher-Ansatz, Bayes-Ansatz)- Verfahren zur statischen Parameterschätzung (MAP, ML, LS und MMSE)- Erwartungstreue und Konsistenz von Schätzverfahren- Rekursiver Bayes-Schätzer- Kalman-Filter- Numerische Probleme der Filterimplementation- Bewertung der Konsistenz und Güte dynamischer Zustandsschätzer- Alpha-Beta-Gamma Tracker- Extended Kalman Filter- Uncented Kalmanfilter- Particle-Filter- Multiple-Model Filter- Datenassoziation

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Literatur: - Yaakov Bar-Shalom, Xiao-Rong Li: Estimation with Applications to Trackingand Navigation . Jon Wiley & Son 2001

- Samuel Blackman, Robert Popoli: Modern Tracking Systems . Artech House,Boston London 1999

- Louis Scharf: Statistical Signal Processing. Detection, Estimation andd TimeSeries Analysis . Addison-Wesley, 1991



Vorlesung “Filter- und Trackingverfahren”, 2 SWS (V) ()Übung “Filter- und Trackingverfahren”, Praktische Übung unter Nutzung vonMatlab, 2 SWS (Ü) ()



Summe: 180 h


der Regel mündliche Prüfung, ansonsten 120 minütige Klausur


keine

Notenbildung: Anhand des Ergebnisses der mündlichen Prüfung bzw. des Klausurergebnisses


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31 Fortgeschrittene Konzepte der Rechnernetze


Englischer Titel: Advanced Concepts of Communication Networks



Sprache: Deutsch


Modulverantwortlicher: Prof. Dr. Frank Kargl

Dozenten: Prof. Dr. Frank Kargl


Informatik, B.Sc., SchwerpunktInformatik, M.Sc., Kernfach Technische und Systemnahe InformatikMedieninformatik, B.Sc., SchwerpunktMedieninformatik, M.Sc., Kernfach Technische und Systemnahe InformatikSoftware-Engineering, B.Sc., SchwerpunktInformatik, Lehramt, WahlfachInformationssystemtechnik, M.Sc., Wahlpflichtmodul (Inf)


Module Praktische Informatik, Programmierung von Systemen, Grundlagen derBetriebssysteme und Rechnernetze

Lernziele: Ziel der Vorlesung ist es, bei den Teilnehmern ein über die Vorlesung "Grund-lagen der Rechnernetze"hinaus gehendes, tieferes Verständnis für aktuelle The-men der Rechnernetze zu schaffen. Dazu werden einerseits Themen mit aktu-ellem praktischem Bezug behandelt (z.B. DNSsec, IPv6), andererseits werdenNetze thematisiert, die über klassische LANs oder das Internet hinausgehen(z.B. Fahrzeugbusse, Netze für Industriesteueranlagen) und schließlich werdenaktuelle Forschungsthemen aufgegriffen und in der Vorlesung diskutiert (z.B.MANETs, VANETs).Gerade die letztgenannten Themen werden anhand aktueller Forschungspubli-kationen erörtert und führen die Studenten damit auch an das Lesen wissen-schaftlicher Primärliteratur heran.In den Übungen werden die Vorlesungsthemen zunächst nochmals mit prakti-schem Bezug wiederholt und das Wissen wird über entsprechende Übungsauf-gaben überprüft. Andererseits bieten praktische Aufgaben die Möglichkeit, dasgelernte Wissen auch unmittelbar anzuwenden.

Inhalt: Basierend auf den Inhalten der Vorlesung Grundlagen der Rechnernetze wer-den verschiedene Aspekte von Rechnernetzen erweitert und vertieft. Einerseitswerden tiefere Einblicke in den Physical und Datalink Layer gegeben, indemProtokolle aus der IEEE 802 Protokollfamilie vorgestellt werden. Weiterhin wer-den Netzwerke vorgestellt, die für spezielle Einsatzszenarien konzipiert sind (z.B.Fahrzeugbusse) und sich teilweise signifikant von herkömmlichen LANs/WANsunterscheiden. Im Bereich der Netzwerkschicht wird tiefer auf Routingproto-kolle und Fragestellungen des LAN und WAN Designs Betriebs eingegangen.Ausgewählte Themen höherer Schichten und IT-Sicherheit runden das Themen-spektrum ab. Die Vorlesung stellt außerdem regelmäßig ein Thema der aktuellenForschung exemplarisch vor, z.B. optical switching.

Literatur: - Ausgewählte Literatur und Online-Quellen

Grundlage für: –

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Vorlesung Fortgeschrittene Konzepte der Rechnernetze, 2 SWS (Prof. Dr. FrankKargl)Übung Fortgeschrittene Konzepte der Rechnernetze, 2 SWS (N.N.)






keine



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32 Grundlagen des Übersetzerbaus


Englischer Titel: Foundations of Compiler Construction



Sprache: deutsch


Modulverantwortlicher: Prof. Dr. Helmuth Partsch

Dozenten: Prof. Dr. Helmuth Partsch


Informatik, B.Sc., SchwerpunktMedieninformatik, B.Sc., SchwerpunktSoftware-Engineering, B.Sc., SchwerpunktInformatik, M.Sc., Kernfach Praktische und Angewandte InformatikMedieninformatik, M.Sc., Kernfach Praktische und Angewandte InformatikInformationssystemtechnik, M.Sc., WahlmodulInformatik, Lehramt, Wahlmodul


Programmiererfahrung mit einer imperativen Sprache, Grundkenntnisse in for-malen Sprachen und Automaten

Lernziele: Die Studierenden sind in der Lage den konzeptuellen Aufbau eines Übersetzerszu erklären. Sie kennen die wesentlichen Techniken mit denen man für typi-sche imperative Sprachkonstrukte Code für eine virtuelle Maschine erzeugt. Siekönnen reguläre Ausdrücke zur Spezifikation der lexikalischen Syntax einsetzenund können sie schrittweise in einen deterministischen endlichen Automatenübersetzen. Sie können die Unterschiede zwischen Top-Down- und Bottom-Up-Syntaxanalyse erklären und kennen die dafür erforderlichen theoretischen Grund-lagen. Sie wissen wie man die wesentlichen Probleme der semantischen Analyseprinzipiell und mit Hilfe von Attributgrammatiken löst. Sie sind in der Lage diebeim Übergang von einer virtuellen Maschine zu realen Maschinen zu lösendenAufgaben zu beschreiben und kennen entsprechende Lösungsansätze.

Inhalt: Das Modul behandelt alle Aspekte der Konstruktion eines Übersetzers für einekonventionelle imperative Sprache (wie etwa Pascal oder C) mit Nachdruck aufeiner fundierten theoretischen Grundlage, auf einer systematischen Konstruktionvon Übersetzerkomponenten und, soweit angebracht, auf deren Generierung. Dieeinzelnen Themen sind:

- Prinzip der Übersetzung einer imperativen Sprache in Code für eine virtuelleKellermaschine

- lexikalische Analyse (Erzeugung von Analysatoren basierend auf deterministi-schen endlichen Automaten aus erweiterten regulären Ausdrücken)

- verschiedene Parsing-Techniken (für kontextfreie Grammatiken) mit einemSchwerpunkt auf LL- und LR-Techniken (einschließlich Fehlerbehandlung)

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Inhalt (Fortsetzung): - semantische Analyse, allgemein sowie auf der Grundlage von Attributgramma-tiken

- Einführung in die maschinenunabhängige Optimierung- Codeerzeugung für CISC- und RISC-Architekturen (einschließlich Codeselekti-on, Registerzuordnung, maschinenabhängige Optimierung und Instruktionsan-ordnung)

- Die Übungen bieten neben theoretischen Aufgaben auch die Möglichkeit mitverschiedenen einschlägigen Werkzeugen zu arbeiten.

Literatur: - Kopien der Vorlesungsfolien- R. Wilhelm, D. Maurer: Übersetzerbau. 2. Auflage, Springer 1997- R. Wilhelm, H. Seidl: Übersetzerbau — Virtuelle Maschinen. Springer 2007- A. V. Aho, M. S. Lam, R. Sethi, J. D. Ullman: Compiler. 2. Auflage, PearsonStudium 2008

Grundlage für: Masterarbeiten im Bereich des Übersetzerbaus


Vorlesung Grundlagen des Übersetzerbaus, 2 SWS (Prof. Dr. Helmuth Partsch)Übung Grundlagen des Übersetzerbaus, 2 SWS (Dipl.-Inf. Alexander Breckel)






keine



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33 Identifikation dynamischer Systeme


Englischer Titel: -



Sprache: Deutsch



Dozenten: Dr.-Ing. Michael Buchholz


Elektrotechnik, M.Sc., Wahlpflichtmodul IngenieurwissenschaftenElektrotechnik, M.Sc., Wahlpflichtmodul Automatisierungs- und EnergietechnikElektrotechnik, M.Sc., Wahlmodul Komunikations- und SystemtechnikInformationssystemtechnik, M.Sc., Wahlpflichtmodul (Ing)


- Lineare Algebra- Differential- und Integralrechnung- Grundlagen Stochastik- Laplace- und z-Transformation- Beschreibung dynamischer Systeme im Zeit- und Frequenzbereich (zeitkoninu-ierlich und zeitdiskret)

Lernziele: Die Studierenden können die Systemidentifikation von weiteren Arten der Mo-dellbildung abgrenzen und die Vor- und Nachteile der jeweiligen Vorgehenswei-sen benennen. Außerdem haben Sie die Fähigkeit, die Leistungsfähigkeit unddie Grenzen der behandelten Identifikationsverfahren einzuschätzen und zu be-werten sowie den Unterschied zwischen System- und Parameteridentifikationwiederzugeben. Die Studierenden können die linear eingehenden Parameter ei-nes Systemmodells aus Messdaten mithilfe der Methode der kleinsten Fehler-quadrate (Least-Squares-Schätzer) oder einer ihrer Erweiterungen in Blockver-arbeitung oder rekursiv bestimmen. Bei nichtlinearem Parametereinfluss sinddie Studierenden in der Lage, die Parameter aus Messdaten mittels nichtlinea-rer Least-Squares-Schätzer oder der Maximum-Likelihood-Methode zu ermit-teln. Darüber hinaus können die Studierenden die Parameterschätzverfahren inMATLAB implementieren und auch zur Systemidentifikation einsetzen. Die Pro-blemstellung der Identifikation linearer Systeme können sie auch mithilfe vonSubspace-Identification-Verfahren in MATLAB lösen und die Vor- und Nach-teile verschiedener Subspace-Identification-Algorithmen beschreiben. Zusätzlichsind die Studierenden in der Lage, die grundsätzliche Vorgehensweise verschie-dener nicht-parametrischer Systemidentifikationsverfahren zu beschreiben undVerfahren zur parametrischen Approximation nicht-parametrischer Modelle an-zuwenden.

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Inhalt: - Abgrenzung zu anderen Modellierungsverfahren- Überblick über übliche Modellformen- Wiederholung von Grundbegriffen der Stochastik- Methode der kleinsten Fehlerquadrate zur Parameterschätzung- Erweiterungen der Methode der kleinsten Fehlerquadrate- Rekursive Parameterschätzung- Nichtlineare Parameterschätzung- Maximum-Likelihood-Methode- Systemidentifikation mit verschiedenen Modellansätzen- Subspace Identification zur Black-Box-Identifikation- Nichtparametrische Systemidentifikation- Parametrische Approximation nichtparametrischer Modelle- Umsetzung und Anwendung der Verfahren in MALTAB

Literatur: - Isermann, R.: Identifikation dynamischer Systeme 1. Springer-Verlag, Ber-lin,1992

- Isermann, R.: Identifikation dynamischer Systeme 2. Springer-Verlag, Berlin,1992

- Ljung, L.: System Identification: Theory for the User, Prentice Hall, UpperSaddle River, 2. Auflage, 1999

- Nelles, O.: Nonlinear System Identification. Springer, Berlin, 2001



Vorlesung “Identifikation dynamischer Systeme”, 2 SWS (V) ()Übung “Identifikation dynamischer Systeme”, Praktische Übung, 0.5 SWS (Ü)()Tutorium “Identifikation dynamischer Systeme”, Tutorium unter Nutzung vonMatLab, 0.5 SWS (T) ()



Summe: 150 h


der Regel mündliche Prüfung, ansonsten 120 minütige schriftliche Prüfung


keine



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34 Individualprojekt Software Engineering und Compilerbau


Englischer Titel: Individual Project Software Engineering and Compiler Construction



Sprache: deutsch

Turnus / Dauer: jedes Semester / 1, 2 Semester




Informatik, Lehramt, WahlmodulInformationssystemtechnik, M.Sc., Wahlpflichtmodul (Inf)


Grundkenntnisse in der Softwaretechnik oder im Compilerbau

Lernziele: Die Studierenden wissen wie man alleine oder im Team eine vorgegebene kon-krete Aufgabenstellung nach den Prinzipien des Software Engineering bearbeitetund können dieses Wissen umsetzen. Sie sind in der Lage sich selbständig ineine komplexe Aufgabenstellung einzuarbeiten, im Kontext spezifischer Anwen-dungen geeignete Techniken (Formalismen, Vorgehensweisen und Werkzeuge)auszuwählen und eine innovative Lösung des gestellten Problems entwickeln.Sie erwerben außerdem die Schlüsselqualifikation ihre Ergebnisse angemessenzu dokumentieren und im Rahmen einer Präsentation überzeugend darzustellen.

Inhalt: Im Projekt wird ein Softwaresystem für eine spezifische, aktuelle Aufgabenstel-lung aus einem Anwendungsgebiet, dem Software-Engineering oder dem Com-pilerbau selbständig – unter Aufsicht und Betreuung eines wissenschaftlichenMitarbeiters – entwickelt. Das Projekt umfasst die selbständige Einarbeitung indie Aufgabenstellung und ihr Umfeld, die systematische Erfassung der Anfor-derungen nach den Prinzipien des Requirements Engineering, die Konzeptioneiner flexiblen, wohl-strukturierten Lösung im Rahmen des Softwareentwurfssowie die Umsetzung des Entwurfs bei der Implementierung. Ebenfalls Bestand-teil des Projekts sind die selbständige Auswahl geeigneter Techniken sowie eineangemessene, professionelle Qualitätssicherung und Dokumentation.

Literatur: - Wissenschaftliche Aufsätze aus einschlägigen Zeitschriften und Konferenzen- Technische Dokumentation

Grundlage für: Masterarbeiten im Bereich des Software Engineering oder Compilerbaus


Projekt Individualprojekt Software Engineering und Compilerbau (Prof. Dr. Hel-muth Partsch)




Die Vergabe der Leistungspunkte für die erfolgreiche Teilnahme am Projektergibt sich aus der aktiven Teilnahme an den Besprechungen und Diskussionen,dem schriftlichen Abschlussbericht und der Abschlusspräsentation. Die genauenModalitäten werden zu Beginn des Projekts mitgeteilt.

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Notenbildung: Die Modulnote wird mit Hilfe eines dem Studierenden von Beginn des Projektsauszuhändigenden Bewertungsmaßstabs gebildet.


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35 Industriepraxis


Englischer Titel: Industrial Internship


Semesterwochenstunden:

Sprache: deutsch





Elektrotechnik, B.Sc., Wahlpflichtmodul

Informationssystemtechnik, B.Sc., Wahlpflichtmodul

Elektrotechnik, M.Sc., Wahlpflichtmodul

Informationssystemtechnik, M.Sc., Wahlpflichtmodul


Genehmigtes Praktikum durch das Praktikantenamt

Lernziele: Das Praktikum dient der Gewinnung von fachrichtungsbezogenen Kenntnissenund Erfahrungen aus der beruflichen Praxis. Darüber hinaus vermittelt dieFachpraxis Einblicke in den beruflichen Alltag und bereitet die Studierendenauf den Berufseinstieg vor.

Inhalt: Die Industriepraxis umfasst ingenieurnahe Tätigkeiten auf dem Gebiet derElektro- und Informationstechnik sowie im Grenzbereich zwischen Informatikund Elektrotechnik.

Literatur: keine



Externes Praktikum, Seminar mit Vorträgen


9 Wochen praktische Tätigkeiten,10-minütiger Vortrag im Seminar,An zwei weiteren Terminen Teilnahme am Seminar,Kurzbericht mit maximal 15 Seiten


Die erfolgreiche Durchführung des Industriepraktikums wird durch ein Prakti-kantenzeugnis bescheinigt. Näheres regelt das Merkblatt zur Industriepraxis fürStudierende der Bachelor-Studiengänge Elektrotechnik und Informationssystem-technik.

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Notenbildung: keine


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36 Information Theory and Biology


Deutscher Titel: -



Sprache: Englisch


Modulverantwortlicher: Prof. Dr.-Ing. Martin BossertDr.-Ing. Steffen Schober

Dozenten: Dr.-Ing. Steffen Schober


Elektrotechnik, M.Sc., Wahlmodul IngenieurwissenschaftenInformationssystemtechnik, M.Sc., Wahlmodul

Communications Technology, M.Sc., Wahlmodul


Bachelor, Basic Probability Theory

Lernziele: After this lecture the students can explain and understand the fundamental con-cepts of information theory and apply them to analyse and synthesise methodsto solve problems in Bioinformatics and to explain biological phenomena. In par-ticular they can analyse and apply methods based on compression algorithmsto classify DNA text and can apply and compare methods for the inference ofgene networks based on the estimation of mutual information. The studentsare able to describe the main experimental principles of modern DNA and RNAsequencing and can describe and prove the shortcomings of these techniques.They can apply coding theoretic techniques to improve sequencing experimentsand are able to choose between different techniques for different sequencingplatforms. They further can apply information theoretical techniques to ana-lyse discrete system models of molecular systems, which are used to explainfundamental limits of information processing in these systems.

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Inhalt: This lecture focuses on models and methods used in information theory andtheir application to real world problems at the example of molecular biology(but not restricted to). Therefore we study problems from statistics such as toestimate the entropy of discrete distributions, further, compression distancesto reveal text similarities (for example between DNA sequences or texts writ-ten in English). The design and decoding of short codes and codes capable ofcorrecting Indels (insertion/deletions) is discussed and how to apply it to im-prove modern experimental techniques (high-throughput sequencing). Further,the analysis of communications systems based on discrete point processes is ad-dressed providing insights into the fundamental limits of information processingin these systems (such as biochemical networks or system communicating viaphoton counting).

- Fundamentals of information theory– Entropy– Mutual information– Source and channel coding theorem- Fundamentals of molecular biology– Information storage in DNA– Gene expression / regulation- Estimation of the density of discrete distributions, entropy, and mutual informa-tion

– Compression distances for discovering text (DNA) similarities– Estimation∗ Maximum likelihood and∗ Bayesian techniques- DNA and RNA sequencing– DNA Sequencing: Capacity– RNA Sequencing: Amplification noise and barcoding– Barcodes for Indel correction- Stochastic models of biochemical networks– Gene expression noise– Noise suppression limits– Noise sensitivity/stability of input functionsn

Literatur: - Information theory: Cover T., Thomas J., Elements of Information Theory, Wi-ley, 2009

- Systems Biology: Alon U., An Introduction to Systems Biology, Chapman andHall, 2007

- Biology: Albers et al, Molcular Biology of the Cell, Garland Science Taylor &Francis, 2008

- Coding Theory: Bossert, Channel coding for Telecommunications - Wiley, 1999



Vorlesung Information Theory and Biology, 2 SWS (V) ()Übung Information Theory and Biology, 1 SWS (Ü) ()Projekt Information Theory and Biology, 1 SWS (P) ()


Präsenzzeit: 40 hVor- und Nachbereitung: 40 hSelbststudium: 40 h Projekt30

Summe: 150 h


oral exam (english or german)


keine


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37 Iterative Methods for Wireless Communications


Deutscher Titel: -



Sprache: Englisch


Modulverantwortlicher: Dr. Werner Teich

Dozenten: Dr. Werner Teich


Elektrotechnik, M.Sc., Wahlpflichtmodul IngenieurwissenschaftenInformationssystemtechnik, M.Sc., WahlmodulCommunications Technology, M.Sc., Technisches Wahlmodul CommunicationsEngineeringElektrotechnik, M.Sc., Wahlmodul Komunikations- und Systemtechnik


Signale und Systeme, Einführung in die Nachrichtentechnik, CommunicationsEngineering

Lernziele: The students can describe the basic principle of iterative methods, analyze con-vergence properties and give examples for the main areas of application. Basedon the fix-point equation they are able to graphically illustrate and analyzean iterative method. The students can describe and discuss the block diagramof a vector-valued transmission model. They can design different vector equa-lization schemes (maximum-likelihood equalizer, block linear equalizer, blockdecision-feedback equalizer, multistage detector, recurrent neural network ba-sed equalizer) and they are able to analyze them with respect to performanceand to computational complexity. The students are able to employ the probabi-lity theory for iterative decoding and analyze as well as create the Tanner graphfor a specified linear code. They can discuss the fundamental properties of low-density parity check codes and convolutional self-orthogonal codes. They canillustrate the basic principles of turbo codes and joint de-mapping, equalization,and decoding (turbo equalization).

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Inhalt: Iterative methods are motivated by considering two classical examples: Newtonsmethod to find the roots of nonlinear functions and the Jacobi- and Gauss-Seidelmethod to solve large systems of linear equations. Based on these examples con-vergence and convergence rates of iterative methods are discussed. The conceptof the fix point iteration is used to provide a graphical interpretation of iterativeprocesses. In chapter two the concept of vector-valued transmission is introdu-ced. Based on this, we derive the optimum receiver structure for general linearmodulation methods. Besides the optimum vector equalizer also various sub-optimum methods (block linear equalizer, block decision feedback equalizer,multistage detector) are discussed. Furthermore iterative equalizer are introdu-ced and the relation to recurrent neural networks is described. Chapter threefirst introduces the basic concepts for iterative decoding: maximum a poste-riori decoding, probability theory for iterative decoding and tanner graphs asa means to graphically represent iterative decoding. As applications we consi-der low density parity check codes and convolutional self-orthogonal codes. Inchapter four iterative methods for concatenated systems are considered. Thisincludes a discussion of classical turbo codes as well as receiver concepts basedon a joint demapping, equalization and decoding (turbo equalization). As a fur-ther example we consider the basic principle of interleave division multiplexing.The iterative methods are analysed using EXIT charts.

Literatur: - J. Lindner, “Informationsübertragung - Grundlagen der Kommunikationstech-nik”, Springer-Verlag, Berlin 2005

- S. Haykin, “Neural Networks – A Comprehensive Foundation”, Prentice Hall1999

- S.J. Johnson, “Iterative Error Correction – Turbo, Low-Density Parity-Checkand Repeat-Accumulate Codes”, Cambridge University Press 2007



Vorlesung “Iterative Methods for Wireless Communications”, 2 SWS (V) ()Übung “Iterative Methods for Wireless Communications”, 1 SWS (Ü) ()




Usually oral exam, otherwise written exam of 90 minutes duration


Notenbildung: Module mark is identical to exam mark. In case of successful participation inthe Matlab project a bonus to the exam mark will be given (§15 Abs. (5) ofthe exam regulations for the bachelor and master courses in Electrical Engi-neering (Elektrotechnik) and Computer Systems Engineering (Informationssys-temtechnik) resp. §14 Abs. (2) of the exam regulations for the master courseCommunications Technology).


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38 Kommunikationsnetze


Englischer Titel: Computor Networks



Sprache: deutsch


Modulverantwortlicher: Prof. Dr. Hans Peter Großmann

Dozenten: Prof. Prof. Dr.-Ing. Stefan Wesner


Elektrotechnik, M.Sc., Wahlpflichtmodul IngenieurwissenschaftenElektrotechnik, M.Sc., Wahlpflichtmodul Automatisierungs- und Energietechnik

Elektrotechnik, M.Sc., Wahlmodul Komunikations- und Systemtechnik


Communications Technology, M.Sc., Empfohlenes Wahlfach


Grundlegendes Verständnis von Elektrotechnik und Kommunikations- und Infor-mationstechnik.

Lernziele: Nach Abschluss dieser Vorlesung sind Studenten in der Lage, die wichtigstenNetzprotokolle und -technologien für Lokale und Weitverkehrsnetze zu benen-nen und zu beschreiben. Sie sind in der Lage, die grundlegenden Architektur-prinzipien von Netzen anhand des ISO/OSI Modells und des Internet ProtokollStacks zu erklären. Die Studenten verstehen die Herausforderungen und Auf-gaben der einzelnen Protokollschichten und sind in der Lage, für die in derVorlesung behandelten Protokolle deren Einschränkungen zu verstehen und zuerklären. Teilnehmer an dieser Vorlesung können darüber hinaus die verschiede-nen in Rechenzentren eingesetzten Netztopologien und Technologien benennenund sie unter vorgegebenen technischen und ökonomischen Rahmenbedingun-gen vergleichen. Gegen Ende der Veranstaltung sind die Studenten in der Lage,ihr Wissen für die Auswahl geeigneter Protokolle für verschiedene Szenarien an-zuwenden und darauf aufbauen, selbständig Netze auszulegen. Im zugehörigenSeminar lernen Studenten, wie gezielt Detailinformationen zu den Protokollenermittelt werden können, lernen die Präsentation von Ergebnissen und Entwür-fen und diskutieren die Ergebnisse in der Gruppe.

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Inhalt: Die Vorlesung Kommunikationsnetze ist eine Einführung in Netze, die heute fürdie Kommunikation zwischen Rechnern eingesetzt werden. Der Schwerpunktliegt dabei auf der Architektur, Funktionalität und Entwurf für lokale Netze undProtokolle. Es wird dabei das ISO/OSI Modell vorgestellt und der Grundsatz vonSchichtenmodellen besprochen. Ein weiterer Schwerpunkt liegt auf Protokollenfür den Zugriff auf gemeinsam genutzte Medien ("MAC Layer"). Insbesonderewird dabei auf das Ethernet Protokoll eingegangen aber auch auf weitere Pro-tokolle aus dem Bereich der Produktionsanlagen. Auf den OSI Schichten 3 und4 (Netz und Transportschicht) wird das im Internet übliche Protokoll TCP/IPeingeführt und im Detail besprochen. Das bildet die Basis für weitere Protokolleauf der Anwendungsschicht auf Basis von TCP/IP wie RTP HTTP oder dar-auf aufbauende Ansätze wie REST. Darüber hinaus wird in der Vorlesung auchauf spezialisierte Netze aus dem Bereich der Produktion oder in Fahrzeugeneingegangen wie dem CAN bus. Die Vorlesung schließt mit einer Übersicht vonProtokollen und Netzen aus dem Bereich der Rechenzentren und dem Höchst-leistungsrechnen wie Infiniband oder Protokolle für Speichersysteme wie SRPund iSCSI.Seminar In dem begleitenden Seminar lernen die Studenten, wie sie selbständigInformationen zu Protokollen und Standards erhalten. In Gruppen oder einzelnlernen Studenten zu ausgewählten Themen und Fragestellungen Ausarbeitungenzu erstellen und diese der Gruppe vorzustellen und zu diskutieren.

Literatur: - Kurose, Ross: Computer Networks, Pearson, 5th edition- George Coulouris, Jean Dollimore, Tim Kindberg and Gordon Blair: DistributedSystems: Concepts and Design, 5th edition

- Comer, Douglas E.: Internetworking with TCP/IP. Principles, protocols, andarchitecture; London 1988

- Lawrenz, Wolfhard (Hrsg.): CAN - Controller Area Network. Grundlagen undPraxis; 2., vollständig überarbeitete und erweiterte Auflage; Heidelberg 1997

- Stevens, W. Richards: TCP/IP Illustrated, Volume 1. The Protocols; Reading(Massachusetts) 1994

- Tannenbaum: Computer Networks; Prentice Hall- Michel Dubois, Murali Annavaram, Per Stenström: Parallel Computer Organi-zation and Design, 2012

- Ulf Troppens, Rainer Erkens, Wolfgang Mueller-Friedt, Rainer Wolafka, NilsHaustein: Storage Networks Explained: Basics and Application of Fibre ChannelSAN, NAS, iSCSI, InfiniBand and FCoE, 2009



Vorlesung “Kommunikationsnetze”, 1 SWS ()Seminar “Kommunikationsnetze”, 2 SWS ()



Summe: 120 h


Leistungsnachweis für die erfolgreiche Teilnahme am Seminar (Ausarbeitungund Vortrag) Dieser Leistungsnachweis ist Voraussetzung für die benotete Prü-fung, die in der Regel mündlich abgehalten wird.




90

39 Kryptologie: Algorithmen und Methoden


Englischer Titel: Cryptology: Algorithms and Methods



Sprache: Deutsch


Modulverantwortlicher: Prof. Dr. Uwe Schöning

Dozenten: Prof. Dr. Uwe SchöningProf. Dr. Irene Bouw


Informatik, M.Sc., Kernfach Theoretische und Mathematische Methoden derInformatikMedieninformatik, M.Sc., Kernfach Theoretische und Mathematische Methodender InformatikInformatik, M.Sc., Vertiefungsfach Theoretische InformatikMedieninformatik, M.Sc., Vertiefungsfach Theoretische InformatikInformatik, M.Sc., Vertiefungsfach IT-SicherheitMedieninformatik, M.Sc., Vertiefungsfach IT-SicherheitInformatik, Lehramt, WahlmodulElektrotechnik, M.Sc., Wahlpflichtmodul Komunikations- und SystemtechnikElektrotechnik, M.Sc., Wahlmodul Automatisierungs- und EnergietechnikInformationssystemtechnik, M.Sc., Wahlpflichtmodul (Inf)


Die Vorlesung setzt keine speziellen Kenntnisse voraus. Hilfreich sind Kennt-nisse in Programmieren, Algorithmen und Datenstrukturen, sowie Alge-bra/Zahlentheorie.

Lernziele: Die Studierenden können die Unterschiede zwischen klassischer und modernerKryptologie erklären. Sie können die wichtigsten Verfahren und Prinzipien derklassischen Kryptologie anwenden und deren Sicherheit einschätzen. Die Metho-den und Algorithmen der modernen Kryptologie sowie deren zahlentheoretischeFundierung ist ihnen vertraut. Sie wissen einzuschätzen wie wichtig die moder-ne Kryptographie insbesonder für Internet-Transaktionen und Kommunikationsowie für Chipkarten und andere Anwendungen ist.

Inhalt: - Klassische und historische Kryptosysteme- Entropie, Konzidenzindex, absolute Sicherheit- komplexitätstheoretische und Effizienzbetrachtungen, Einwegfunktionen- zahlentheoretische und algebraische Grundlagen (Teilbarkeit, ggT, chinesischerRestsatz, Primitivwurzeln, zyklische Gruppen, diskreter Logarithmus, Faktorisie-rung, Jacobi-Symbol, Primzahltests)

- Protokolle für Nachrichtenaustausch, public key, elektronische Signaturen, Au-thentisierung, Zero Knowledge, Elektronisches Bargeld, Elliptische Kurven.

ILIAS:

Literatur: - eigenes Vorlesungsskript

Grundlage für: –

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Vorlesung Kryptologie ()Übung Kryptologie ()Labor praktische Programmieraufgaben ()




Es kann ein Übungsschein erworben werden. Der erfolgreiche Abschluss des in-tegrierten Projekts (Programmieraufgaben) wird separat ausgewiesen. Halbjähr-lich findet eine schriftliche Klausur statt, dabei wird der erbrachte Übungsscheinmit einer Notenverbesserung um eine Notenstufe berücksichtigt. In Ausnahme-fällen (insbes. Studierende der Mathematik/Wirtschaftsmathematik) findet einemündliche Prüfung statt.


Keine.



92

40 Lab - Vector Network Analysis


Deutscher Titel: -



Sprache: Englisch


Modulverantwortlicher: Prof. Dr.-Ing. Hermann Schumacher

Dozenten: Prof. Dr.-Ing. Hermann SchumacherDr.-Ing. Andreas TrasserDr.-Ing. Václav Valenta


Elektrotechnik, M.Sc., Wahlpflichtmodul IngenieurwissenschaftenCommunications Technology, M.Sc., WahlpraktikumInformationssystemtechnik, M.Sc., Wahlpraktikum


Basic knowledge of RF engineering

Lernziele: Students describe the most important concepts of vectorial measurements atradio frequencies and assess key tradeoffs between diverse measurement techni-ques, choice of measurement parameters and error correction procedures. Stu-dents employ accurate calibration techniques and operate a vector networkanalyzer, distinguishing between frequency and time domain characterizationtechniques. They demonstrate time domain reflectometry using vector networkanalysis. Measurement results are interpreted and used to prepare equivalentcircuit models of the measured components or to carry out deembeding of testfixtures of active devices.

Inhalt: Vector Network Analyzers (VNAs) are indispensable instruments in every RFlaboratory as they provide the most common way to characterize network para-meters (e.g. scattering parameters, impedance or admittance parameters, etc.)of electrical networks (power amplifiers, filters and other n-port networks). As aresult, understanding the fundamental principles of VNA measurements belongsto the essential knowledge of an RF engineer. The main goal of this laboratorycourse is to introduce students the fundamental RF VNA measurement techni-ques, principles, manipulations and measurement procedures. Throughout dif-ferent measurement exercises, this course will provide students firm grasp andvalidation of the common theory gained in previous electro-technical courses.List of experiments:

- R, L, C measurements- Measurements on a bias tee (RF/DC coupler)- Measurements on a radio frequency filter- Measurements on a semiconductor diode- De-embedding procedures and measurements of FET and BJT transistors in atest fixture

- Measurements on coaxial cables (dielectric constant, length)- Time domain reflectometry: measurements on passive components, localizati-ons of faults in transmission linesTime domain reflectometry: measurements onpassive

- Introduction to the time gating as a deembedding technique

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Literatur: Scattering parameter tutorial (Prof. Schumacher, provided online); detailed de-scriptions for each experiment

Grundlage für: Master thesis with topics requiring vector network analysis


Labor “Vector Network Analysis”, 3 SWS ()


Präsenzzeit: 29 hVor- und Nachbereitung: 121 h

Summe: 150 h



keine

Notenbildung: The course is not graded. Successful completion requires (a) Sufficient prepa-ration for each experiment (colloquium at start of each experiment) (b) Activeparticipation in each experiment. (c) Submission and acceptance of report do-cumenting each experiment (1 per group)


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41 Labor Eingebettete Systeme


Englischer Titel: Lab Excercise Embedded Systems



Sprache: Deutsch





Informatik, M.Sc., Kernfach Technische und Systemnahe InformatikMedieninformatik, M.Sc., Kernfach Technische und Systemnahe InformatikInformatik, M.Sc., Vertiefungsfach Eingebettete SystemeInformationssystemtechnik, M.Sc., Wahlpflichtmodul (Ing/Inf)Informatik, Lehramt, Wahlmodul


Architektur eingebetteter Systeme

Lernziele: Die Studierenden sind in der Lage gemischte Hardware- /Softwaresysteme imTeam zu entwickeln und zu implementieren. Sie lösen unterschiedliche Ent-wurfsprobleme aus dem Bereich der eingebetteten Systeme. Die Studierendenkönnen technische Dokumentationen erstellen und ihre Entwürfe bewerten undverteidigen.

Inhalt: - Hardwareentwurf eingebetteter Systeme- Softcoreprozessoren am Beispiel des NIOS- Softwareentwurf eingebetteteter Systeme- Treiberentwicklung- System on a Programmable Chip (SOPC)- Debugging von gemischten Hardware/Softwaresystemen- Implementierung eines einfachen Echtzeitkernels- Anwendung: Digitale Regelung eines Motors

Literatur: - Jürgen Teich, Digitale Hardware/Software Systeme, Springer 1997- Jean J. Labrosse, Embedded Systems Building Blocks, Second Edition, CMP2000

- Jürgen Reichardt, Bernd Schwarz, VHDL-Synthese, 4. Auflage, Oldenbourg2006

- Giovanni De Micheli, Synthesis and Optimization of Digital Circuits, MCGraw-Hill, Inc. 1994

Grundlage für: Masterarbeiten im Hardware/Softwareentwurf eingebetteter Systeme


Labor Eingebettete Systeme (Prof. Dr.-Ing. Frank Slomka)



95


Zu jedem Versuch wird ein Kolloquium durchgeführt.


Keine

Notenbildung: Die Modulnote ergibt sich aus dem Durchschnitt der Kolloquiumsnoten


96

42 Labor Softwareentwurf mit Multiparadigmen-Programmiersprachen

Kürzel / Nummer: 88348????? (Wird vom Dezernat 2 festgelegt)

Englischer Titel: Lab Software Engineering using Multi-Paradigm Programming Languages



Sprache: Deutsch, Englisch (nach Absprache)


Modulverantwortlicher: Prof. Dr. Heiko Falk

Dozenten: Prof. Dr. Heiko Falk


Informatik, M.Sc., Kernfach Technische und Systemnahe InformatikInformatik, M.Sc., Vertiefungsfach Eingebettete SystemeInformatik, M.Sc., Vertiefungsfach Software-Engineering und CompilerbauMedieninformatik, M.Sc., Kernfach Technische und Systemnahe InformatikMedieninformatik, M.Sc., Vertiefungsfach Eingebettete SystemeMedieninformatik, M.Sc., Vertiefungsfach Software-Engineering und Compiler-bauInformationssystemtechnik, M.Sc., WahlpflichtmodulInformatik, Lehramt, Wahlmodul


Allgemeine Programmierkenntnisse

Lernziele: Die Studierenden kennen sowohl die Vorteile als auch die Schwierigkeiten beimEntwurf von Softwareprojekten mit Multiparadigmen-Sprachen. Sie haben dieFähigkeit, aus der Vielzahl der möglichen Paradigmen die für ein Projekt sinn-vollsten selbstständig auszuwählen und zu verwenden. Insbesondere besitzen sieeinen umfassenden Überblick über die Vor- und Nachteile objektorientierter undgenerischer Programmierung. Die Studierenden sind in der Lage, dieses Wisseneigenständig in Projekten anzuwenden.

Inhalt: Multiparadigmen-Sprachen bieten beim Software-Entwurf die Möglichkeit, Pro-bleme durch vollkommen unterschiedliche Ansätze zu lösen. Während durch ge-eignete Wahl des Lösungsansatzes effiziente und leicht wartbare Systeme erstelltwerden können, führt eine schlechte Wahl schnell zu kompliziertem und fehleran-fälligem Code. Das Labor behandelt anhand einzelner, aufeinander aufbauenderVersuche die Unterschiede zwischen den unterschiedlichen Entwurfsansätzen.Diese Versuche werden mit Hilfe der Programmiersprache C++ durchgeführt.Diese eignet sich besonders für den Entwurf komplexer Software-Projekte, da siedie Möglichkeit bietet, innerhalb eines Projektes unterschiedliche Paradigmennebeneinander einzusetzen. Dabei werden im Rahmen dieses Moduls neben densystematischen Entwurfsansätzen auch die für den Software-Entwurf mit C++notwendigen Grundlagen vermittelt.Besondere Schwerpunkte bilden:

- Generische Programmiermethoden- Objektorientierte Programmiermethoden- Speicherverwaltung- Vererbung und Mehrfachvererbung

Literatur: - S. B. Lippman. C++ Primer. Addion-Wesley, 2013.- S. Meyers. Effektiv C++ programmieren. Addison-Wesley, 2006.

97

Grundlage für: Empfohlen für das Modul „Compiler für Eingebettete Systeme“.


Labor „Softwareentwurf mit Multiparadigmen-Programmiersprachen“ (5 SWS)(Prof. Dr. Heiko Falk)




Zu jedem Versuch wird ein Laborbericht erstellt und der Programmcode abge-geben.


Keine

Notenbildung: Die Modulnote ergibt sich aus dem Durchschnitt der Noten für jeden Versuch.Zum Bestehen muss dabei jeder Versuch mit mindestens „Ausreichend“ bewertetsein.


98

43 Masterarbeit


Englischer Titel: Master’s Thesis



Sprache: deutsch oder englisch


Modulverantwortlicher: Prof. Dr.-Ing. Maurits Ortmanns (Studiendekan)

Dozenten: Erstbetreuer der Masterarbeit


Elektrotechnik, M.Sc., Abschlussarbeit MasterarbeitInformationssystemtechnik, M.Sc., Abschlussarbeit Masterarbeit


Wünschenswert ist es, grundlegende Module aus dem Gebiet der Masterarbeitbelegt zu haben.

Lernziele: Selbstständiges Einarbeiten und wissenschaftlich methodische Bearbeitung ei-nes für die Elektrotechnik oder Informationssystemtechnik relevanten Themas.Erwerb der Fähigkeiten, komplexe Fragestellungen der Ingenieurwissenschaftenunter Anwendung des erlernten Fachwissens sowie bekannter wissenschaftlicherMethoden und Erkenntnisse innerhalb eines vorgegebenen Zeitrahmens selb-ständig zu bearbeiten, in Form einer Ausarbeitung darzustellen und vor sach-kundigem Publikum verständlich zu präsentieren. Erlernen von Schlüsselquali-fikationen wie Management eines eigenen Projekts, Präsentationstechnik undVerfeierung der rhetorischen Fähigkeiten.

Inhalt: Abhängig von der konkreten Themenstellung.

Literatur: Abhängig von der konkreten Themenstellung.


Masterarbeit Wahl eines geeigneten Themas an einem der Institute der Inge-nieurwisschaften (Dozenten der Ingenieurwissenschaften)




Schriftliche Ausarbeitung und Abschlussvortrag.


keine

Notenbildung: Die Modulnote wird gemäß Prüfungsordnung gebildet.


99

44 Methoden der Optimierung und optimalen Steuerung


Englischer Titel: -



Sprache: Deutsch



Dozenten: Prof. Dr.-Ing. Knut Graichen


Elektrotechnik, M.Sc., Wahlpflichtmodul IngenieurwissenschaftenElektrotechnik, M.Sc., Wahlpflichtmodul Automatisierungs- und EnergietechnikInformationssystemtechnik, M.Sc., Wahlmodul (Ing)


- Grundkenntnisse der höheren Mathematik (insbesondere lineare Algebra)- Beschreibung linearer und nichtlinearer Systeme im Zeitbereich- Grundkenntnisse der linearen Regelungstechnik (hilfreich)

Lernziele: Die Studierenden können die Problemklassen der statischen und dynamischenOptimierung unterscheiden und praktische Optimierungsprobleme mathema-tisch formulieren. Sie sind in der Lage, Optimierungsprobleme gemäß ihresstatischen/dynamischen Charakters und eventueller Beschränkungen zu klassifi-zieren und zu analysieren. Zudem können die Studierenden die entsprechendenOptimalitätsbedingungen herleiten und diese mit Hilfe geeigneter numerischerVerfahren lösen. Des Weiteren besitzen die Studierenden die Fähigkeit, die nicht-lineare modellprädiktive Regelung gemäß ihrer verschiedenen Formulierungen zuklassifizieren und zur Regelung nichtlinearer Systeme einzusetzen.

Inhalt: - Beispiele der statischen und dynamischen Optimierung- Grundlagen und -begriffe der Optimierung- Statische Optimierung ohne/mit Beschränkungen (Optimalitätsbedingungen,numerische Verfahren, etc.)

- Dynamische Optimierung ohne/mit Beschränkungen (Einführung in die Varia-tionsrechnung, Optimalitätsbedingungen, Pontryagin’s Maximumprinzip, etc.)

- Numerische Lösung von dynamischen Optimierungsproblemen (direk-te/indirekte Verfahren)

- Nichtlineare modellprädiktive Regelung

Literatur: - J. Nocedal, S.J. Wright: Numerical Optimization. Springer, 2006- S.Boyd, L. Vandenberghe: Convex Optimization. Cambridge University Press,2004

- M. Papageorgiou: Optimierung, 2. Auflage, Oldenbourg, 1996



Vorlesung “Methoden der Optimierung und optimalen Steuerung”, 2 SWS (V)()Übung “Methoden der Optimierung und optimalen Steuerung”, PraktischeÜbung, 1 SWS (Ü) ()

100



Summe: 180 h


In der Regel mündliche Prüfung, ansonsten 120 minütige schriftliche Prüfung.


keine

Notenbildung: Anhand der Ergebnisse der mündlichen Prüfung bzw. Klausur


101

45 Mikrowellensysteme


Englischer Titel: Microwave Systems



Sprache: deutsch


Modulverantwortlicher: Prof. Dr.-Ing. Wolfgang Menzel

Dozenten: Prof. Dr.-Ing. Wolfgang MenzelProf. Dr.-Ing. Christian WaldschmidtDr.-Ing. Frank Bögelsack


Elektrotechnik, M.Sc., Wahlpflichtmodul IngenieurwissenschaftenElektrotechnik, M.Sc., Wahlpflichtmodul Komunikations- und SystemtechnikElektrotechnik, M.Sc., Wahlmodul MikroelektronikElektrotechnik, M.Sc., Wahlmodul Automatisierungs- und EnergietechnikInformationssystemtechnik, M.Sc., Wahlpflichtmodul (Ing)


Einführung in die Hochfrequenztechnik

Lernziele: Die Studierenden sind nach erfolgreichem Abschluss des Moduls in der Lage,Prinzipien der Hochfrequenztechnik und Mikrowellentechnik zum Entwurf undder messtechnischen Überprüfung von Systemen aus Kommunikations- undFunkmesstechnik anzuwenden. Sie sind fähig, die Vor- und Nachteile unter-schiedlicher Sende-Empfangs-Systeme und deren Subsysteme, die Eigenschaf-ten von Sensoren der Funkmesstechnik, sowie unterschiedliche Radiometer-und Radaranwendungen einzuschätzen.

Inhalt: Die Vorlesung hat aufbauend auf der Vorlesung ”Einführung in die Hochfre-quenztechnik“ die Anwendungen der Hochfrequenztechnik unter Berücksichti-gung der Systemumgebung zum Inhalt: Vorlesung und Übungen:

- Antennen,- Ausbreitungseigenschaften von Mikrowellen in der Atmosphäre,- Grundlagen der Hochfrequenz- und Mikrowellenkommunikation mit Empfänger-und Signalerzeugungsarchitektur,

- Radiomentrie (Mikrowellenstrahlung, die jeder „warme“ Körper aussendet, kannzur Detektion oder Temperaturmessung genutzt werden),

- Radar mit den verschiedenen Radarverfahren, ihrer Realisierung, ihren Eigen-schaften und der benutzten Antennen (CW-, FMCW-, Pulsradar, phasengesteu-ertes Radar, SAR),

- Navigationssysteme (Flugzeug-Landesysteme wie ILS oder MLS und Systemezur Positionsbestimmung (GPS, GLONASS))

102

Literatur: - VorlesungsskriptLehrbücher:

- Bachmann, P.: Handbuch der Satellitennavigation, Motorbuch-Verl., 1993- Baur, E.: Einführung in die Radartechnik, Teubner, 1985- Collin, Robert E.: Antennas and Radiowave Propagation. McGraw-Hill, Singa-pore 1985

- Detlefsen, J., Radartechnik: Grundlagen, Bauelemente, Verfahren, Anwendun-gen, Springer Verlag

- Franceschetti, G., Lanari, R.: Synthetic aperture radar processing, CRC Press,1999

- Huder, B.: Einführung in die Radartechnik, Teubner, 1999- Johnson, R. C.: Antenna engineering handbook, McGraw-Hill, 1984- Ludloff, A.: Handbuch Radar und Radarsignalverarbeitung, Vieweg, 1993- Rappaport, Theodore A.: Wireless Communications. IEEE Press / Prentice Hall,New York 1996

- Silver, S.: Microwave antenna theory and design, Peregrinus, 1986- Skolnik, M. I.: Introduction to radar systems, McGraw-Hill , 1981- Skolnik, M. I.: Radar Handbook, McGraw-Hill, 1990- Smith, Albert A.: Radio Frequency Principles and Applications. IEEEPress/Chapman & Hall, New York 1998

- Unger, H.-G.: Hochfrequenztechnik in Funk und Radar, Teubner, 1994- Vohwinkel, B.: Passive Mikrowellenradiometrie, Vieweg, 1988

Grundlage für: Dieses Modul ist Grundlage für einen Teil der im Institut für Mikrowellentechnikdurchgeführten Masterarbeiten


Vorlesung ”Mikrowellensysteme“, 4 SWS ()Übung ”Mikrowellensysteme“, 2 SWS ()



Summe: 240 h


Die Prüfung findet in der Regel als mündliche Prüfung statt.


Keine



103

46 Mobile und Ubiquitous Computing


Englischer Titel: Mobile and Ubiquitous Computing



Sprache: Deutsch


Modulverantwortlicher: Prof. Dr.-Ing. Michael Weber

Dozenten: Prof. Dr.-Ing. Michael Weber


Informatik, M.Sc., Kernfach Praktische und Angewandte InformatikInformatik, M.Sc., Vertiefungsfach MedieninformatikMedieninformatik, M.Sc., Kernfach Mediale InformatikMedieninformatik, M.Sc., Vertiefungsfach MedieninformatikInformatik, Lehramt, WahlmodulInformationssystemtechnik, M.Sc., Wahlpflichtmodul (Inf)


Grundlagen zu Rechnernetzen und Betriebssystemen.

Lernziele: Die Studierenden kennen die grundlegenden Charakteristiken, Funktionsweisen,Mechanismen und Protokolle mobiler und ubiquitärer Systeme. Sie sind in derLage die erlernten Konzepte auf neue ubiquitäre Anwendungszenarien zu über-tagen. Sie besitzen zudem die Fähigkeit mobile und ubiquitäre Systeme bzw.Anwendungen zu planen und auf verschiedenen Ebenen praktisch umzusetzen.

Inhalt: - Einführung in das Themengebiet- Mobile Geräte- Mobile Kommunikation- Sensorik und Kontext- Mobile und ubiquitäre Benutzerschnittstellen- Software und Betriebssysteme für mobile und ubiquitous Computing- Sicherheit und Privatsphäre

Literatur: - Schiller: Mobilkommunikation, 2. Auflage. Pearson Studium, 2003- Tanenbaum: Computernetzwerke, 4. Auflage. Pearson Studium, 2003- Mischa Schwartz: Mobile Wireless Communications. Cambridge UniversityPress., 2004

- John Krumm: Ubiquitous Computing Fundamentals. CRC Press, 2009- Stefan Poslad: Ubiquitous Computing: Smart Devices, Environments and Inter-actions. Wiley, 2009

Grundlage für: –


Vorlesung Mobile und Ubiquitous Computing, 2 SWS (Prof. Dr.-Ing. MichaelWeber)Übung Mobile und Ubiquitous Computing, 2 SWS (Dipl.-Inf. Florian Schaub)



104


Die Modulprüfung erfolgt schriftlich oder mündlich.


Keine



105

47 Mobilkommunikation


Englischer Titel: Mobile Communications



Sprache: English





Informatik, M.Sc., Kernfach Technische und Systemnahe InformatikMedieninformatik, M.Sc., Kernfach Technische und Systemnahe InformatikInformatik, M.Sc., Vertiefungsfach Verteilte SystemeMedieninformatik, M.Sc., Vertiefungsfach Verteilte SystemeInformationssystemtechnik, M.Sc., Wahlpflichtfach (Inf)Communications Technology, M.Sc., Technisches WahlmodulInformatik, Lehramt, Wahlfach


Grundlagen der Rechnernetze, Fortgeschrittene Konzepte der Rechnernetze

Lernziele: By successfully attending this module, students achieve a deeper understandingof specific challenges and security solutions in the area of mobile communicationsystems that advances their level of understanding significantly beyond thelectures „Grundlagen der Rechnernetze“ and „Fortgeschrittene Konzepte derRechnernetze“.Recent research topics in mobile communications are discussed based on currentscientific publications and by that the course also introduces students into theskills required to work with and discuss about scientific literature.The lab recapitulates the topics of the lecture with a more practical approachand also verifies learned knowledge in more theoretical assignments. At the sametime, the lab also includes practical hands-on exercises where students havethe opportunity to apply the learned knowledge on real mobile communicationsystems.

Inhalt: The lecture is composed of three major blocks. Part one introduces importantfoundations of wireless communication including radio wave characteristics, fun-damental laws like Nyquist and Shannon-Hartley, but also basics of modulationand encoding. Part two discusses architecture and protocols of established wire-less communication systems such as WLAN, cellular networks (GSM, 3G, LTE),Bluetooth, or RFID. Finally, part three provides insights into recent researchtopics in mobile communication, e.g., VANETs or Wireless Sensor Networks.

Literatur: - Schiller, Mobile Communications, 2nd ed., Addison Wesley- Mischa Schwartz, Mobile Wireless Communications, Cambridge University Press- Martin Sauter, Grundkurs Mobile Kommunikationssysteme, Vieweg+Teubner


Vorlesung Mobile Communications, 3 SWS (Prof. Dr. Frank Kargl)Übung Mobile Communications, 1 SWS (N.N.)



106


Oral (in case of many participants written) exam at the end of the semester;no further course assessment; grade bonus if lab passed successfully


None

Notenbildung: Grade of the module exam


107

48 Modellbildung dynamischer Systeme


Englischer Titel: -



Sprache: Deutsch



Dozenten: Dr.-Ing. Michael Buchholz


Elektrotechnik, M.Sc., Wahlpflichtmodul IngenieurwissenschaftenElektrotechnik, M.Sc., Wahlpflichtmodul Automatisierungs- und EnergietechnikElektrotechnik, M.Sc., Wahlmodul Komunikations- und SystemtechnikInformationssystemtechnik, M.Sc., Wahlpflichtmodul (Ing)


- Grundlagen Höhere Mathematik- Grundlagen Physik- Beschreibung von dynamischen Systemen im Zeitbereich

Lernziele: Die Studierenden können die rigorose Modellbildung von weiteren Arten derModellbildung abgrenzen und die Vor- und Nachteile der jeweiligen Vorgehens-weisen benennen. Darüber hinaus sind sie in der Lage, die Auswirkung vonVereinfachungen bei der Modellbildung abschätzen und einordnen zu können.Die Studierenden haben die Fähigkeit, die Modellgleichungen von dynamischentechnischen Systemen mithilfe des Prinzips nach Newton-Euler, der Lagran-geschen Gleichungen 1. und 2. Art, des Prinzips von d’Alembert sowie denHamiltonschen Gleichungen abzuleiten und aufzustellen. Darüber hinaus kön-nen sie physikalische Systeme aus verschiedenen Domänen als verallgemeinerteNetzwerke modellieren, darstellen und daraus die mathematische Beschreibungder Bewegungsgleichungen ableiten. Die Studierenden sind darüber hinaus inder Lage, verschiedene Methoden zur Ordnungsreduktion von Systemmodellenzu benennen und die Ordnungsreduktion nach Litz anzuwenden.

Inhalt: - Abgrenzung verschiedener Modellierungsverfahren- Vorgehen bei der rigorosen Modellbildung- Beschreibung von Systemen durch verallgemeinerte Netzwerke- Einführung in Kinematik und Kinetik- Modellbildung nach Newton-Euler- d’Alembertsches Prinzip- Lagrangsche Gleichungen- Hamiltonsches Prinzip- Hamiltonsche Gleichungen- Modale Ordnungsreduktion nach Litz

108

Literatur: - Beitz, W., Grote, K.-H. (Hrsg.): Dubbel. Taschenbuch für den Maschinenbau.Springer-Verlag, Berlin, 2001

- Gross, H.; Hauger, W.; Schnell, W.: Technische Mechanik, Band 3: Kinetik.Teubner-Verlag, Stuttgart, 1995

- Isermann, R.: Mechatronische Systeme: Grundlagen. Springer-Verlag, Berlin,1999

- Pfeiffer, F.: Einführung in die Dynamik. Teubner-Verlag, Stuttgart, 1989- Schiehlen, W. O.: Technische Dynamik. Teubner-Verlag, Stuttgart, 1986- Ulbrich, H.: Maschinendynamik. Teubner-Verlag, Stuttgart, 1996- Fabien, B.: Analytical System Dynamics: Modeling and Simulation. Springer,New York, 2009

- Kuypers, F.: Klassische Mechanik. 7. Auflage, Wiley-VCH, Weinheim, 2005



Vorlesung “Modellbildung dynamischer Systeme”, 2 SWS (V) ()Übung “Modellbildung dynamischer Systeme”, praktische Übung, 1 SWS (Ü) ()



Summe: 150 h


In der Regel 120 minütige schriftliche Prüfung, ansonsten mündliche Prüfung


keine

Notenbildung: Anhand des Klausurergebnisses bzw. des Ergebnisses der mündlichen Prüfung


109

49 Multiagentensysteme


Englischer Titel: Multiagent Systems



Sprache: Deutsch

Turnus / Dauer: jedes zweite Wintersemester (gerade Jahre) / 1 Semester

Modulverantwortlicher: Prof. Dr. Susanne Biundo-Stephan

Dozenten: Prof. Dr. Susanne Biundo-Stephan


Informatik, M.Sc., Kernfach Praktische und Angewandte InformatikInformatik, M.Sc., Vertiefungsfach Intelligente SystemeMedieninformatik, M.Sc., Kernfach Praktische und Angewandte InformatikMedieninformatik, M.Sc., Vertiefungsfach Intelligente SystemeInformationssystemtechnik, M.Sc., WahlmodulInformatik, Lehramt, Wahlmodul


Grundkenntnisse in praktischer Informatik

Lernziele: Die Studierenden kennen die Grundprinzipien des Agentenparadigmas zur verteil-ten Problemlösung in dynamischen, heterogenen Umgebungen. Sie sind mit denwichtigsten Agentenarchitekturen vertraut und können diese implementieren.Sie sind in der Lage zu beurteilen, welche Architekturen für welche Problemstel-lungen geeignet sind. Sie kennen die wichtigsten Ansätze zur Kommunikation,Koordination, Problemlösung und Entscheidungsfindung in Agentengesellschaf-ten. Darüber hinaus sind sie in der Lage, den Einsatz des Agentenparadigmas beider Entwicklung komplexer Anwendungssysteme gezielt zu bewerten, zu planenund durchzuführen.

Inhalt: - Das Agentenparadigma- Agentenarchitekturen- Kommunikation in Agentengesellschaften- Koordination in Agentengesellschaften- Verteiltes Planen und Problemlösen- Suchalgorithmen für Agenten: Moving Target Search, Learning Real-Time A∗

etc.- Verteiltes Entscheiden: Auktionen, Verhandlungen, Abstimmung- Anwendungen von Multiagentensystemen

Literatur: - Michael Wooldridge: An Introduction to MultiAgent Systems, 2. Auflage, JohnWiley & Sons, 2009

- Gerhard Weiss (Ed.): Multiagent Systems – A Modern Approach to DistributedArtificial Intelligence, The MIT Press, 2000

Grundlage für: Bachelor- und Masterarbeiten im Themengebiet Multiagentensysteme


Vorlesung Multiagentensysteme (Prof. Dr. Susanne Biundo-Stephan)Übung Multiagentensysteme (Dr. Bernd Schattenberg)

110




Die Modulprüfung erfolgt je nach Teilnehmerzahl mündlich oder schriftlich. ImRahmen der Übungen wird der Lernfortschritt überprüft. Studierende, die 50%der Übungsaufgaben erfolgreich bearbeitet haben, erhalten in der Modulprüfungeinen Notenbonus von 0.3.


Keine

Notenbildung: Die Modulnote ergibt sich aus der Modulprüfung, ggf. unter Anrechnung desNotenbonus.


111

50 Multimediakommunikation


Englischer Titel: Multimedia Communication



Sprache: Deutsch





Informatik, M.Sc., Kernfach Technische und Systemnahe InformatikInformatik, M.Sc., Vertiefungsfach Verteilte SystemeMedieninformatik, M.Sc., Kernfach Mediale InformatikMedieninformatik, M.Sc., Vertiefungsfach Verteilte SystemeInformationssystemtechnik, M.Sc., Wahlpflichtmodul (Inf)Informatik, Lehramt, Wahlfach


Module Praktische Informatik, Programmierung von Systemen, Grundlagen derRechnernetze

Lernziele: Studierende verstehen die grundlegenden Mechanismen und Konzepte für dieÜbertragung multimedialer Datenströme und für deren Verwaltung im Rahmenverschiedener Anwendungen. Der Fokus liegt neben den Übertragungsprotokol-len auf Signalisierung und Verhandlung sowie auf der Bereitstellung von Dienst-gütemerkmalen. Studierende können für neuartige Anwendungen mögliche Pro-tokoll beurteilen und passende auswählen. Sie sind in der Lage Architekturenfür multimediale Kommunikationssysteme systematisch zu entwerfen. In prak-tischen Übungsaufgaben arbeiten die Studierenden mit realen Protokollimple-mentierungen.

Inhalt: Das Modul betrachtet zunächst den vollständigen Signalfluss von Sender zuEmpfänger von der Wandlung, Kompression bis zur Übertragung. Am Beispielder Internettelefonie und von Video-on-Demand werden Signalisierungs- undVerhandlungskonzepte erläutert. Techniken zur Bereitstellung von Dienstgüteauf verschiedenen Netzwerkschichten sowie Überlegungen zur Architektur vonGesamtsystemen runden den Inhalt ab.

Literatur: - keine

Grundlage für: –


Vorlesung Multimediakommunikation, 3 SWS (Prof. Dr.-Ing. Franz J. Hauck)Übung Multimediakommunikation, 1 SWS (N.N.)






keine

112



113

51 Multiuser Communications and MIMO Systems


Deutscher Titel: -



Sprache: Deutsch oder Englisch


Modulverantwortlicher: Prof. Dr.-Ing. Robert Fischer

Dozenten: Prof. Dr.-Ing. Robert Fischer


Elektrotechnik, M.Sc., Wahlpflichtmodul IngenieurwissenschaftenElektrotechnik, M.Sc., Wahlpflichtmodul Komunikations- und Systemtechnik

Informationssystemtechnik, M.Sc., Wahlpflichtmodul (Ing)



Module “Einführung in die Nachrichtentechnik”, “Communications Engineering”und “Signale und Systeme”.

Lernziele: The students will be able to assess, compare, and design digital transmissionsystems where a number of users/signals are treated jointly. They can distin-guish the different performance measures and explain the trade-off betweenthem. Equalization and pre-equalization schemes can be assessed and designedaccording to pre-described criteria. The role of lattices in the present contextcan be outlined. Advanced state-of-the-art precoding approaches can be apprai-sed. The information-theoretical foundation of multiuser communications canbe described and applied for their evaluation. The role of interference in suchschemes can be illustrated.

Inhalt: Introduction into the field of multiuser communications and multiple-input/multiple-output systems. Both, practical transmission schemes, as wellas fundamental limits from information theory are covered.

- Introduction- MIMO Communications- Introduction to Lattices- Lattice Decoding and the “Sphere Decoder”- Equalization via Lattice Reduction- “Writing on Dirty Paper”- Multiuser Communications- Advanced Transmitter-Side Techniques- Interference Channel

114

Literatur: - D. Tse, P. Viswanath: Fundamentals of Wireless Communication. CambridgeUniversity Press,May 2005.

- A. Goldsmith: Wireless Communications. Cambridge University Press, August2005.

- T.M. Cover, J.A. Thomas: Elements of Information Theory. John Wiley & Sons,second edition, Sept. 2006.

- J.G. Proakis, M. Salehi: Digital Communications. Mcgraw-Hill Publ. Comp.,fifth edition, Nov. 2007.

- A. Paulraj, R. Nabar, D. Gore: Introduction to Space-Time Wireless Communi-cations.Cambridge University Press, May 2003.

- E. Biglieri, R. Calderbank, A. Constantinides, A. Goldsmith, A. Paulraj, H.V.Poor: MIMO Wireless Communications. Cambridge University Press, Jan. 2007.

- H. Bölcskei, D. Gesbert, C.B. Papadias, A.-J. van der Veen (editors): Space-Time Wireless Systems: From Array Processing to MIMO ommunications. Cam-bridge University Press, June 2006.

- E.G. Larsson, P. Stoica: Space-Time Block Coding for Wireless Communications.Cambridge University Press, May 2003.

- A.B. Gershman, N.D. Sidiropoulos: Space-Time Processing for MIMO Commu-nications. John Wiley & Sons, 2005.



Vorlesung “Multiuser Communications and MIMO Systems”, 3 SWS (V) ()Übung “Multiuser Communications and MIMO Systems”, 1 SWS (Ü) ()








115

52 Natural Computation - Computation in Natural Systems


Englischer Titel: Natural Computation - Computation in Natural Systems




Turnus / Dauer: sporadisch (Wintersemester) / 1 Semester




Informatik, M.Sc., Kernfach Theoretische und Mathematische Methoden derInformatikInformatik, M.Sc., Vertiefungsfach Computer VisionMedieninformatik, M.Sc., Vertiefungsfach Computer VisionMedieninformatik, M.Sc., Kernfach Theoretische und Mathematische Methodender InformatikInformationssystemtechnik, M.Sc., WahlmodulInformatik, Lehramt, Wahlmodul


Grundlegende mathematische Kenntnisse , Einführung in die Neuroinformatik(oder ähnliche Veranstaltung) ist von Vorteil

Lernziele: Die Studierenden sollen vertiefte Kenntnisse über die Prinzipien und Mecha-nismen der Informationsverarbeitung in biologischen Systemen erwerben (Fach-kompetenzen). Dabei werden die Teilnehmer in die Lage versetzt, physikalischeVorgänge mathematisch zu modellieren und mittels geeigneter Werkzeuge auchzu analysieren. Für die Untersuchung nicht-linearer Vorgänge werden numeri-sche Simulationsmethoden vorgestellt, Methoden zur mathematischen sowie dieAnalyse auf verschiedenen Abstraktionsebenen und verschiedene Codierungs-prinzipien bei der Informationsverarbitung diskutiert. Studierende sind in derLage, komplexe Systeme der biologischen Informationsverarbeitung zu analysie-ren, Modelle zu entwickeln und zu simulieren sowie auf dieser Basis technischeLösungen zu entwickeln (Methodenkompetenzen).

Inhalt: - Introduction to Natural Computation- Mathematical Modeling of Physical Systems- Numerical Methods- Linear Dynamical Systems I – Dynamic Behavior and Algebraic Solutions- Neuroscience Basics- Natural Information Processing I – State Dynamics and Computation- Natural Information Processing II – Networks and Processing Principles- Linear Dynamical Dystems II – Transformations and Control- Dynamical Systems – Local Analysis- Example Systems and their Analysis- Learning and Memory – Models of Weight Adaptation and Map Formation

116


- D.H. Ballard: An Introduction to Natural Computation. MIT Press, 1997- P.S. Churchland, T.J. Sejnowski: The Computational Brain. MIT Press, 1999- R.C. O’Reilly, Y. Munakata: Computational Explorations in Cognitive Neuros-cience - Understanding the Mind by Simulating the Brain. MIT Press, 2000

Grundlage für: –


Vorlesung Natural Computation, 2 SWS (Prof. Heiko Neumann)Übung zu Natural Computation, 2 SWS (Prof. Heiko Neumann)In der Vorlesung werden Inhalte mittels elektronischer Folienmaterialien vermit-telt und anhand von Tafelskizzen detailliert. Die Übungen werden begleitendzu den Vorlesungsinhalten gestaltet und beinhalten primär praktische Aufgabenzur Vertiefung der Inhalte.






Keine



117

53 Neural Networks and Pattern Classification


Deutscher Titel: -



Sprache: englisch



Dozenten: Dr.-Ing. Ulrich Kreßel








- Basics of Stochastic- Basics of Linear Algebra- Basics of Digital Signal Processing

Lernziele: The students are able to analyze a real world pattern recognition problem, totransform the problem into a schematic processing chain of recognition andto identify the main steps: data acquisition, segmentation, feature extraction,classification and context based interpretation.They know in detail the three basic theories: decision, approximation, and lear-ning theory, and can explain, how these mathematical theories support theengineering approach to pattern recognition.The students also can distinguish between different approaches to functionapproximation, such as polynomial classifier, multilayer perceptron, and radialbasis functions, can apply all of them, select the most appropriate one for a givenproblem and design (structure) and adapt (parameters) them accordingly.They also know further concepts of classification, such as cluster analysis, nor-mal distribution hypothesis, support vector machine and cascade classifiers, inorder to differentiate them from each other and also to argue, where and whento use them.The students know, how to collect data for a pattern recognition task, and howto compose, evaluate and compare different approaches. They are able to applythese data bases to real world classification problems

118

Inhalt: Processing chain for pattern recognition as data acquisition, segmentation, fea-ture extraction, classification and context based Interpretation, feature definiti-on, classes, learning from examples, generalization, function approximationsFundamental Theories: Decision Theory, Approximation Theory and LearningTheoryGeneral Algorithms: Bayes Classifier and Least Mean Squares Approach, Poly-nomial Classifier, Multilayer Perceptron:Multi References Classifiers: Radial Basis Functions, Nearest Neighbor ClassifierCluster Analysis: K-Means, Vector Quantization, Divisive Clustering Normal Dis-tribution Hypothesis: Quadratic and Linear Decision Boundaries, Matched FilterSupport Vector Machine: Risk Minimization, Optimal Margin Classifier, Pairwi-se Classification Cascade Classifiers: Viola Jones, Adaptive Boosting, RandomTrees Practical Examples: Digit Recognition, Traffic Sign Recognition, Pedestri-an Detection

Literatur: - Richard O. Duda, Peter E. Hart, and David G. Stork: Pattern Classification(2nd Edition), Wiley-Interscience, 2001

- Jürgen Schürmann: Pattern Classification: A Unified View of Statistical andNeural Approaches, Wiley-Interscience, 1996



Vorlesung “Neural Networks and Pattern Classification”, 2 SWS ()Übung “Neural Networks and Pattern Classification”, 1 SWS ()



Summe: 129 h


In der Regel mündliche Prüfungen




119

54 Nichtlineare Regelungen


Englischer Titel: -



Sprache: Deutsch








- Grundkenntnisse der höheren Mathematik (insbesondere lineare Algebra)- Beschreibung linearer, zeitinvarianter Systeme (LTI-Systeme) im Frequenz- undZeitbereich

- Grundlagen der linearen Regelungstechnik (Stabilität, Steuerbarkeit, Beobacht-barkeit, Entwurf linearer Zustandsregler & -beobachter)

Lernziele: Die Studierenden verstehen die Besonderheiten und Phänomene von nichtli-nearen Systemen und können diese beschreiben und analysieren. Sie sind inder Lage, das Stabilitätsverhalten nichtlinearer Systeme zu untersuchen unddie Steuerbarkeit bzw. Erreichbarkeit von nichtlinearen Systemen mit Hilfe vondifferenzialgeometrischen Methoden zu analysieren. Des Weiteren können dieStudierenden moderne nichtlineare Regelkonzepte durch die exakte Linearisie-rung nichtlinearer Systeme entwerfen und das Konzept der differenziellen Flach-heit zur Steuerung und Regelung nichtlinearer Systeme eigenständig anwenden.Nach dem Besuch der Veranstaltung beherrschen die Studierenden zudem denUmgang mit geeigneter Computer-Algebra-Software und können diese zur Um-setzung der obigen Methoden bei nichtlinearen Regelungsproblemen einsetzen.

Inhalt: - Beispiele für nichtlineare physikalische Systeme und nichtlineare Effekte- Besonderheiten und Phänomene nichtlinearer Systeme- Analyse von nichtlinearen Systemen- Stabilität nichtlinearer Systeme (Lyapunov-Stabilität)- Lyapunov-basierter Reglerentwurf (Backstepping)- Steuerbarkeit und Erreichbarkeit nichtlinearer Systeme- Zustandsreglerentwurf durch exakte Linearisierung- Differenzielle Flachheit- Flachheitsbasierte Steuerung und Regelung nichtlinearer Systeme

120

Literatur: - H.K. Khalil. Nonlinear Systems. Prentice Hall, Upper Saddle River, 2002- S. Sastry. Nonlinear Systems. Springer, New York, 1999- A. Isidori. Nonlinear Control Systems. Springer, Berlin, 3rd edition, 1995- J. Adamy. Nichtlineare Regelungen. Springer, Berlin, 2009- J.-J. Slotine, W. Li. Applied Nonlinear Control. Prentice Hall, Englewood Cliffs,1991

- M. Vidyasagar. Nonlinear Systems Analysis. Prentice Hall, Englewood Cliffs,2nd edition, 1993.

- M. Krstic, I. Kanellakopoulos, and P. Kokotovic. Nonlinear and Adaptive ControlDesign. John Wiley & Sons, New York, 1995



Vorlesung “Nichtlineare Regelungen”, 2 SWS (V) (Wahlpflicht/Wahl)Übung “Nichtlineare Regelungen”, 0.5 SWS (Ü) (Wahlpflicht/Wahl, praktischeÜbung)Tutorium “Nichtlineare Regelungen”, 0.5 SWS (T) (Wahlpflicht/Wahl, Tutori-um)



Summe: 150 h


In der Regel mündliche Prüfung, ansonsten 120 minütige Klausur


Keine

Notenbildung: Anhand der Ergebnisse der mündlichen Prüfung bzw. Klausur


121

55 Optoelectronic Devices


Englischer Titel: Optoelectronic Devices



Sprache: English


Modulverantwortlicher: apl. Prof. Dr.-Ing. habil. Rainer Michalzik

Dozenten: apl. Prof. Dr.-Ing. habil. Rainer Michalzik


Elektrotechnik, M.Sc., Wahlpflichtmodul IngenieurwissenschaftenElektrotechnik, M.Sc., Wahlpflichtmodul Mikroelektronik

Elektrotechnik, M.Sc., Wahlpflichtmodul Komunikations- und Systemtechnik



Communications Technology, M.Sc., Wahlmodul


Bachelor. Modules “Einführung in die Optoelektronik” or “Optical Communica-tions”

Lernziele: The students are able to describe the modal properties of laser diodes in all threespatial directions and can summarize the temperature-related effects. They candistinguish between gain and index guiding and can relate optical near- andfar-fields. The students can describe the origin of parasitic frequency modulati-on and explain the influence of spontaneous emission noise. They can expressthe motivation and practical implementation of mirror coatings. They are ableto design Bragg mirrors for use in edge-emitting distributed feedback (DFB)and distributed Bragg reflector (DBR) laser diodes as well as for vertical-cavitysurface-emitting lasers (VCSELs). They can sketch the layer structures of thesethree laser diode types and select their layout to achieve dynamic single-modeemission. The students can name the mechanisms of wavelength tuning of laserdiodes and illustrate suitable device implementations. They are able to discussthe designs and operating principles of various types of photodetectors and toidentify strengths and weaknesses for their use in optical communication sys-tems. The students can moreover list and describe physical effects that areemployed to realize optical phase and amplitude modulators with high opera-tion bandwidth. Corresponding devices can be sketched and their function beexplained. The students are able to show how phase modulation is convertedinto amplitude modulation in a Mach–Zehnder interferometer configuration.They master to employ such devices for the generation of higher-order opticalmodulation formats.

122

Inhalt: - Edge-emitting semiconductor lasers: longitudinal multimode, lateral and trans-verse mode behavior, temperature effects, optical near- and far-fields, frequencymodulation, mirror coatings, laser noise, high-power lasers, DBR and DFB lasersfor use in telecommunications, tunable laser diodes

- Vertical-cavity surface-emitting lasers (VCSELs): principles and applications- Photodetectors: PIN-type, avalanche photodiode (APD), me-tal–semiconductor–metal (MSM), resonant-cavity-enhanced, waveguide-type,high-speed designs

- Optical modulators: physical effects (plasma, electroabsorption(Franz–Keldysh), quantum-confined Stark (QCSE), electro-optic (Pockels)),phase modulators, Mach–Zehnder interferometer (MZI) modulators, absorptionmodulators

Literatur: A comprehensive English written manuscript is provided

Grundlage für:


Vorlesung “Optoelectronic Devices”, 3 SWS (V) ()


Präsenzzeit: 42 hVor- und Nachbereitung: 42 hSelbststudium: 36 hSumme: 120 h




None



123

56 Praktikum Informationstechnik


Englischer Titel:



Sprache: deutsch


Modulverantwortlicher: Prof. Prof. Dr.-Ing. Stefan Wesner

Dozenten: Prof. Prof. Dr.-Ing. Stefan Wesner


Elektrotechnik, M.Sc., Wahlmodul IngenieurwissenschaftenElektrotechnik, M.Sc., Empfohlenes Wahlfach Komunikations- und System-technik

Informationssystemtechnik, M.Sc., Empfohlenes Wahlfach


Vorlesung Kommunikationsnetze oder durch andere Veranstaltungen (z.B.Grundlagen der Rechnernetze) erworbene Kenntnisse. Studenten sollten dengrundlegenden Aufbau von Netzen anhand von Modellen wie dem ISO/OSIModell beschreiben können. Grundlegende Eigenschaften der in lokalen Netzeneingesetzten Protokolle, wie Ethernet, TCP/IP, DHCP, . . . sollen benannt undderen grundsätzliche Einsatzgebiete beschrieben werden können.

Lernziele: Die Studierenden können nach Besuch dieses Praktikums Rechnernetze selb-ständig konzipieren und konfigurieren. Darüber hinaus können die Teilnehmerunterschiedliche Rechnersysteme vergleichend bewerten, insbesondere im Hin-blick auf deren Energie- und Zeiteffizienz sowie in Bezug auf deren Eignung fürverschiedene Problemstellungen. Die Studenten erlernen die Fähigkeit, die Eig-nung der verschiedenen Rechnersysteme für verschiedene vorgegebene Problem-stellungen zu beurteilen und diese auf neue Anwendungsgebiete zu übertragen.Die Teilnehmer sind zusätzlich in der Lage, Rechnersysteme verschiedener Bau-art für deren Nutzung in einem Clustersystem sowohl auf Hardware- als auchauf Softwareebene zu konfigurieren, die Laufzeiten und Energieaufnahme beider Ausführung zu bestimmen und kleinere Cluster Anwendungen zu program-mieren.

Inhalt: Das Praktikum gibt einen vertiefenden Einblick in die Thematik der Kommu-nikationsnetze, insbesondere in IP-basierende Netzwerkprotokolle. Darüber hin-aus werden der Aufbau und die Struktur von Clustersystemen vermittelt. Esstehen verschiedene Plattformen für die Realisierung der Rechnersysteme mitverschiedenen Eigenschaften zur Verfügung, um den Studenten die Möglichkeitzu geben, deren Eignung für verschiedene Problemstellungen zu untersuchen.

Literatur: - Kurose, Ross: Computer Networks, Pearson, 5th edition- George Coulouris, Jean Dollimore, Tim Kindberg and Gordon Blair: DistributedSystems: Concepts and Design, 5th edition

- Tanenbaum, Andrew S. : Computer Networks- Comer, Douglas E : Internetworking with TCP IP- Parallel Computer Organization and Design Michel Dubois, Murali Annavaram,Per Stenström

- Stevens Richard: TCP/IP IllustratedRFC’s von www.ietf.org

124



Praktikum “Praktikum Informationstechnik”, 4 SWS ()



Summe: 150 h


Leistungsnachweis für die erfolgreiche Teilnahme am Praktikum. Dazu ist dieerfolgreiche Durchführung aller Versuche, sowie die Abgabe eines Versuchspro-tokolls inklusive Beantwortung der Vorbereitungsfragen erforderlich.


Notenbildung: keine


125

57 Praktikum Mess- und Automatisierungstechnik


Englischer Titel: -



Sprache: Deutsch



Dozenten: Prof. Dr.-Ing. Klaus DietmayerProf. Dr.-Ing. Knut Graichen Mitarbeiter



Elektrotechnik, M.Sc., Wahlmodul Komunikations- und Systemtechnik

Elektrotechnik, M.Sc., Wahlmodul Mikroelektronik



- Grundlegende Methoden und Verfahren der analogen und digitalen elektrischenMesstechnik

- Grundlegende Kenntnisse über Aufbau und Funktion verschiedener Messverstär-ker und Messumformer

- Grundlegende Kenntnisse der Korrelationsmesstechnik- Grundlagen der Graphentheorie- Grundlagen der Analyse und des Entwurfs von Automatisierungslösungen mit-tels deterministischer Automaten

- Grundlagen der Analyse und des Entwurfs von Automatisierungslösungen mit-tels Petri-Netzen

Lernziele: Die Studierenden sind in der Lage, das in den Grundlagenvorlesungen der Mess-und Automatisierungstechnik vermittelte Wissen und Methoden auf praktischeProblemstellungen anzuwenden. Sie kennen unterschiedliche Messverfahren undsind in der Lage, Automatisierungslösungen unter Verwendung von gängigenSoftwarewerkzeugen und Hardware zu implementieren.

126

Inhalt: Im Praktikum Mess- und Automatisierungstechnik werden die Inhalte der Vorle-sungen Messtechnik und Automatisierungstechnik vertieft. Hierzu sind 8 Versu-che im Rahmen des Praktikums durchzuführen. Zum Bestehen des Praktikumsmüssen alle Versuche erfolgreich absolviert werden. Es kann maximal ein Ver-suchstermin nachgeholt werden.Thematisch sollen Automatisierungslösungen am praktischen Beispiel erarbeitetund kennengelernt werden. Hierzu sind Programmieraufgaben aus den Berei-chen Industrierrobotersteuerung, SPS, Mikrocontroller sowie Prozessleitsystemzu bearbeiten. Aus dem Themenfeld der Messtechnik sollen beispielhaft die Ul-traschallmessung, die Interferometrie sowie die Dehnungsmessung an Versuchs-ständen praktisch kennengelernt werden.Im Einzelnen werden folgende Versuche angeboten: V1) Programmierung von In-dustrierobotern V2) Speicherprogrammierbare Steuerungen (SPS) V3) Prozeß-rechentechnik V4) Analoge Prozessmesstechnik V5) Ultraschall V6) Pneumati-scher Muskel V7) Messung mechanischer Dehnungen mit Dehnungsmeßstreifen(DMS) V8) Automatisierung des Bierbrauprozesses mit einem Prozeßleitsystem

Literatur: keine Angaben



Praktikum “Mess- und Automatisierungstechnik”, 4 SWS (P) ()



Summe: 150 h


Teilnahme an Praktikumsversuchen, Vor- und Nachbereitung. Erfolgreiche Ein-gangskolloquien und testierte Versuchsprotokolle.


keine

Notenbildung: keine; Ausgabe eines Leistungsnachweises bei erfolgreicher Teilnahme.


127

58 Praktikum Regelungstechnik


Englischer Titel: -



Sprache: Deutsch



Dozenten: Prof. Dr.-Ing. Klaus DietmayerProf. Dr.-Ing. Knut Graichen Mitarbeiter


Elektrotechnik, M.Sc., Wahlpflichtmodul IngenieurwissenschaftenElektrotechnik, M.Sc., Wahlmodul Komunikations- und SystemtechnikElektrotechnik, M.Sc., Wahlmodul MikroelektronikElektrotechnik, M.Sc., Wahlpflichtmodul Automatisierungs- und EnergietechnikInformationssystemtechnik, M.Sc., Wahlpflichtmodul


- Beschreibung linearer Systeme im Frequenzbereich- Entwurf linearer Regler im Frequenzbereich- Beschreibung linearer Systeme im Zeitbereich, insbesondere auch Zustands-raumdarstellung

- Entwurf linearer Regler für Ein- und Mehrgrößensysteme im Zeitbereich- Entwurf von linearen Zustandsbeobachtern

Lernziele: Die Studierenden sind in der Lage, das in den Grundlagenvorlesungen der Re-gelungstechnik vermittelte Wissen und Methoden auf praktische Problemstel-lungen anzuwenden. Dazu können sie einfache Modelle der betrachteten Bei-spielsysteme herleiten und in einer geeignete Form zum Regler- und/oder Be-obachterentwurf mathematisch beschreiben. Sie können Regler- und Beobach-terverfahren sowohl unter Verwendung von gängigen Softwarewerkzeugen undRapid-Prototyping-Hardware implementieren als auch in analoger Form realisie-ren. Die Studierenden sind darüber hinaus in der Lage, die Qualität der einge-setzten Regelungen auch unter realistischen Einsatzbedingungen zu bewertenund verschiedene Konzepte miteinander zu vergleichen.

128

Inhalt: Im Praktikum Regelungstechnik werden die Inhalte der Vorlesungen Einführungin die Regelungstechnik, Systemtheorie und Digitale Regelungen vertieft. Hier-zu werden 8 Versuche angeboten. Zum Bestehen des Praktikums müssen alleVersuche erfolgreich absolviert werden. Es kann maximal ein Versuchsterminnachgeholt werden.Thematisch werden die wichtigsten regelungstechnischen Methoden im Fre-quenzbereich und Zustandsraum am praktischen Beispiel umgesetzt. Nebenexemplarischen Aufbauten zur Antriebstechnik (Elektrische Maschinen) werdenverfahrenstechnische Grundaufgaben (Füllstandsregelung mit Prozeßleitsystem)behandelt. Des weiteren wird eine Einführung in wichtige Hilfsmittel (unterstüt-zende Simulations- und Mathematikprogramme mit regelungstechnischen Bi-bliotheken, analoge Schaltungen) zur Untersuchung dynamischer Systeme undzum Reglerentwurf gegeben.Im Einzelnen werden folgende Versuche angeboten:V1) Beobachter- und Reglerentwurf für eine Gleichstrommaschine V2) Regelungeines inversen Pendels V3) Schwebender Körper im Magnetfeld V4) Identifikati-on eines Hubschraubers V5) Modellierung V6) Digitale Regelung V7) Steuerungund Regelung eines Prozeßmodells mit WINERS (Füllstand) V8) Entwurf einesZustandsreglers und eines Beobachters für eine Verladebrücke




Praktikum ”Regelungstechnik“, 4 SWS (P) ()



Summe: 150 h


Teilnahme an Praktikumsversuchen, Vor- und Nachbereitung. Erfolgreiche Ein-gangskolloquien und testierte Versuchsprotokolle.


keine



129

59 Praktische IT-Sicherheit


Englischer Titel: Practical IT-Security



Sprache: Deutsch





Informatik, M.Sc., Kernfach Technische und Systemnahe InformatikInformatik, M.Sc., Vertiefungsfach Verteilte SystemeInformatik, M.Sc., Vertiefungsfach IT-SicherheitMedieninformatik, M.Sc., Kernfach Technische und Systemnahe InformatikMedieninformatik, M.Sc., Vertiefungsfach Verteilte SystemeMedieninformatik, M.Sc., Vertiefungsfach IT-SicherheitInformationssystemtechnik, M.Sc., Wahlmodul (Inf)


Rechnernetze, Betriebssysteme, Sicherheit in IT Systemen

Lernziele: Die Studierenden bereiten ein Thema der IT Sicherheit für eine Lehreinheitbestehend aus Vortrag und Übungsblock vor. Sie können sich in ein komplexesThema einarbeiten und notwendige Grundlagen eigenständig recherchieren undggf. aufgreifen. Sie können die Inhalte didaktisch für einen Vortrag aufbereitenund andere Studenten in Übungen anleiten.Ferner werden sie in die Lage versetzt, selbständig und im Team unter Ver-wendung moderner Methoden und Werkzeuge umfangreiche Sicherheitsanaly-sen durchführen, Lösungen für identifizierte Schwachstellen zu entwickeln undpraktisch umzusetzen.

Inhalt: In der vorausgehenden Vorlesung „Sicherheit in IT Systemen“ mit begleitendenÜbungen werden methodische Grundlagen und Verfahren zum projektorientier-ten Arbeiten im Bereich der IT-Sicherheit eingeführt. Darauf aufbauend wirdim Rahmen dieser Veranstaltung ein anspruchsvolles Thema der IT Sicherheitaufbereitet und anderen Studierenden präsentiert. Themen können dabei so-wohl aus dem Bereich der Schwachstellenanalyse als auch aus dem Bereich derSicherheitsmechanismen stammen. Die Veranstaltung dient auch als Vorberei-tung auf den internationalen iCTF Security Wettbewerb, an dem Studenten imRahmen einer Security AG teilnehmen können.

Literatur:

Grundlage für: –


Vorlesung Praktische IT-Sicherheit, 1 SWS (Prof. Dr. Frank Kargl)Übung Praktische IT-Sicherheit, 2 SWS (Prof. Dr. Frank Kargl)



130


Die Vergabe der Leistungspunkte für das Modul basiert auf der erfolgreichenTeilnahme an der Veranstaltung. Diese ergibt sich aus der aktiven Teilnahmean den Veranstaltungen sowie der selbst gestalteten Lehreinheit.


Vorlesung Sicherheit in IT-Systemen

Notenbildung: Die Modulnote ergibt sich als gewichtetes Mittel aus den Ergebnissen der obengenannten Projektteile.


131

60 Project - Analog CMOS Circuit Design


Deutscher Titel: Projekt - Entwurf analoger CMOS Schaltungen



Sprache: Englisch



Dozenten: Prof. Dr.-Ing. Maurits Ortmanns


Elektrotechnik, M.Sc., WahlpflichtmodulElektrotechnik, M.Sc., Wahlpflichtmodul Komunikations- und Systemtechnik

Elektrotechnik, M.Sc., Wahlpflichtmodul Mikroelektronik


Informationssystemtechnik, M.Sc., Wahlpflichtmodul

Communications Technology, M.Sc., Wahlpraktikum Mikroelektronik


Course and exam in Analog CMOS Circuit Design or proven equivalent know-ledge. Written application for the project.

Lernziele: The students are able to describe the overall flow of the design of integratedcircuits in deep-submicron CMOS technologies. They can accurately operate acomplex circuit simulator tool. The students are able to apply hand calculationto extract basic design specifications for the operating point and transistor sca-ling. They compose and model toplevel system design and are able to setup dc,ac, transient and monte carlo simulations. They can give examples for variousstructures for operating point generation and are able to compare them. Thestudents can distinguish differential amplifier structures and explain their beha-viour and operation. They can further design, simulate and evaluate differentialamplifier structures. The students are able to explain a electronic system, sub-divide into and analyze the functionality of the subblocks, and theoretically aswell as experimentally explain the transistor level design.

Inhalt: Yearly design project including- Design of Biasing Networks- Design of multistage Differential Amplifier- Design of bandgap reference circuits- Design of high-speed comparators- Design of a Switched Capacitor Integrator- Design of an Analog-Digital-Converter- Toplevel design- Layout of the modules

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Literatur: - Handouts for the various modules of the project and multimedia learning toolfor the design environment

- Allen P.E., Holberg, D.R. “CMOS Analog Circuit Design”, Oxford UniversityPress

- Baker, R.J. “CMOS Circuit Design, Layout, and Simulation”, Wiley- Razavi, B. “Design of Analog CMOS Integrated Circuits”, McGraw-Hill- Johns, D. “Analog Integrated Circuit Design”, Wiley



Projekt “Analog CMOS Circuit Design”, 5 SWS (P) ()



Summe: 180 h


Certificate after fulfilment of the following criteria: Participation in all compul-sory classes, successful completion of all given design and layout tasks


Successful exam in Änalog CMOS Circuit Design"with above average result orsimilar qualification.

Notenbildung: n.a.


133

61 Project - Design of Integrated Systems


Deutscher Titel: Projekt - Entwurf integrierter Systeme



Sprache: English (German upon verbal agreement)



Dozenten: Prof. Dr.-Ing. Maurits OrtmannsProf. Dr.-Ing. Joachim Becker


Elektrotechnik, M.Sc., Wahlpflichtmodul IngenieurwissenschaftenElektrotechnik, M.Sc., Wahlpflichtmodul Komunikations- und SystemtechnikElektrotechnik, M.Sc., Wahlpflichtmodul MikroelektronikElektrotechnik, M.Sc., Wahlmodul Automatisierungs- und EnergietechnikInformationssystemtechnik, M.Sc., Wahlpflichtmodul (Ing)Communications Technology, M.Sc., Wahlpraktikum


- very good programing skills in one programming language- background in binary number systems, especially two’s complement (BK2) num-ber system

- representation of fractional numbers with BK2- binary addition, binary subtraction, binary multiplication (integer and fractionalnumbers)

- pipelining- digital logic gates (transistor level is not required)- functionality of registers, multiplexers- functionality of adders, comparators, counters- basic knowledge of UNIX/Linux commands

Lernziele: The students are able to describe the overall design flow integrated digital cir-cuits and perform the task based on a functional description towards a hardwarerealization on programmable logic devices. They are able to analyse a circuitspecification and to realize this as a hierarchical model on basis of hardwaredescription language verilog or VHDL. They are able to program the verilogor VHDL code, such that the hierarchical model is met. The students are ableto operate a simulator for VHDL or verilog code, to set up a simulation fortheir code, to run such simultions and to evaluate the results. The studentsunderstand how to debug their code upon the simulation results. The studentscan subdivide the task into subblocks, are able to perform a task schedule andto fulfill the workpackages upon such schedule.

Inhalt: - basic knowledge of the hardware description language Verilog- synthesizable subset of Verilog- design rules for synthesizable Verilog- complete design flow from specification to hardware realizationThe contents are imparted using a small example project. This project has tobe completed by the students by the end of the semester.

Literatur: Documents covering software and Verilog are provided.

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Grundlage für: n.a.


Projekt “Design of Integrated Circuits”, 5 SWS (P) ()


Präsenzzeit: 15 hSelbststudium: 10 hVor- und Nachbereitung: 95 hGruppenarbeit: 60 h

Summe: 180 h


Certificate after fulfillment of the following criteria: Participation in all compul-sory exercises, successfull completion of all given tasks.


none

Notenbildung: n.a.


135

62 Project - Dialogue Systems


Deutscher Titel: -



Sprache: englisch und deutsch





Elektrotechnik, M.Sc., Wahlpflichtmodul IngenieurwissenschaftenElektrotechnik, M.Sc., Wahlmodul Komunikations- und SystemtechnikElektrotechnik, M.Sc., Wahlmodul Automatisierungs- und EnergietechnikElektrotechnik, M.Sc., Wahlmodul Allgemeine ElektrotechnikInformationssystemtechnik, M.Sc., WahlmodulCommunications Technology, M.Sc., Wahlpraktikum Communications Enginee-ringMedieninformatik, B.Sc., Anwendungsfach Sprachdialogische Benutzerschnitt-stellenMedieninformatik, M.Sc., ProjektMedieninformatik, M.Sc., Anwendungsfach Dialogue Systems


No prerequisites from other lectures required. Some programming(C/C++,Java) and operating systems (Unix/Linux) knowledge would behelpful.

Lernziele: The student shows a practical understanding of multimodal spoken dialoguesystems technology. He is aware of the the interdisciplinarity of the researchfield. He applies his acquired knowledge through project-oriented practical work.

Inhalt: Research in multimodal spoken language dialogue systems is performed onthe basis of end-to-end systems including components for acoustic processing,speech signal analysis, recognition, spoken natural language understanding,dialogue processing and speech synthesis. In the framework of this componentdevelopment several individual topics are proposed as practical studies. Theymay depend on the current development status of the prototype systemdemonstrator of the Dialogue Systems Group.

Literatur: To be distributed during the project

Grundlage für: Graduate theses in the area of spoken dialogue systems technology


Projekt “Dialogue Systems”, 6 SWS ()



Summe: 240 h

136


Certificate after fulfillment of the following criteria: at least three meetingswith the supervisor to discuss progress of work; final presentation (demo) anddiscussion; short description and illustration (max. 10 pages); submission of thefinal version (hard/software and documentation) of the project to the supervisor.


Notenbildung: keine


137

63 Projekt - Hochautomatisiertes Fahren


Englischer Titel: -

Leistungspunkte: 6 ? ECTS


Sprache: Deutsch





Elektrotechnik, M.Sc., Wahlpflichtmodul IngenieurwissenschaftenInformationssystemtechnik, M.Sc., Wahlpflichtmodul Ingenieurwissenschaften


- Grundkenntnisse zu Komponenten und Methoden der Fahrerassistenzsyste-me, beispielsweise aus der gleichnamigen Vorlesung „Fahrerassistenzsysteme“(8804872067) oder der Teilnahme am Projekt „Autonomes Modellfahrzeug“(8804871092)

- Programmierkenntnisse in C / C++- Kenntnisse in MatLab- Grundkenntnisse in Unix / Linux sowie ADTF sind von Vorteil aber nicht Be-dingung

Lernziele: Die Studierenden können eine abgegrenzte Software-Entwicklungsaufgabe hin-sichtlich der Anforderungen inhaltlich strukturieren, terminlich planen und imTeam zeitgerecht lösen. Sie sind in der Lage hierfür Teststrategien zu entwickeln,diese im realen System umzusetzen und so den Nachweis der Funktionsfähigkeitihrer Algorithmen und Module zu liefern. Sie verfügen über umfassende fachli-che Kenntnisse von Teilaspekten autonomer Systeme, insbesondere autonomerFahrzeuge, und sind in der Lage diese zu erläutern und praktisch umzusetzen.

Inhalt: - Einführung in ADTF Entwicklungsumgebung- Einarbeitung in ein spezifisches Thema aus dem Bereich des hochauto-matisierten Fahrens wie Umgebungserfassung, Objektverfolgung, Klassifikati-on, Situationsverstehen, Handlungsplanung, Trajektorienplanung oder Längs-/Querregelung anhand von Literatur und/oder Seminarveranstaltungen des In-stituts

- Erarbeitung von algorithmischen Lösungsstrategien für die gestellte Aufgabeanhand vorgegebener Anforderungen

- Planung eines Softwaremoduls einschließlich Teststrategie- Realisierung des Moduls in C/C++ im Team und Integration in ein bestehendesSoftwareframework des Versuchsträgerfahrzeugs oder des Autonomen Modell-fahrzeugs des Instituts

- Durchführung einer Evaluierung der erzielten Ergebnisse je nach Aufgabenstel-lung

- Abschlusspräsentation

Literatur: Die notwendige Literatur wird gestellt.


138


Projekt “Hochautomatisiertes Fahren”, 5 SWS (P) ()


Präsenzzeit: 10 hSelbststudium: 15 hVor- und Nachbereitung: 95 hGruppenarbeit: 60 h

Summe: 180 h


Teilnahme an allen verpflichtenden Seminaren / Übungen. Erfüllung der gege-benen Aufgabe. Abhalten der Abschlusspräsentation.


keine



139

64 Projekt Algorithmen der Echtzeitanalyse


Englischer Titel: Project Real-Time Analysis



Sprache: Deutsch





Informationssystemtechnik, M.Sc., Wahlpflichtmodul (Inf)


Echtzeitsysteme oder Entwurwfsmethodik eingebetteter Systeme

Lernziele: Die Studierenden sind in der Lage, Algorithmen und Software-werkzeuge imTeam zu entwickeln und zu implementieren. Sie lösen unterschiedliche Entwurfs-probleme aus dem Bereich der Analyse von Echtzeitsystemen. Die Studierendenkönnen technische Dokumentationen erstellen und ihre Entwürfe bewerten. Siekönnen ihre Entwürfe mit aus der Literatur bekannten Verfahren vergleichenund sind in der Lage unterschiedliche Lösungsstrategien zu diskutieren.

Inhalt: Im Mittelpunkt des Praktikums steht die Entwicklung und Analyse von Algo-rithmen zur Echtzeitverifikation. Ziel dabei ist es, eine Verbesserung der Analy-semethodiken in komplexen verteilten eingebetteten Systemen zu erlangen. Umentsprechende Aussagen über Modelle bzw. Methoden treffen zu können, sollendie Algorithmen in Frameworks integriert und miteinander verglichen werden. Zudiesem Zweck wurden bisher zwei solcher Frameworks in der Abteilung entwi-ckelt. Langfristig soll daraus eine Plattform entstehen, um effizient Algorithmender Echtzeitanalyse wissenschaftlich evaluieren zu können.

Literatur: - Zbigniew Michalewicz und David B. Fogel: Modern Heuristics; Springer 2000- Giorgio Buttazzo: Hard Realtime Computing Systems; Springer 1997- Wissenschaftliche Aufsätze aus einschlögigen Journals und Konferenzen

Grundlage für: Masterarbeiten im Bereich der formalen Echtzeitanalyse


Projekt Algorithmen der Echtzeitanalyse (Prof. Dr.-Ing. Frank Slomka)


Präsenzzeit: Meilensteinreviews: 10 hVor- und Nachbereitung: 290 hSumme: 300 h


Dokumentation der Arbeit und Abschlussvortrag


Notenbildung: Die Modulnote wird mit Hilfe eines dem Studierenden vor Beginn des Projektesauszuhändigen Bewertungsschemas gebildet

140


141

65 Projekt Apollo Steuercomputer


Englischer Titel: Project Apollo Guidance Computer



Sprache: Deutsch





Informationssystemtechnik, M.Sc., Wahlpflichtmodul (Inf)Informatik, M.Sc., ProjektMedieninformatik, M.Sc., Projekt


Das Modul Labor eingebetteter Systeme oder das Modul Architektur eingebet-teter Systeme

Lernziele: Die Studierenden sind in der Lage, Hardware und Software im Team zu entwi-ckeln und zu implementieren. Sie lösen unterschiedliche Entwurfsprobleme ausdem Bereich eingebetteten Systeme. Die Studierenden können technische Do-kumentationen erstellen und ihre Entwürfe bewerten. Sie können ihre Entwürfemit aus der Literatur bekannten Verfahren vergleichen und sind in der Lageunterschiedliche Lösungsstrategien zu diskutieren.

Inhalt: Im Mittelpunkt des Praktikums steht die Entwicklung einer Simulationsumge-bung für den historischen Apollosteuercomputer (AGC). Ziel dabei ist es, eineLaborumgebung für die Ausbildung im Bereich eingebetteter Systeme aufzubau-en. Dazu ist ein Hardware-In-The Loopsystem (HIL) mit einer FPGA-Plattformzu koppeln. Auf dem HIL soll ein Matlab-Modell des Apolloraumschiffs laufenund auf dem FPGA wird der AGC implementiert.

Literatur: - David Mindell: Digital Apollo, Human and Machine in Spaceflight, 2011- David Woods: How Apollo flew to the Moon, 2011

Grundlage für: Masterarbeiten im Bereich der eingebetteten Systeme


Projekt Algorithmen der Echtzeitanalyse (Prof. Dr.-Ing. Frank Slomka)







142


143

66 Projekt Autonomes Fahrzeug


Englischer Titel: -



Sprache: Deutsch





Informatik, M.Sc., ProjektElektrotechnik, M.Sc., Wahlpflichtmodul IngenieurwissenschaftenElektrotechnik, M.Sc., Wahlpflichtmodul Automatisierungs- und EnergietechnikElektrotechnik, M.Sc., Wahlmodul Komunikations- und SystemtechnikElektrotechnik, M.Sc., Wahlmodul MikroelektronikInformationssystemtechnik, M.Sc., Wahlpflichtmodul


Kenntnisse der Regelungstechnik in Bildbereich und Zustandsraum, Grundla-gen der Messtechnik, Programmierkenntnisse in eine Hochsprache bevorzugt C,C++

Lernziele: Die Studierenden können theoretisches Wissen aus dem Bereich der Mess- undRegelungstechnik auf ein konkretes technisches Problem anwenden und tech-nisch umsetzen. Die Studierenden sind zudem in der Lage, im Team eine größe-re zusammenhängende technische Aufgabe mit fixem Fertigstellungstermin zubearbeiten. Sie können den Umfang von Aufgabenstellungen gezielter einschät-zen und Termin- / Arbeitspläne aufstellen, verfolgen, situativ anpassen undhinsichtlich notwendiger Güte und Granularität bewerten. Sie sind in der Lage,zielgruppenorientiert technische Präsentationen zu erstellen und vorzutragen.Die Studierenden haben konkrete Erfahrungen in der Teamarbeit und könnendaher sowohl die Probleme als auch die Vorteile einschätzen und benennen. Sieerkennen Probleme in der Teamarbeit früher und können deren Ursachen imRahmen der Möglichkeiten abschätzen.

Inhalt: Im Rahmen des Projekts wird ein autonomes Modellfahrzeug entwickelt, das inder Lage ist einen Kurs mit markierter Spur eigenständig abzufahren, Hinder-nisse zu erkennen und diesen auszuweichen sowie automatisch einzuparken.




Projekt “Autonomes Fahrzeug”, 4 SWS (P) ()



Summe: 150 h

144


Als Leistungsnachweis gilt die regelmäßige Teilnahme an den Projektbespre-chungen sowie der Nachweis der Funktion der jeweils im Team übernommenenTeilaufgaben inkl. Abschlusspräsentation.


keine


Basierend auf Rev. 1101. Letzte Änderung am 11.09.2013 um 08:03 durch ograssl.

145

67 Projekt Echtzeitkommunikationssysteme


Englischer Titel: Project Real-Time Communication



Sprache: Deutsch







keine

Lernziele: Die Studierenden sind in der Lage, im Team Lösungen von Sytemen zur Kommu-nikation im deterministischen Echtzeitbetrieb zu erarbeiten. Sie können Echt-zeitkommunikationssysteme entwerfen und implementieren. Die Studierendenkönnen ihre Arbeit diskutieren, bewerten und dokumentieren. Sie können Prä-sentationen vorbereiten und halten.

Inhalt: Echtzeitkommunikation bedeutet, dass Nachrichten von einer Komponente zueiner zweiten Komponente übertragen werden, wobei feststeht, wie lange dieKommunikation maximal dauert. D.h. das Kommunikationssystem gibt harteGarantien bzgl. Latenz und Durchsatz. Weit verbreitete lokale Kommunikati-onsnetze, wie Ethernet, Wireless LAN oder auch Weitverkehrsnetze wie dasInternet geben keine solche Garantie. Es gibt jedoch Anwendungen, bei denensolche harten Garantien notwendig sind, um technische Prozesse aufrechterhal-ten zu können. Beispiele hierfür sind steuergeräteübergreifende Regelungen imAutomobil oder Leistungsregelungen in Stromnetzen. Im Rahmen dieses Prak-tikums beschäftigen wir uns mit den Grundlagen der Echtzeitkommunikationsowie mit dem Aufbau von Komponenten eines Systems, in dem mit hartenZeitgarantien kommuniziert wird.

Literatur: - Wissenschaftliche Aufsätze aus einschlägigen Journals und Konferenzen- Dokumentationen von Echtzeitkommunikationssystemen- Datenblätter



Projekt Echtzeitkommunikationssysteme (Prof. Dr.-Ing. Frank Slomka)






146



147

68 Projekt Entwicklungsmanagement eingebetteter Systeme


Englischer Titel: Project Development Management of Embedded Systems



Sprache: Deutsch







keine

Lernziele: Die Studierenden sind in der Lage, im Team Lösungen zur Bewertung von Mana-gementaufgaben beim Entwurf eingebetteter Systeme zu erarbeiten. Sie könnenVerfahren zur Komplexitäts-betrachtung von technischen Systemen entwerfenund implementieren. Sie sind in der Lage, komplexe Entwicklungs-projekte zuüberblicken und zu bewerten. Sie können ihre Entwürfe mit aus der Literaturbekannten Verfahren vergleichen und sind in der Lage, unterschiedliche Lösungs-strategien zu diskutieren. Sie können Präsentationen vorbereiten und halten.

Inhalt: Im Mittelpunkt des Praktikums steht der Entwurf von technischen Verfahrenzur Beurteilung der Komplexität von Systemen. Diese Verfahren werden dannverwendet, um das Management von Entwurfsprojekten zu unterstützen undauf eine wissenschaftliche Grundlage zu stellen. Um entsprechende Aussagenüber die entwickelten Methoden treffen zu können, sollen die Algorithmen inFrameworks integriert und miteinander verglichen werden.

Literatur: - Wissenschaftliche Aufsätze aus einschlägigen Journals und Konferenzen



Projekt Entwicklungsmanagement eingebetteter Systeme (Prof. Dr.-Ing. FrankSlomka)








148

69 Projekt Middlewaresystem-Entwicklung


Englischer Titel: Development of Middleware Systems



Sprache: Deutsch





Informatik, M.Sc., ProjektMedieninformatik, M.Sc., ProjektInformationssystemtechnik, M.Sc., Wahlpflichtmodul (Inf)Informatik, Lehramt, Wahlfach


Programmiererfahrung in Java, Grundkenntnisse in Rechnernetzen und Verteil-ten Systemen

Lernziele: Die Studierenden sollen im Bereich Middleware-Systeme in das selbständige wis-senschaftliche Arbeiten eingeführt werden. Ein jeweils semesteraktuelles The-mengebiet wird theoretisch und vor allem praxisorientiert ausgearbeitet. DieStudierenden sollen vertiefte Kenntnisse im jeweiligen Themengebiet erlangen.Daneben werden ausgewählte und themenabhängige Schlüsselqualifikationenvermittelt wie das Schreiben wissenschaftlicher Memoranden, die Evaluationvon Messergebnissen, das Arbeiten in Kleingruppen und die Organisation vonSoftwareprojekten. Die Handhabung eines konkreten Middlewaresystems unddie Lösung einer konkreten Problemstellung wird geübt.

Inhalt: Ein semesteraktuelles Themengebiet wird zunächst durch ein einführendes Semi-nar erschlossen. Durch Selbststudium, Literaturstudium und geleitete Projekt-arbeiten wird ein individuelles oder in einer kleinen Gruppe zu bearbeitendesTeilthema weiter vertieft, indem konkrete Problemstellungen bearbeitet werden.Beispielhafte Teilthemen sind:

- Aufbau von Komponenten für eine Multimedia-Middleware,- Lösen eines anwendungsorientierten Problems mit verschiedenen Middleware-Techniken (z.B. EJB, CORBA, RMI, ICE, FORMI),

- Integration neuer Middleware-Mechanismen (z.B. für Fehlertoleranz, Skalierbar-keit, Persistenz), Strukturierung von Middleware-Software (z.B. durch Patterns,aspektorientierte Programmierung, Reflexion).

Literatur: - keine

Grundlage für: –


Seminar Multimedia- und Internetsysteme (Prof. Dr.-Ing. Franz J. Hauck)Projekt Multimedia- und Internetsysteme im Eigenbau (Prof. Dr.-Ing. Franz J.Hauck)



149


Die Vergabe der Leistungspunkte erfolgt für je eine Modulteilprüfung im Semi-nar und Projektseminar. Die Modulteilprüfung Seminar erfordert Anwesenheitund enthält Ausarbeitung, Vortrag und Mitarbeit (Gewichung wird zu Beginnjeweils bekannt gegeben). Die Modulteilprüfung Projektseminar erfordert An-wesenheit und Mitarbeit und enthält Ausarbeitung und Abschlusspräsentationsowie eine Bewertung der praktischen Problemlösung (Gewichtung jeweils ab-hängig vom Thema und wird zu Beginn bekannt gegeben).


keine

Notenbildung: nach Leistungspunkten gewichtete Note der Modulteilprüfungen


150

70 Projekt Middlewaresystem-Praxis


Englischer Titel: Practice of Middleware Systems



Sprache: Deutsch





Informatik, M.Sc., ProjektMedieninformatik, M.Sc., ProjektInformationssystemtechnik, M.Sc., Wahlpflichtmodul (Inf)Informatik, Lehramt, Wahlfach


Programmiererfahrung in Java, Grundkenntnisse in Rechnernetzen und Verteil-ten Systemen

Lernziele: Die Studierenden sollen im Bereich Middleware-Systeme in das selbständige wis-senschaftliche Arbeiten eingeführt werden. Ein jeweils semesteraktuelles The-mengebiet wird theoretisch und vor allem praxisorientiert ausgearbeitet. DieStudierenden sollen vertiefte Kenntnisse im jeweiligen Themengebiet erlangen.Daneben werden ausgewählte und themenabhängige Schlüsselqualifikationenvermittelt wie das Schreiben wissenschaftlicher Memoranden, die Evaluationvon Messergebnissen, das Arbeiten in Kleingruppen und die Organisation vonSoftwareprojekten. Die Handhabung eines konkreten Middlewaresystems unddie Lösung einer konkreten Problemstellung wird geübt.

Inhalt: Ein semesteraktuelles Themengebiet wird zunächst durch ein einführendes Semi-nar erschlossen. Durch Selbststudium, Literaturstudium und geleitete Projekt-arbeiten wird ein individuelles oder in einer kleinen Gruppe zu bearbeitendesTeilthema weiter vertieft, indem konkrete Problemstellungen bearbeitet werden.Beispielhafte Teilthemen sind:

- Aufbau von Komponenten für eine Multimedia-Middleware,- Lösen eines anwendungsorientierten Problems mit verschiedenen Middleware-Techniken (z.B. EJB, CORBA, RMI, ICE, FORMI),

- Integration neuer Middleware-Mechanismen (z.B. für Fehlertoleranz, Skalierbar-keit, Persistenz), Strukturierung von Middleware-Software (z.B. durch Patterns,aspektorientierte Programmierung, Reflexion).

Literatur: - keine

Grundlage für: –


Projekt Praktikum Multimedia- und Internetsysteme (Prof. Dr.-Ing. Franz J.Hauck)



151


Die Modulprüfung im Projekt erfordert Anwesenheit und enthält Ausarbeitung,Abschlusspräsentation sowie eine Bewertung der praktischen Problemlösung(Gewichtung jeweils abhängig vom Thema und wird zu Beginn bekannt ge-geben).


keine



152

71 Projekt Smart Systems: Autonomous Under Water Vehicle


Englischer Titel: Project Smart Systems



Sprache: Deutsch







keine

Lernziele: Die Studierenden sind in der Lage im Team Lösungen zur Robotik AutonomerUnterwasserfahrzeuge zu erarbeiten. Sie können die Hard- und Software derar-tiger Systeme entwerfen und implementieren. Die Studieren können ihre Arbeitdiskutieren, bewerten und dokumentieren. Sie können Prösentationen vorberei-ten und halten.

Inhalt: Im Mittelpunkt des Praktikums steht ein autonomes Unterwasserfahrzeug (Au-tonomous Underwater Vehicle, AUV), d.h. ein U-Boot, das in der Lage ist, einevorgegebene Mission ohne Eingriffe von außen zu erledigen. In diesem Kon-text können eine Reihe von Projekten aus den Bereichen autonome Navigation,Unterwassertelemetrie, Antriebsstrang und Energieversorgung sowie Rechner-plattform und -netze durchgeführt werden. Das langfristige Ziel soll sein, einenUnterwasserroboter zu haben, der in der Lage ist, Höhlensysteme, wie etwa denBlautopf in Blaubeuren autonom zu erkunden.

Literatur: - Wissenschaftliche Aufsätze aus einschlägigen Journals und Konferenzen- Dokumentation des AUV



Projekt Smart Systems (Prof. Dr.-Ing. Frank Slomka)







153


154

72 Radio Frequency Power Amplifier Design


Deutscher Titel: Hochfrequenz-Leitungsverstärker-Entwurf



Sprache: Englisch


Modulverantwortlicher: Prof. Dr.-Ing. Hermann SchumacherDr.-Ing. Christoph Bromberger

Dozenten: Dr.-Ing. Christoph Bromberger


Elektrotechnik, M.Sc., Wahlmodul IngenieurwissenschaftenCommunications Technology, M.Sc., WahlmodulInformationssystemtechnik, M.Sc., Wahlmodul


Bachelor-Level Analog Design Skills Some understanding of S-parameters ishelpful

Lernziele: After the first half of the lecture, the students identify the requirements frommobile communication systems for power amplifier design. Attendees recognizepotential challenges in applying HF measurement equipment and employ techni-ques to circumvent them. Students differentiate between small- and large-signaloperation and examine the respective strengths and limitations of time-domainand of S-parameter methods. They appraise for the real-world limitations toPA design, HF bandwidth and signal bandwidth. After the second half, parti-cipants discriminate different efficiency enhancement concepts and apply loadmodulation amplifier design techniques.

Inhalt: - Data encoding, signal statistics and consequences for power amplifiers- Measuring power devices- Small-signal vs. large-signal operation, LF vs. HF behavior- Matching power devices using measurement and small-signal tools- Some nasty shortcomings of nice theoretical approaches- The Doherty amplifier and it’s design- Outphasing, pre-distortion, feed-forward and switching mode Pas- In the exercises, students engross in the concepts by applying them with thehelp of ADS to real-world designs.

Literatur: - Steve Cripps, RF Power Amplifiers

Grundlage für: Master thesis with radio frequency electronics content


Projekt“Radio Frequency Electronics”, Introductory lectures, 1 SWS (V) Pro-jekt“Radio Frequency Electronics” , design consulting sessions; guided designexercises; guided characterization exercises, 2 SWS (P)


Präsenzzeit: 39 hSelbststudium: 25 hVor- und Nachbereitung: 26 hSelbststudium: 30 h

Summe: 120 h

155


Usually written exam of 120 minutes, otherwise oral exam; pre-requisite forparticipating in the exam: 60 per cent of the credits from the exercises


Notenbildung: Module mark is equal to exam mark.


156

73 Rechnerarchitektur


Englischer Titel: Computer Architecture



Sprache: Deutsch



Dozenten: Prof. Dr.-Ing. Frank SlomkaProf. Dr.-Ing. Heiko Falk


Informatik, B.Sc., SchwerpunktInformatik, M.Sc., Kernfach Technische und Systemnahe InformatikMedieninformatik, M.Sc., Kernfach Technische und Systemnahe InformatikMedieninformatik, B.Sc., SchwerpunktSoftware-Engineering, B.Sc., SchwerpunktInformationssystemtechnik, M.Sc., Wahlpflichtmodul (Inf)Informationssystemtechnik, M.Sc., ProjektElektrotechnik, M.Sc., Wahlmodul RechnerarchitekturInformatik, Lehramt, Wahlmodul


Grundlagen der Rechnerarchitektur

Lernziele: Die Studierenden sind in der Lage den Aufbau eines Prozessors zu erklären. Siekennen die verschiedenen Architekturprinzipien wie Princeton oder Harwardar-chitektur. Sie können die unterschiede zwischen CISC und RISC erklären undin den technologischen und historischen Kontext einordnen. Die Studierendenuntersuchen verschiedene Strukturen der MIPS-Architektur und implementie-ren diese mit Hilfe einer Hardwarebeschreibungssprache. Sie sind in der LagePiplinekonflikte zu erklären und zu analysieren. Sie bewerten unterschiedlicheSpeicherarchitekturen. Sie kennen parallele Rechnerarchitekturen und könnenzwischen Befehls- und Datenparallelität unterscheiden.

Inhalt: - Technologische Grundlagen- Hardwarebeschreibungssprachen- CISC vs RISC- Rechnerstrukturen- Buszugriffe und Arbitrierung- Piplines- Supeskalare Architekturen- SISD, SIMD, MISD, MIMD, MSIMD- Parallelrechnerarchitekturen

Literatur: - David A. Patterson, John L. Hennessey: Rechnerorganisation und Entwurf;Spektrum Akademischer Verlag

- Andrew S. Tanenbaum: Computerarchitektur; Pearson

Grundlage für: –

157


Vorlesung Rechnerarchitektur, 2 SWS (Prof. Dr. Heiko Falk)Labor Rechnerarchitektur mit FPGAs (Dipl.-Inf. Stefan Rösler)






Keine



158

74 Rechnernetze und IT-Sicherheit für Informationssystemtechniker


Englischer Titel: Computer Networks and IT-Security for IST students



Sprache: Deutsch







Kenntnisse zu Rechnernetzen und IT-Sicherheit entsprechend den Vorlesungen“Fortgeschrittene Konzepte der Rechnernetze” und “Sicherheit in IT-systemen”

Lernziele: Die Studierenden sind in der Lage eine projektorientierte wissenschaftliche Ar-beit im Bereich der Rechnernetze und/oder IT-Sicherheit durchzuführen. Siekönnen sich in ein komplexes Projektthema einarbeiten, verwandte Arbeiten ei-genständig recherchieren und ggf. aufgreifen. Sie sind in der Lage selbständigim Team und unter Verwendung moderner Methoden und Werkzeuge fundierteProblemanalysen durchzuführen, Lösungen im Bereich Rechnernetze und IT-Sicherheit zu entwickeln und praktisch umzusetzen. Sie sind ferner in der Lage,ihre Ergebnisse angemessen in Form einer wissenschaftlichen Ausarbeitung zudokumentieren und im Rahmen eines Vortrags überzeugend zu präsentieren.Sie besitzen die Fähigkeiten sich in ein neues und komplexes Themengebieteinzuarbeiten und ein wissenschaftliches Projekt durchzuführen.

Inhalt: Aufbauend auf Vorwissen aus den o.g. Lehrveranstaltungen wird im Rahmendieses Projekts ein anspruchsvolles Thema - einzeln oder im Team - vorberei-tet, bearbeitet und die Ergebnisse werden dokumentiert und präsentiert. Hierzuist im ersten Semester zunächst ein umfangreicher Projektvorschlag inklusiveState-of-the-Art Analyse zu erarbeiten, der dann im Folgenden umgesetzt wird.Parallel werden Themen des wissenschaftlichen Arbeitens (z.B. Literaturrecher-che, Schreiben einer Publikation, Präsentationstechniken) eingeführt, um denStudenten methodische Hilfestellung zu geben. Die Studierenden werden ermu-tigt, die Abschlussarbeit auf einem wissenschaftlichen Workshop oder bei einerwissenschaftlichen Konferenz einzureichen und ggf. zu präsentieren.Konkrete Projektthemen orientieren sich an aktuellen Forschungsthemen desInstituts.

Literatur: - themenabhängig

Grundlage für: –


Projekt Rechnernetze und IT-Sicherheit für Informationssystemtechniker (Pro-jektplanung), 2 SWS, WiSe (Prof. Dr. Frank Kargl)Projekt Rechnernetze und IT-Sicherheit für Informationssystemtechniker (Pro-jektumsetzung), 2 SWS, SoSe (Prof. Dr. Frank Kargl)



159


Die Vergabe der Leistungspunkte erfolgt für je eine Modulteilprüfung im Se-minar und Projektseminar. Die Modulteilprüfung Projektplanung erfordert An-wesenheit und enthält Ausarbeitung, Vortrag und Mitarbeit (Gewichtung wirdzu Beginn jeweils bekannt gegeben). Die Modulteilprüfung Projektumsetzungerfordert Anwesenheit und Mitarbeit und enthält Ausarbeitung und Abschluss-präsentation sowie eine Bewertung der praktischen Problemlösung (Gewichtungjeweils abhängig vom Thema und wird zu Beginn bekannt gegeben).


keine



160

75 Requirements Engineering


Englischer Titel: Requirements Engineering



Sprache: deutsch





Informatik, M.Sc., Kernfach Praktische und Angewandte InformatikInformatik, M.Sc., Vertiefungsfach Software-Engineering und CompilerbauMedieninformatik, M.Sc., Kernfach Praktische und Angewandte InformatikMedieninformatik, M.Sc., Vertiefungsfach Software-Engineering und Compiler-bauInformatik, Lehramt, WahlmodulInformationssystemtechnik, M.Sc., Wahlpflichtmodul (Inf)


Grundlagen der Softwaretechnik

Lernziele: Die Studierenden können Probleme und Zielsetzung des Requirements Enginee-ring erklären. Sie kennen die wesentlichen beim Requirements Engineering an-fallenden Tätigkeiten und deren Besonderheiten. Sie verstehen die wichtigstenallgemeinen Aspekte im Hinblick auf Formalismen, Methoden und Werkzeu-ge und können diese benennen. Sie haben einen Überblick über verschiedenegrundlegende Formalismen (zur Beschreibung von statischen Strukturen, Funk-tionalität, Kontrolle und Steuerung sowie Zeitaspekten) und deren wesentlicheZusammenhänge. Sie können strukturierte und objektorientierte Ansätze in die-sen Hintergrund einordnen und sind in der Lage die jeweiligen Inhalte und Be-sonderheiten dieser Ansätze zu erklären sowie diese Ansätze prinzipiell praktischeinzusetzen. Sie kennen den Stand der Kunst im Requirements Engineering undkönnen neue Perspektiven benennen sowie neue Ansätze in den bestehendentechnologischen und historischen Kontext einordnen.

Inhalt: - Problematik und Zielsetzung- allgemeine Aspekte bezüglich Beschreibungsmittel, Methodik, Werkzeuge- grundlegende Konzepte und Formalismen- spezielle Ansätze: strukturierte und objektorientierte Vorgehensweisen- Ausblick und Perspektiven

Literatur: - Kopien der Vorlesungsfolien- H. Partsch: Requirements Engineering systematisch. 2. Auflage, Springer 2010

Grundlage für: Masterarbeiten im Bereich des Requirements Engineering


Vorlesung Requirements Engineering, 2 SWS (Prof. Dr. Helmuth Partsch)Übung Requirements Engineering, 2 SWS (Marcel Dausend)



161


Die Modulprüfung erfolgt in der Regel mündlich. Die genauen Modalitäten wer-den zu Beginn der Veranstaltung bekannt gegeben.


keine



162

76 Satellite Communications and Navigation


Deutscher Titel: -



Sprache: englisch


Modulverantwortlicher: Prof. Dr.-Ing. Uwe-Carsten Fiebig

Dozenten: Prof. Dr.-Ing. Uwe-Carsten Fiebig






Communications Technology, M.Sc., Technisches Wahlmodul


Communications Engineering

Lernziele: The students are able to understand the various types of satellite orbits: fromthe Earth-satellite geometry the students can determine all parameters whichare relevant for satellite communications such as coverage, distance, visibilityof the satellite, elevation angle, and Doppler effects.The students get an idea about satellite installation, space conditions, and or-bital perturbations and, thus, understand all major differences between satellitecommunications and terrestrial mobile radio.Link budgets are in the very focus of the lecture. The students are able tocalculate complete link budgets for satellite communications for both uplinkand downlink, for station-to-station links and also for interplanetary links. Thestudents assess the findings of link budgets; they can design satellite commu-nications systems encompassing transmit power, antenna size, bit rate cons-traints, frequency issues, link margins and the like. The students analyse theinfluence of communication parameters on the link budget and point out theconsequences on the system design if the requirements on the communicationslink are changed.Operational satellite communication systems are treated in the lecture. The stu-dents understand their basic concepts and are able to identify their advantagesand drawbacks.The final subject is satellite navigation. The students understand the basic con-cept of satellite navigation. They can describe the challenges satellite navigationis faced with and apply methods and techniques to cope with this challenges.The students can explain the various components of satellite navigation systemsand understand concepts to further improve the performance of such systems.

163

Inhalt: The lecture treats both communication aspects of modern satellite communica-tions systems and satellite navigation. The topics are: Satellite orbits (Kepler’slaws, Earth-satellite geometry, types of orbits), satellite installation into thetarget orbit, space conditions, satellite communications payload, modulationand multiple access for satellite communications, adjacent channel interference,intermodulation, satellite channel (frequency bands, atmospheric effects, fademargin design), link budgets (description of all parameters which are requiredto calculate the signal-to-noise ratio at the receiver; examples of link budgets),mobile satellite communication systems (Iridium, Globalstar) and satellite navi-gation (principle, navigation equation, error budget, GPS, Galileo)

Literatur: - G. Maral and M. Bousquet: Satellite Communications System, Wiley



Vorlesung “Satellite Communications”, 2 SWS ()Übung “Satellite Communications”, 1 SWS ()



Summe: 120 h


Attendance to lecture and exercises. In general the examination is a writtenexam with a duration of 90 minutes, otherwise oral exam.




164

77 Sicherheit in IT-Systemen


Englischer Titel: Security of IT-Systems



Sprache: Deutsch



Dozenten: Prof. Dr. Frank KarglDr. Elmar Schoch


Informatik, B.Sc., SchwerpunktInformatik, M.Sc., Kernfach Praktische und Angewandte InformatikMedieninformatik, B.Sc., SchwerpunktMedieninformatik, M.Sc., Kernfach Praktische und Angewandte InformatikSoftware-Engineering, B.Sc., SchwerpunktInformationssystemtechnik, M.Sc., Wahlpflichtmodul (Inf)Informatik, Lehramt, Wahlfach


Grundlagen zu Rechnernetzen und Betriebssystemen.

Lernziele: Die Studierenden kennen die grundlegenden Sicherheitsmechanismen in IT-Systemen und können diese praktisch anwenden. Sie sind in der Lage, dieSicherheit von IT-Systemen auf unterschiedlichen Ebenen zu bewerten. Siekönnen Schwachstellen identifizieren, analysieren und beschriebene Angriffs-Mechanismen nachvollziehen. Zudem sind die Studierenden in der Lage mögli-che Lösungen zu diskutieren und Systeme entsprechend abzusichern.

Inhalt: Die Veranstaltung bietet eine breite Einführung in den Themenbereich der ITSicherheit. Nach einer kurzen Einführung in Grundlagen der IT-Sicherheit undKryptographie werden Themen wie Identifikation und Authentisierung, Zugriffs-kontrollmechanismen, Software und Host-Security, Internet und Web Security,Embedded und Hardware-Security, Datenschutz und Privatsphäre und Security-Management in Unternehmen vorgestellt. Der Schwerpunkt liegt dabei auf ei-nem breiten Überblick, der später in Spezialveranstaltungen - z.B. zu Sicherheitund Privacy in mobilen Systemen - vertieft werden kann. Die Vorlesung stelltebenfalls ausgewählte aktuelle Forschungsthemen der IT Sicherheit vor.

Literatur: - Dieter Gollmann: Computer Security, Wiley, 2011- Stallings/Brown: Computer Security - Principles and Practice, Pearson/PrenticeHall, 2011

Grundlage für: –


Vorlesung Sicherheit in IT-Systemen, 2 SWS (Prof. Dr. Frank Kargl, Dr. ElmarSchoch)Übung Sicherheit in IT-Systemen, 2 SWS (N.N.)



165




Keine



166

78 Sicherheit und Privacy in Mobilen Systemen


Englischer Titel: Security and Privacy in Mobile Systems



Sprache: English





Informatik, M.Sc., Kernfach Technische und Systemnahe InformatikInformatik, M.Sc., Vertiefungsfach IT-SicherheitInformatik, M.Sc., Vertiefungsfach Verteilte SystemeMedieninformatik, M.Sc., Kernfach Technische und Systemnahe InformatikMedieninformatik, M.Sc., Vertiefungsfach IT-SicherheitMedieninformatik, M.Sc., Vertiefungsfach Verteilte SystemeInformationssystemtechnik, M.Sc., Wahlpflichtmodul (Inf)Communications Technology, M.Sc., Technisches WahlmodulInformatik, Lehramt, Wahlfach


Mobile Communications and Sicherheit in IT-Systemen.

Lernziele: Participants know the major threats to security and privacy in mobile systemsand know how to select and design suitable security mechanisms to protect fromthem. They are capable of analyzing the security of mobile communicationsystems and wireless networks on all layers. They can identify and analyzeweaknesses and understand the presented attacks. Furthermore, students canpropose and discuss possible security solutions to protect systems appropriately.Beyond, they understand the role and importance of location privacy and dataprotection in mobile systems and are familiar with the most important privacyenhancing technologies.Recent research topics in mobile systems security and privacy are discussedbased on current scientific publications and by that the course also introdu-ces students into the skills required to work with and discuss about scientificliterature.The lab recapitulates the topics of the lecture with a more practical approachand also verifies learned knowledge in more theoretical assignments. At the sametime, the lab also includes practical hands-on exercises where students havethe opportunity to apply the learned knowledge on real mobile communicationsystems.

Inhalt: The course provides a deepened discussion of security and privacy for mobilesystems. After an introduction into the specifics of mobile systems, the coursecontinues with discussing specific security and privacy requirements. The lec-ture is composed of two main blocks. The first block introduces and discussessecurity issues and security mechanisms of established mobile communicationsystems such as WLAN, cellular networks, Bluetooth, or RFID. In the secondpart, the lecture provides an introduction to current research topics related tomobile security and privacy, e.g., in the areas of mobile ad-hoc networks orVANETs.

Literatur: - Selected literature and online resources.

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Vorlesung Security and Privacy in Mobile Systems, 3 SWS (Prof. Dr. FrankKargl)Übung Security and Privacy in Mobile Systems, 1 SWS (N.N.)




Oral (in case of many participants written) exam at the end of the semester;no further course assessment; grade bonus if lab passed successfully


none

Notenbildung: Grade of the module exam


168

79 Systemtheorie


Englischer Titel: -



Sprache: Deutsch





Elektrotechnik, M.Sc., Wahlpflichtmodul IngenieurwissenschaftenElektrotechnik, M.Sc., Wahlpflichtmodul Allgemeine ElektrotechnikElektrotechnik, M.Sc., Pflichtmodul Komunikations- und Systemtechnik

Elektrotechnik, M.Sc., Pflichtmodul Automatisierungs- und Energietechnik

Informationssystemtechnik, M.Sc., Pflichtmodul


- Grundkenntnisse der höheren Mathematik (insbesondere lineare Algebra)- Beschreibung linearer, zeitinvarianter Systeme (LTI-Systeme) im Frequenz-bereich, Laplace-Transformation, Analyse von LTI-Systemen (Bode-/Nyquist-Diagramm)

- Grundlagen der Regelungstechnik im Frequenzbereich, Entwurfsverfahren fürlineare zeitinvariante Systeme im Frequenzbereich

Lernziele: Die Studierenden sind in der Lage, lineare zeitkontinuierliche Mehrgrößensyste-me im Zeitbereich zu untersuchen und entsprechend ihrer systemtheoretischenEigenschaften einzuordnen. Sie können Problemstellungen der linearen Rege-lungstechnik analysieren sowie geeignete lineare Zustandsregelungen mit ge-wünschtem Stör- und Führungsverhalten entwerfen. Des Weiteren kennen dieStudenten nach Absolvieren der Veranstaltung Methoden zum Entwurf von Zu-standsbeobachtern und linearen Folgeregelungen und beherrschen deren Einsatz.

Inhalt: - Beschreibung linearer zeitkontinuierlicher Systeme im Zustandsraum- Linearisierung nichtlinearer Systeme- Allgemeine Lösung der linearen Zustandsdifferentialgleichung- Strukturelle Eigenschaften linearer zeitkontinuierlicher Mehrgrößensysteme imZustandsraum: Stabilität, Steuerbarkeit und Beobachtbarkeit

- Normalformen und Zustandstransformationen- Zustandsreglersynthese für Ein- und Mehrgrößensysteme: Vorfilter, Polvorgabe,Ein-/Ausgangsentkopplung, Riccati-Regler (LQR)

- Beobachterentwurf und Separationsprinzip- Störmodelle und Entwurf von Störbeobachtern- Lineare asymptotische Folgeregelung durch Ein-/Ausgangsentkopplung- Zwei-Freiheitsgrade-Regelung mit linearer flachheitsbasierter Vorsteuerung

169

Literatur: - Unbehauen, H.: Regelungstechnik II. 8 Auflage, Vieweg-Verlag, Braunschweig,2000

- Föllinger, O.; Franke, D.: Einführung in die Zustandsbeschreibung dynamischerSysteme mit einer Anleitung zur Matrizenrechnung. Oldenbourg-Verlag, Mün-chen, 1982

- Föllinger, O.: Regelungstechnik. Hüthig-Verlag, Heidelberg, 1992- Freund, E.: Regelungssysteme im Zustandsraum I. Oldenbourg-Verlag, Mün-chen, 1987

- Freund, E.: Regelungssysteme im Zustandsraum II. Oldenbourg-Verlag, Mün-chen, 1987

- Geering, H. P.: Regelungstechnik: Mathematische Grundlagen, Entwurfsmetho-den, Beispiele. 6. Aufl., Springer-Verlag, 2004

- Kailath, T.: Linear Systems. Prentice Hall, Upper Saddle River, 1980- Lunze, J.: Regelungstechnik 1: Systemtheoretische Grundlagen , Analyse undEntwurf einschleifiger Regelungen. 4 Auflage Springer-Verlag, Berlin, 2006

- F- Lunze, J.: Regelungstechnik 2: Mehrgrößensysteme, Digitale Regelung.Springer-Verlag, Berlin, 2004

- Rugh, W.J.: Linear System Theory. 2. Aufl., Prentice Hall, Upper Saddle River,1996

- Schulz, R.: Regelungstechnik: Mehrgrößenregelung - Digitale Regelungstechnik- Fuzzy-Regelung, Band 2. Oldenbourg-Verlag, München, 2002

Grundlage für:Vorlesung Digitale RegelungenVorlesung Nichtlineare RegelungenPraktikum Regelungstechnik


Vorlesung “Systemtheorie”, 3 SWS (V) ()Übung “Systemtheorie”, 1 SWS (Ü) ()Tutorium “Systemtheorie” unter Nutzung von Matlab, 1 SWS (T) ()



Summe: 210 h


In der Regel 120 minütige Klausur, ansonsten mündliche Prüfung


Keine

Notenbildung: Anhand des Klausurergebnisses bzw. Ergebnisses der mündlichen Prüfung


170

80 Theory of Digital Networks


Deutscher Titel: -



Sprache: Englisch



Dozenten: Prof. Dr.-Ing. Martin Bossert


Elektrotechnik, M.Sc., Wahlpflichtmodul IngenieurwissenschaftenElektrotechnik, M.Sc., Wahlpflichtmodul Komunikations- und SystemtechnikElektrotechnik, M.Sc., Wahlmodul Automatisierungs- und EnergietechnikInformationssystemtechnik, M.Sc., WahlpflichtmodulCommunications Technology, M.Sc., Pflichtmodul Communications Enginee-ring


Bachelor

Lernziele: Digital systems consist of various protocols based on elementary functions formultiple access (free for all, perfectly scheduled), reliable data transmission(automatic repeat request, ARQ), routing, and queueing theory. After the lec-ture, the students are able to analyze and compare multiple access protocolsand determine their main parameters like throughput and average waiting time.These methods can be used by the students to evaluate novel protocols evennot treated in this module and design and evaluate stabilization and collisionresolution methods. Also for protocols for reliable data transmission the para-meters throughput and average delay (latency) can be derived and categorized.Understanding and applying the mathematical tools for the analysis of Markovchains allows the students to classify queueing systems and derive and explainthe corresponding performance parameters. Students are enabled to computethe shortest paths on graphs for given network toplogies using the Bellman-Fordalgorithm as well as the Dijkstra algorithm. Furthermore, they can explain thedifferences.

171

Inhalt: The lecture describes and analyzes the basic functions of protocols and explainsthe most important algorithms and methods, which are used in communica-tion systems. The exercises complement the lecture by applying the theoreticknowledge to special problems.

- Concepts and definitions of digital communication networks- Hierarchical layer structure of networks- Peer-to-peer layer communication and pimitives for inter layer communication- Data transmission from point-to-point- Synchronization aspects (bit, frame, tranings sequence, preamble, etc.)- Multi-access protocols- ALOHA protocols (slotted, unslotted) stabilization and collision resolution stra-tegies

- Carrier-Sensing (with and without collision detection)- Techniques for reliable data transmission (ARQ- and hybrid-ARQ techniques)througput and latency

- Routing algorithms, flowgraphs, shortest path routing- Markov-chains- Queuing theory with Kendal notation M/M/1, M/M/m and the according losssystems

- Erlang B and C formulas- Lossless and lossy queuing systems- Project orientated lab: ARQ, simulation of queuing systems (Markov Chains)

Literatur: - Bossert, M., Breitbach, M., Digitale Netze, Teubner Verlag, 1999- Bertsekas, D., Gallager, R., Data Networks, Prentice Hall, 1992- Tanenbaum, A., Computer Networks, Pearson, 2011



Vorlesung “Theory of Digital Networks”, 3 SWS (V) ()Übung “Theory of Digital Networks”, 2 SWS (Ü) ()Projekt “Theory of Digital Networks”, 1 SWS (P) ()



Summe: 240 h


Usually written exam of 120 minutes duration, otherwise oral exam.


keine



172

81 Usability Engineering


Englischer Titel: Usability Engineering



Sprache: Deutsch



Dozenten: Michael Offergeld


Informatik, M.Sc., Kernfach Praktische und Angewandte InformatikInformatik, M.Sc., Vertiefungsfach Mensch-Maschine DialogsystemeInformatik, M.Sc., Vertiefungsfach Software-Engineering und CompilerbauMedieninformatik, B.Sc., SchwerpunktMedieninformatik, M.Sc., Kernfach Mediale InformatikInformationssystemtechnik, M.Sc., Wahlpflichtmodul (Inf)


Keine

Lernziele: Die Teilnehmer verfügen über Grundkenntnisse der Mensch-Maschine-Interaktion (MMI) sowie zugehörige Grundmodelle. Dazu zählen die Kenntnisvon Gestaltungsobjekten einer Mensch-Maschine-Schnittstelle, softwareergono-mischen Gütekriterien zur Bewertung und Gestaltung von Benutzerfreundlich-keit sowie von Vorgehensweisen zur Entwicklung ergonomischer Systeme. Siebeherrschen die ganzheitliche und durchgängige ergonomische Unterstützungvon Entwicklungsprojekten durch Methoden des Usability Engineering über allegängigen Phasen einer Systementwicklung hinweg. Sie können diese Methodenanwenden und praktisch umsetzen und insbesondere Benutzungsschnittstellennach den Gütekriterien der Benutzerfreundlichkeit bewerten.

Inhalt: Die Veranstaltung Usability Engineering gibt eine Einführung in die Grund-lagen und Grundmodelle der Mensch-Maschine-Interaktion (MMI). Zunächstwerden die zentralen Fragen "Welche Teilschnittstellen kann man an einer MMIgestalten/bewerten?", "Nach welchen Kriterien kann man eine MMI gestal-ten/bewerten?ünd "Wie geht man bei der Entwicklung ergonomischer Systemesinnvollerweise vor?ërörtert und beantwortet. Im Anschluss daran vermittelt dieVorlesung tiefere Einblicke in Konzepte, Methoden und Werkzeuge einer ganz-heitlichen, durchgängigen und ingenieursmäßigen ergonomischen Unterstützungvon Systementwicklungsprojekten nach Prinzipen des Usability Engineering. Da-bei werden detaillierte Methoden und Ansätze bezogen auf die Systementwick-lungsphasen Projektvorbereitung, Anforderungsanalyse, User-Interface-Entwurf,Integration und Test, Überleitung in die Nutzung sowie Nutzung und Pflegevon interaktiven IT-Systemen vorgesellt. Die vermittelten Grundlagen werdendurch zahlreiche Beispiele aus der industriellen Praxis erläutert und vertieft. DieInhalte stützen sich auf ein Vorgehen gemäß Usability Engineering, welches inder wissenschaftlichen Welt etabliert und in der Praxis erprobt ist.

173

Literatur: - Mayhew, D.J.: The Usability Engineering Lifecycle, A Practitioner’s Handbookfor User Interface Design, San Francisco, California, 1999: Morgan KaufmannPublishers, Inc.

- Nielsen, Jakob: Usability Engineering, Boston, San Diego, New York, 1993: APProfessional (Academic Press)

- Oppermann, R.; et. al.: Softwareergonomische Evaluation, Der Leitfaden EVA-DIS II, 2. Auflage, deGruyter-Verlag, 1992

- Shneiderman, B.: Designing the User Interface - Strategies for Effective Human-Computer Interaction, Addison-Wesley, 2010

- DATech Deutsche Akkreditierungsstelle Technik in der TGA GmbH: LeitfadenUsability; http://www.datech.de unter Verfahren & Unterlagen / Prüflaborato-rien

Grundlage für: –


Vorlesung Usability Engineering, 2 SWS (Michael Offergeld)Übung Usability Engineering, 2 SWS (Michael Offergeld)




Die Modulprüfung erfolgt schriftlich.


Keine



174

82 Using the Advanced Design System (ADS) in Electronic Design

Kürzel / Nummer: 88348?????

Deutscher Titel: Einführung in das Advanced Design System (ADS)



Sprache: English


Modulverantwortlicher: Dr.-Ing. Christoph Bromberger

Dozenten: Dr.-Ing. Christoph Bromberger


Elektrotechnik, M.Sc., Wahlpflichtmodul IngenieurwissenschaftenInformationssystemtechnik, M.Sc., Wahlpflichtmodul IngenieurwissenschaftenElektrotechnik, M.Sc., Wahlmodul Allgemeine ElektrotechnikElektrotechnik, M.Sc., Wahlmodul Komunikations- und SystemtechnikCommunications Technology, M.Sc., Wahlpflichtmodul Mikroelektronik


Bachelor-Level Analog Design Skills Some understanding of S-parameters ishelpful

Lernziele: The students gain an in-depth understanding of a significant analog simulationtool. They demonstrate their abilities to set up as well as to stream-line circuitsimulations. Attendees employ ADS in high-frequency layout. They are usedto ADS data structures and recognize ways to fully exploit their composition.Participants regularly scrutinize and critically judge their simulation results.

Inhalt: - The ADS project structure- Setting up, performing and simplifying schematics simulations- Using the data display- Understanding ADS data structures- Measurement Equations- Optimizing circuits with the help of ADS- (Semi-) automatic layout generation- 2d electromagnetic simulation- Exporting the layout

Literatur: - ADS handbooks and tutorials- http://edownload.soco.agilent.com/eedl/ads/2012_08/zip/ADS2012PDF.zip- A script is available for this lecture

Grundlage für: Masters Thesis in the area of biosensors.


Vorlesung “Using the Advanced Design System (ADS) in Electronic Design”,lecture , 2 SWS (V) ()Übung “Using the Advanced Design System (ADS) in Electronic Design”, semi-nar, 1 SWS (V) ()



Summe: 120 h

175


Usually written exam of 120 minutes, otherwise oral exam; pre-requisite forparticipating in the exam: 60 per cent of the credits from the exercises


keine



176

83 Videotechnologie


Englischer Titel: -



Sprache: Deutsch


Modulverantwortlicher: Prof. Dr.-Ing. Albrecht Rothermel

Dozenten: Prof. Dr.-Ing. Albrecht Rothermel


Elektrotechnik, M.Sc., Wahlpflichtmodul IngenieurwissenschaftenElektrotechnik, M.Sc., Wahlpflichtmodul Komunikations- und SystemtechnikElektrotechnik, M.Sc., Wahlmodul Automatisierungs- und EnergietechnikInformationssystemtechnik, M.Sc., Wahlpflichtmodul (Ing)


Signalverarbeitung (Abtastung, DFT, DCT, Filter-Design)

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Lernziele: Die Studierenden stellen das Videosignal als dreidimensionales Signal dar, undzeigen die unterschiedlichen Randbedingungen in den verschiedenen Dimensio-nen auf. Sie setzen die Verarbeitung in horizontaler, vertikaler und zeitlicherRichtung in Beziehung zum Shannonschen Abtasttheorem, zur historischenEntwicklung und zur Wahrnehmungsphysiologie des Menschen. Sie erläuternden Zusammenhang des Nipkow-Apparates mit der modernen Bildverarbeitung.Sie ordnen die Zeilensprungabtastung in den mehrdimensionalen Frequenzbe-reich ein. Sie unterscheiden die Umsetzung von 24Hz Kinofilm in die 50Hzund 60Hz Systeme. Sie erkennen die Auswirkungen von Abtastfehlern und vonBandbegrenzungen separat je nach Richtung bei der Bildwiedergabe. Sie il-lustrieren den Kell-Faktor im Verhältnis zum Abtasttheorem. Sie stellen dasVideosignal sowohl im eindimensionalen wie auch im dreidimensionalen Bild-bereich dar, und beschreiben genau die Zusammenhänge, und damit die Ent-stehung des Linienspektrums. Sie beschreiben die Zusammenhänge zwischenden Größen Lichtstrom, Lichtstärke, Beleuchtungsstärke und Leuchtdichte überdie physikalischen Größen und über Formeln. Sie stellen die Leuchtdichte einerLeinwand mit Projektor fest wenn der Lichtstrom des Projektors gegeben ist.Sie berechnen die Effizienz von idealen weißen Strahlern und vom schwarzenStrahler für das Tagessehen und für das Nachtsehen. Sie definieren die Anfor-derungen an die Farbfilter eines Kamerasystems für die ideale Farbreproduktionund stellen fest, dass die Normspektralwertkurven nicht notwendig sind. Siebestimmen die Normspektralwertkurven indirekt über das Gleichheitsverfahren.Sie stellen die Vorgänge beim Farbensehen über die mathematische Vektorpro-jektion dar, skizzieren die physiologischen Eigenschaften der Farbtafel mittelsMcAdam Ellipsen und bestimmen eine innovative Farbtafel, die auf den Augen-Empfindlichkeitskurven basiert. Sie klassifizieren die Farbkameras in Ein-Chipund Drei-Chip, CMOS und CCD Systeme und bewerten sie mit ihren Vor- undNachteilen. Zur Klassifikation verwenden sie Ortsauflösung, Farbqualität undDynamikbereich. Sie beschreiben den Einfluss der Pixel-Größe auf den Frequenz-gang exakt quantitativ. Sie skizzieren die alte zeitsequenzielle Farbübertragungs-technik aus dem Jahre 1950 und benennen den Zusammenhang mit modernenFarb-Reproduktionstechniken. Sie identifizieren die Funktion und die Vor- undNachteile der FBAS-Video-Übertragungstechnik. Zur Digitalisierung von Video-signalen finden sie verschiedene Taktfrequenzen mit ihren Vor- und Nachteilen,können diese Taktsysteme erzeugen, verwenden dazu PLLs die sie optimieren.Sie skizzieren die Auswirkungen von Vor-Filtern und den Einfluss der Wahl derWortbreite. Sie beschreiben Szenarios, in denen sich die Wortbreite innerhalbder digitalen Signalverarbeitung signifikant verändern muss. Sie bauen Phasen-vergleicher, Schleifenfilter und NCO für eine rein digitale PLL aus diskretenGattern auf. Sie kennen die Notwendigkeit digitaler Bilddatenreduktion, underklären den Unterschied zwischen Redundanz und Irrelevanz. Sie verwendenEntropiekodierer und erkennen deren Grenzen und die Notwendigkeit, prädik-tiver oder transformatorischer Vorverarbeitung. Sie ordnen die Prädiktion indie Transformationen ein. Sie erklären die Transformationen über eine Dekor-relation zur Verringerung der Entropie des Datenstroms für Einzel-Ereignisse.Sie verwenden Quantisierer zur Irrelevanz-Reduktion, und verstehen die Fehler-Rückführung der DPCM als Färbung des Quantisierungsrauschens. Sie ordnenMPEG1, 2, H.264 AVC und HEVC historisch ein und identifizieren die Kern-Funktionalitäten. Sie listen die unterschiedlichen Codier-Effizienzen und erken-nen die typischen Codier Artefakte. Sie stellen die fundamentalen Eigenschaftender Wavelet-Transformation und der MRC gegenüber. Sie beschreiben Bildwie-dergabetechniken wie LCD, Plasma, Oled und DMD über die Technologieen undihren Einfluss auf die Wiedergabequalität. Sie zeigen Beispiele für die Grenzender "Proscan-Conversionünd der Bildraten-Erhöhung, und erläutern die Proble-matik der Wiedergabe bewegter Objekte. Sie zeigen auf, dass das klassischeAbtasttheorem (z. B. bei Laufschriften) massiv verletzt werden muss.

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Inhalt: - Geschichte der Videosignalverarbeitung- Abtastung in mehreren Dimensionen- Halbbildverfahren- Definitionen zu Lichtstärke und -intensität- Farbmetriken- Menschliche Farbwahrnehmung- Kamera Technologie: CCD und CMOS- Display-technologie: LCD, Plasma, DMD- Digitale Video-Signalverarbeitung: Taktsysteme, Contouring, Rauschverhaltenvon Videosignalen, optimale Tiefpassfilter für Videosignale

- Beispiele: Digitale PLL, Notch-Filter- Progressive und 100 Hz Umwandlung- Entropie-, prädiktive-, transformation- und hybrid Codierung

Literatur: - Fernsehtechnik, Rudolf Mäusl, 1991, 243 S. geb., ISBN 3-7785-1449-0, ReiheTelekommunikation Band 8, Hüthig, Heidelberg

- Fernsehtechnik, Broder WendlandBand I 1988, 475 S., ISBN 3-7785-1487-3Band II 1991, 521 S., ISBN 3-7785-1488-1Reihe ELTEX Studientexte Elek-trotechnik, Hüthig, Heidelberg

- Digital Television, Edited by C. P. Sandbank, John Wiley & Sons 1990, ISBN0 471 92360 5

- Fernsehtechnik im Wandel, Helmut Schönfelder, Springer Verlag 1996, ISBN 3540 58556 7

- Digitale Videotechnik, Ulrich Schmidt, Franzis-Verlag, Feldkirch, ISBN 3-7723-5322-3

- Wavelets, Eine Einführung für Ingenieure, W. Bäni, Oldenburg-Verlag, Mün-chen, 2002, ISBN -486-25427

- Digitale Fernsehtechnik, Ulrich Reimers, Springer, Berlin, ISBN 3-540-60945- Digital Television, H. Benoît, Wiley, London, 1996, ISBN 0-340-69190-5- Professionelle Videotechnik, U. Schmidt, Springer, 2003, ISBN 3-540-43974-9



Vorlesung “Videotechnologie”, 2 SWS (V) ()Übung “Videotechnologie”, 1 SWS (Ü) ()



Summe: 120 h


Teilnahme an Vorlesungen und Übungen, in der Regel mündliche Prüfung, an-sonsten schriftliche Prüfung von 120 minütiger Dauer.


Keine



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84 Vision in Man and Machine


Englischer Titel: Vision in Man and Machine








Informatik, M.Sc., Vertiefungsfach Computer VisionMedieninformatik, B.Sc., Anwendungsfach Computer VisionMedieninformatik, M.Sc., Vertiefungsfach Computer VisionMedieninformatik, M.Sc., Anwendungsfach Computer VisionInformationssystemtechnik, M.Sc., Wahlpflichtmodul



Lernziele: Die Studierenden erwerben vertiefte Kenntnisse über Modelle, Prinzipien undMechanismen der visuellen Informationsverarbeitung in technischen und biolo-gischen Systemen (Fachkompetenzen). Dabei werden zu verschiedenen Ebenenbildverarbeitender Systeme Modelle und deren Realisierung vorgestellt, mitein-ander verglichen und Stärken und Schwächen diskutiert (Methoden- und Be-wertungskompetenz).

Inhalt: - Introduction- Feature extraction and visual cortex- Feature grouping and shape detection- Motion detection and integration- Depth from stereo- Object recognition and attention- Neural processing of faces- Spatial navigation- Analysis of biological and articulated motion


- R. Szeliski: Computer Vision. Springer, 2011- E.T. Rolls, G. Deco: Computational Neuroscience of Vision, Oxford Univ. Press,2002

- C. Curio, H.H. Bülthoff, M.A. Giese (Eds.): Dynamic Faces. MIT Press, 2011

Grundlage für: –


Vorlesung Vision in Man and Machine, 2 SWS) (Prof. Heiko Neumann)Übung Vision in Man and Machine, 1 SWS) (N.N.)In der Vorlesung werden Inhalte mittels digitaler Folienmaterialien vermitteltund anhand von Tafelskizzen detailliert. Die Übungen werden begleitend zuden Vorlesungsinhalten gestaltet und beinhalten primär praktische Aufgabenzur Vertiefung der Inhalte.

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Keine



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85 Web Engineering


Englischer Titel: Web Engineering



Sprache: Deutsch



Dozenten: Prof. Dr.-Ing. Michael Weber


Informatik, B.Sc., SchwerpunktInformatik, M.Sc., Kernfach Praktische und Angewandte InformatikInformatik, Lehramt, WahlmodulMedieninformatik, B.Sc., SchwerpunktMedieninformatik, M.Sc., Kernfach Mediale InformatikInformationssystemtechnik, M.Sc., Wahlpflichtmodul (Inf)Software-Engineering, B.Sc., Schwerpunkt


Rechnernetze

Lernziele: Die Studierenden haben ein systematisches Verständnis für das PhänomenWWW. Sie besitzen ein Verständnis der technischen Grundlagen des WWWund dessen Nutzung als Informations- und Kommunikationssystem. Sie habendie Fähigkeit zur Analyse und zum systematischen Design von Webanwendun-gen.

Inhalt: - Einführung- Technische Grundlagen- Informationsbeschreibung - Markupsprachen- Informationsmodellierung mit XML- dynamische Webinhalte und Programmierung- Das Web als Client-Server-System- Grundlagen des Semantic Web

Literatur: wird aktuell in der Veranstaltung angegeben

Grundlage für: –


Vorlesung Web Engineering, 2 SWS (Prof. Dr.-Ing. Michael Weber)Übung Web Engineering, 2 SWS (Dipl.-Inf. Florian Schaub)




Die Modulprüfung erfolgt schriftlich oder mündlich.


Keine

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Masterstudiengang Informationssystemtechnik...4 Angewandte Numerik I 12 5 Angewandte Numerik II 14 6...

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