Course detail

Modern Digital Wireless Communication

FEKT-DPA-RE2Acad. year: 2020/2021

Voice technologies
Introduction to modern wireless communication systems
Communication Signals Theory
Spread Spectrum Digital Communications
Wireless-Signal Processing
Mobile Communications
Satellite Communications Tools and Methods
Free-Space Optical Communications

Language of instruction

English

Number of ECTS credits

4

Mode of study

Not applicable.

Guarantor

prof. Ing. Milan Sigmund, CSc.

Department

Department of Radio Electronics (UREL)

Learning outcomes of the course unit

Deeper knowledges of wirelew-signal theory, spread spectrum systems, mobile systems, satellite systems and free space communications.

Prerequisites

Signal theory. Wireless communications theory.

Co-requisites

Not applicable.

Planned learning activities and teaching methods

Techning methods include lectures. Students have to write a single project/assignment during the course.

Assesment methods and criteria linked to learning outcomes

The student will prepare a project on a given topic in the range of 5-10 pages.
The exam will be passed remotely.

Course curriculum

1. Speech signal and voice technologies
2. Communication Signals Theory
3. Sets of signals with discrete time and continuous time
4. Promising methods of wireless communications
5.-6. Systems with spread spectrum
7. Information mining from speech signals
8.-9. Processing of signals for radio communication
10. Main interference in multi-user environment
11. Coexistence of mobile systems and its modeling using MATLAB
12. Satellite communications, tools and methods
13. Free-space optical communications

Work placements

Not applicable.

Aims

The aim is to inform students about new principles ans methods of wireless communications.

Specification of controlled education, way of implementation and compensation for absences

The education is optional.

Recommended optional programme components

Not applicable.

Prerequisites and corequisites

Not applicable.

Basic literature

K.D. Rao, M.N. Swamy, Digital Signal Processing: Theory and Practice, Springer, Singapore, 2018. (EN)
L. Fa-Long, Ch. Zhang, Signal Processing for 5G: Algorithms and Implementations, John Wiley & Sons, Chichester, 2016. (EN)

Recommended reading

B. Boashash, Time-Frequency Signal Analysis and Processing: A Comprehensive Reference, Academic Press, London, 2016. (EN)

Classification of course in study plans

  • Programme DPA-EKT Doctoral 0 year of study, summer semester, compulsory
  • Programme DPA-KAM Doctoral 0 year of study, summer semester, compulsory-optional
  • Programme DPA-MET Doctoral 0 year of study, summer semester, compulsory-optional
  • Programme DPA-SEE Doctoral 0 year of study, summer semester, compulsory-optional
  • Programme DPA-TLI Doctoral 0 year of study, summer semester, compulsory-optional
  • Programme DPA-TEE Doctoral 0 year of study, summer semester, compulsory-optional
  • Programme DPA-EIT Doctoral 0 year of study, summer semester, compulsory-optional
  • Programme DPAD-EIT Doctoral 0 year of study, summer semester, compulsory-optional
  • Programme DKA-EIT Doctoral 0 year of study, summer semester, compulsory-optional

Type of course unit

 

Seminar

39 hod., optionally

Teacher / Lecturer

prof. Ing. Milan Sigmund, CSc.

Syllabus

Řečový signál a hlasové technologie.
Teorie radiokomunikačních signálů.
Nadějné metody v rádiové komunikaci. MIMO.
Množiny signálů s diskrétním časem a se spojitým časem, zobrazení. Prostory signálů. Úplné ortonormální systémy a jejich aplikace při zpracování a přenosu signálu. Ortogonální rozprostírací posloupnosti. Ortogonalita u signálů UWB. Diskrétní náhodné procesy a jejich počítačové modelování, komplexní náhodné procesy. Rozprostírací posloupnosti PN.
Systémy s rozprostřeným spektrem
Systémy s přímým rozprostřením, optimální příjem v AWGN kanálu, odolnost proti interferencím, frekvenční diverzita, vícecestné šíření, přijímač typu hrábě (Rake), počáteční kódová synchronizace. Systémy s frekvenčním skákáním (SFH, FFH), s časovým skákáním.
Metody počáteční kódové synchronizace přijímače signálu s přímým rozprostřením spektra. Základní třídění systémů s více nosnými – Ortogonální frekvenční multiplex (OFDM). Systémy pracující v kódovém multiplexu – CDM.
CDMA, signatury, přizpůsobený filtr, čipový přizpůsobený filtr.Multiuživatelská interference (MUI), optimální detektor, citlivost na výkonovou nevyváženost signálů multiplexu (near-far problem),
Dominantní interference v multiuživatelském prosředí, asymptotická multiuživatelská účinnost, dekorelující detektor, MMSE detektor, adaptivní detektory, nezbytné apriorní informace a synchronizace pro jednotlivé typy detektorů.
Zpracování radiokomunikačních signálů
Synchronizace, obnova nosné vlny, odhad fáze, PLL (Phase-Locked Loop), obnova časování symbolů, využití ML (Maximum Likelihood) algoritmu, DLL (Delay-Locked Loop).
Ekvalizace, ISI, ekvalizéry ZF (Zero Forcing), MMSE (Minimum Mean Square Error), LS Least Squares), DF (Decision Feedback), přijímač MLSE (Maximum Likelihood Sequence).
Mobilní komunikace
Koexistence mobilních systémů a její modelování v programu MATLAB (Bluetooth, WiFi, UMTS, GSM). Systém WiMAX (standard IEEE 802.16), popis možností řešení fyzické vrstvy. Základní body návrhu spojení z pohledu úrovní signálu a kmitočtového plánu.
Systém Flarion (standard IEEE 802.20), popis technického řešení. Princip FLASH OFDM, metody zprůměrování interferencí v buňce. Úvodní poznámky k systému Flexband, popis fyzické vrstvy.
Metody a nástroje družicové komunikace
Zvláštnosti družicových spojů a metody z nich vyplývající. Šumové poměry, vlivy vzdálenosti a pohybu družic, architektura družicových systémů.
Atmosférické optické spoje
Skladba spoje. Atmosférické přenosové prostředí. Stacionární a statistický model spoje. Spolehlivost a dostupnost atmosférických optických spojů. Vybrané aplikace.