Tom Steffen

M.Sc.
Research Assistant

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Tom Steffen, M. Sc.
E-6 Elektrische Energietechnik
  • Elektrische Energietechnik
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Research Projects

EffiziEntEE
Efficient integration of high shares of renewable energies in technically and economically integrated energy systems

EffiziEntEE

Efficient integration of high shares of renewable energies in technically and economically integrated energy systems

Federal Ministry for Economic Affairs and Climate Action (BMWK); Duration: 2022 to 2025

CyEntEE
I³-Lab Cyber Physical Energy Systems – Sustainability, Resilience and Economics

I³-Lab

CyEntEE

Cyber Physical Energy Systems – Sustainability, Resilience and Economics

Hamburg University of Technology (TUHH); Duration: 2020 to 2023

Publications

TUHH Open Research (TORE)

2024

2023

2022

2021

Courses

Stud.IP
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Digital Communications (Digitale Nachrichtenübertragung) (M.Sc.)
Subtitle:
This course is part of the module: Digital Communications
Semester:
WiSe 23/24
Course type:
Lecture
Course number:
lv444_w23
Lecturer:
Gerhard Bauch, M. Sc Leonard Paul Schulz, PD Dr.-Ing. habil. Rainer Grünheid, David Jonas Kopyto
Description:
  • Repetition: Baseband Transmission
    • Pulseshaping: Non-return to zero (NRZ) rectangular pulses, raised-cosine pulses,square-root raised-cosine pulses
    • Powerspectral density (psd) of baseband signals
    • Intersymbolinterference (ISI)
    • Firstand second Nyquist criterion
    • AWGNchannel
    • Matchedfilter
    • Matched-filterreceiver and correlation receiver
    • Noisewhitening matched filter
    • Discrete-timeAWGN channel model
  • Representationof bandpass signals and systems in the equivalent baseband
    • Quadratureamplitude modulation (QAM)
    • Equivalentbaseband signal and system
    • Analyticalsignal
    • Equivalentbaseband random process, equivalent baseband white Gaussian noise process
    • Equivalentbaseband AWGN channel
    • Equivalentbaseband channel model with frequency-offset and phase noise
    • Equivalentbaseband Rayleigh fading and Rice fading channel models
    • Equivalentbaseband frequency-selective channel model
    • Discretememoryless channels (DMC)
  • Bandpasstransmission via carrier modulation
    • Amplitudemodulation, frequency modulation, phase modulation
    • Lineardigital modulation methods
      • On-offkeying, M-ary amplitude shift keying (M-ASK), M-ary phase shift keying (M-PSK),M-ary quadrature amplitude modulation (M-QAM), offset-QPSK
      • Signalspace representation of transmit signal constellations and signals
      • Energyof linear digital modulated signals, average energy per symbol
      • Powerspectral density of linear digital modulated signals
      • Bandwidthefficiency
      • Correlationcoefficient of elementary signals
      • Errorprobabilities of linear digital modulation methods
        • Error functions
        • Graymapping and natural mapping
        • Biterror probabilities, symbol error probabilities, pairwise symbol errorprobabilities
        • Euclideandistance and Hamming distance
        • Exactand approximate computation of error probabilities
        • Performancecomparison of modulation schemes in terms of per bit SNR vs. per symbol SNR
      • Hierarchicalmodulation, multilevel modulation
      • Effectsof carrier phase offset and carrier frequency offset
      • Differentialmodulation
        • M-arydifferential phase shift keying (M-PSK)
        • Coherentand non-coherent detection of DPSK
        • p/M-differential phaseshift keying (p/M-DPSK)
        • Differentialamplitude and phase shift keying (DAPSK)
    • Non-lineardigital modulation methods
      • Frequencyshift keying (FSK)
      • Modulationindex
      • Minimumshift keying (MSK)
        • Offset-QPSKrepresentation of MSK
        • MSKwith differential precoding and rotation
        • Biterror probabilities of MSK
        • Gaussianminimum shift keying (GMSK)
        • Powerspectral density of MSK and GMSK
      • Continuousphase modulation (CPM)
        • Generaldescription of CPM signals
        • Frequencypulses and phase pulses
      • Coherentand non-coherent detection of FSK
    • Performancecomparison of linear and non-linear digital modulation methods
  • Frequency-selectivechannels, ISI channels
    • Intersymbolinterference and frequency-selectivity
    • RMSdelay spread
    • Narrowbandand broadband channels
    • Equivalentbaseband transmission model for frequency-selective channels
    • Receivefilter design
  • Equalization
    • Symbol-spacedand fractionally-spaced equalizers
    • Inversesystem
    • Non-recursivelinear equalizers
      • Linearzero-forcing (ZF) equalizer
      • Linearminimum mean squared error (MMSE) equalizer
    • Non-linearequalization:
      • Decisionfeedback equalizer (DFE)
      • Tomlinson-Harashimaprecoding
    • Maximuma posteriori probability (MAP) and maximum likelihood equalizer, Viterbialgorithm
  • Single-carriervs. multi-carrier transmission
  • Multi-carriertransmission
    • Generalmulticarrier transmission
    • Orthogonalfrequency division multiplex (OFDM)
      • OFDMimplementation using the Fast Fourier Transform (FFT)
      • Cyclicguard interval
      • Powerspectral density of OFDM
      • Peak-to-averagepower ratio (PAPR)
  • Multipleaccess
    • Principlesof time division multiple access (TDMA), frequency division multiple access(FDMA), code division multiple access (CDMA), non-orthogonal multiple access(NOMA), hybrid multiple access
  • Spreadspectrum communications
    • Directsequence spread spectrum communications
    • Frequencyhopping
    • Protectionagainst eavesdropping
    • Protectionagainst narrowband jammers
    • Shortvs. long spreading codes
    • Directsequence spread spectrum communications in frequency-selective channels
      • Rakereceiver
    • Codedivision multiple access (CDMA)
      • Designcriteria of spreading sequences, autocorrelation function and crosscorrelationfunction of spreading sequences
      • Intersymbolinterference (ISI) and multiple access interference (MAI)
      • Pseudonoise (PN) sequences, maximum length sequences (m-sequences), Gold codes,Walsh-Hadamard codes, orthogonal variable spreading factor (OVSF) codes
      • Multicodetransmission   
      • CDMAin uplink and downlink of a wireless communications system
      • Single-userdetection vs. multi-user detection


Performance accreditation:
611 - Digital Communications<ul><li>611 - Digital Communications: Klausur schriftlich</li><li>800 - Laboratory Digital Communications: schriftliche Ausarbeitung</li></ul>
ECTS credit points:
6
Stud.IP informationen about this course:
Home institute: Institut für Nachrichtentechnik (E-8)
Registered participants in Stud.IP: 143
Postings: 16
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Supervised Theses

ongoing

2024

  • Gerstein, Manuel (2024). Analyse und Bewertung der Netzkapazität von Niederspannungsnetzen gegenüber hohen Durchdringungen an elektrischen Wärmepumpen und Elektroautos (extern).

  • Malpricht, Marlin (2024). Entwicklung und Simulation eines kurativen Engpassmanagements für zellulare Verteilnetze und Bewertung potentieller Vorteile bei Kooperation von Übertragungs- und Verteilnetzbetreibern.

2023

  • Mülke, Luca (2023). Verbesserung von verteilten Kurzfrist-Netzzustandsprognosen mit maschinellem Lernen für kuratives Engpassmanagement in zukünftigen modernen sektorgekoppelten Niederspannungsnetzen.

completed

2024

  • Ahrens, Daniel (2024). Entwicklung und Bewertung von Sensitivitätsanalysen innerhalb zellularer Niederspannungsnetze für ein zukünftiges Engpassmanagement nach EnWG §14a.

2023

  • Buse, Alexander (2023). Entwicklung und Simulation eines kurativen Engpassmanagements für Niederspannungszellen innerhalb eines zellularen Energiesystems.

  • Merling, Stefan (2023). Analyse und Bewertung von Energieangeboten in zellular betriebenen Niederspannungsnetzen mit lokalem Markt.

2022

  • Fahrenkrug, Finn (2022). Entwicklung und Verifikation eines thermisch-elektrischen Leitungsmodells für das Engpassmanagement im elektrischen Verteilnetz.

  • Hoegel, N. (2022). Untersuchung und Bewertung von Netzzustandschätzung und -Prognosen unter Berücksichtigung von Fehlerszenarien bezüglich der Informations- und Kommunikationstechnik.

  • Hoegel, N. (2022). Entwicklung und Simulation eines verteilten Netzzustandsprognoseverfahrens für zellulare elektrische Energiesysteme. [pdf]

  • Rogoll, H. (2022). Entwicklung und Simulation von sozialen Beziehungen benachbarter Zellen zur Eigenverbrauchsoptimierung innerhalb eines zellularen Energiesystems mittels eines Multiagentensystem. [pdf]

  • Westphal, J. (2022). Implementierung und Bewertung einer Co-Simulation mit der Plattform Mosaik zur Kopp-lung von Modelica mit einem in Python implementierten Optimierungsalgorithmus.

2021

  • Luo, K. (2021). Entwicklung und Simulation eines Wechselrichtermodells für die Stabilitätsuntersuchung im winkelgeregelten Betrieb zukünftiger Stromnetze.

  • Schenk, C. (2021). Entwicklung und Optimierung der Beschaffungsstrategie für abzuregelnde Energie im Redispatch 2.0-Kontext basierend auf einer Vorhersagbarkeitsanalyse von Netzengpässen.