čeština

Absolvent předmětu je schopen:
- rozpoznat základní typy binárních signálů, vypočítat a načrtnout jejich spektrum, vypočítat modulační a přenosovou rychlost, popsat principy a vlastnosti nejpoužívanějších linkových kódů,
- vyjmenovat jednotlivé bloky digitálního komunikačního systému (sdělovací soustavy) a vysvětlit jejich funkce,
- popsat model kanálu s aditivním bílým Gaussovým šumem, definovat bitovou chybovost, vypočítat pravděpodobnost chybného příjmu binárního signálu v základním a v přeloženém pásmu, v případě rušení aditivním bílým Gaussovým šumem,
- popsat principy, definovat základní parametry a vyjmenovat vlastnosti základních i moderních modulačních metod,
- vysvětlit princip vzniku mezisymbolových přeslechů (ISI) a Nyquistovy strategie nulových ISI v okamžicích vzorkování, nakreslit a popsat kmitočtové charakteristiky tvarovacích filtrů s umocněným kosinusovým a Gaussovským spektrem,
- popsat obecný princip ekvalizace přenosové funkce kanálu, vysvětlit funkci adaptivních ekvalizérů a ekvalizérů s rozhodovací zpětnou vazbou (DFE),
- vysvětlit princip a důležitost taktové synchronizace ve sdělovacích systémech, vysvětlit účel skramblování, navrhnout schéma zapojení jednoduchého, samostatně synchronizovaného skrambleru,
- popsat princip zpětného a dopředného zabezpečení přenosu proti chybám, vysvětlit obecný princip prokládání, popsat metodu blokového a konvolučního prokládání,
- vysvětlit rozdíl mezi přirozeným a uniformním vzorkováním, důvod vzniku tzv. aperturového zkreslení a metody jeho potlačení,
- popsat princip šířkové a polohové impulzové modulace a modulace hustotou impulzů,
- vysvětlit rozdíl mezi rovnoměrným a nerovnoměrným kvantováním, vypočítat výkon kvantizačního šumu, nakreslit převodní charakteristiky kompresoru a expandoru,
- popsat principy a vyjmenovat základní vlastnosti impulzových kódovaných modulací (PCM, DPCM, DM, SDM),
- vysvětlit principy základních metod multiplexování signálů a mnohonásobného přístupu ke společnému přenosovému médiu,
- popsat a navrhnout ortogonální kmitočtový multiplex, definovat jeho základní parametry a vyjmenovat jeho charakteristické vlastnosti a příklady použití v praxi,
- popsat základní typy intenzitních modulací používaných v optoelektronice,
- kategorizovat jednotlivé systémy digitálních účastnických vedení, vysvětlit princip zvyšování jejich přenosové kapacity, nakreslit a popsat blokové schéma ADSL přípojky, nakreslit rozdělení kmitočtového pásma ADSL, vysvětlit princip vzniku přeslechů na blízkém a vzdáleném konci,
- definovat a vypočítat základní veličiny požívané v teorii informace (množství informace, entropie, redundance, vzájemná informace, kapacita kanálu), vysvětlit princip trellis kódované modulace.

Student, který si zapíše předmět, by měl znát základní definice a charakteristiky signálů a systémů se spojitým a diskrétním časem, včetně matematického popisu a reprezentace v kmitočtové oblasti, znát hustoty a distribuční funkce základních druhů rozdělení pravděpodobnosti, mít přehled o vzorkování a filtraci signálů. Student by také měl umět derivovat, integrovat, počítat s logaritmy a komplexními čísly, řešit lineární rovnice, pracovat s goniometrickými funkcemi a používat software MATLAB. Obecně jsou požadovány znalosti z matematiky a fyziky na úrovni bakalářského studia a je vhodné, aby studenti absolvovali předmět Analýza signálů a soustav (BASS).

Metody vyučování zahrnují přednášky a dále tři formy cvičení (počítačová, laboratorní a cvičení odborného základu). V počítačových cvičeních je využíván software Matlab. Laboratorní cvičení probíhají s pomocí speciálně vytvořených přípravků, generátorů Agilent 33220A a osciloskopů Tektronix TDS 2002. Ve cvičeních odborného základu jsou počítány příklady z oblasti sdělování a přenosu dat.

Výsledné hodnocení závisí na celkovém součtu bodů získaných za laboratorní cvičení, cvičení odborného základu, počítačová cvičení a písemnou zkoušku. Student může získat:
- až 10 bodů za všechna laboratorní cvičení, přičemž body student postupně obdrží vždy na konci jednotlivých cvičení, kdy vyučující ověří správnost naměřených výsledků a formulovaných závěrů v odevzdaném protokolu,
- až 10 bodů za cvičení odborného základu podle výsledků absolvovaného testu,
- až 10 bodů za všechna počítačová cvičení, přičemž body student získává za správně provedené úkoly na jednotlivých cvičeních,
- až 70 bodů za zkoušku, která je povinná, má písemnou formu a k jejímu složení jsou připuštěni pouze studenti, kteří předtím získali zápočet. Pokud má zkoušející problém vyhodnotit odevzdaný výstup písemné zkoušky, může studentovi ústně položit doplňující otázky.
Zápočet je udělen těm studentům, kteří absolvovali všechna laboratorní cvičení a všechna cvičení odborného základu.

Přednášky:
1. Signály v komunikačních systémech, příklady se signály, modulační a přenosová rychlost.
2. Linkové kódy, modulační rychlost a minimální šířka pásma kanálu, komunikační systém, technické prostředky pro přenos signálu.
3. Model kanálu s aditivním bílým šumem, bitová chybovost, přijímač z přizpůsobeným filtrem, korelační přijímač.
4. Modulace s harmonickou nosnou vlnou AM, FM, PM, součinový demodulátor.
5. Základní klíčovací techniky ASK, FSK, BPSK, obnova nosné při demodulaci BPSK, klíčování DPSK.
6. Modulace QPSK, O-QPSK, MSK, FFSK, GMSK a porovnání jejich spekter.
7. Modulace π/4-DQPSK, 8PSK, MQAM, CAP, číslicový kvadraturní demodulátor.
8. Mezisymbolové přeslechy a tvarovací filtry, synchronizace, skramblery, způsoby protichybového zabezpečení, prokládání, ekvalizéry, přiklad ekvalizace rádiového kanálu.
9. Nekódované impulzové modulace (PAM, PWM, PPM), věrné, uniformní a ideální vzorkování, vadnutí spektra a aperturové zkreslení.
10. Impulzová kódovaná modulace (PCM), kvantování, kompresní charakteristiky. Odvozené kódované impulzové modulace (DPCM, DM, ADM, SDM).
11. Multiplexy a mnohonásobné přístupy s kmitočtovým, časovým a kódovým dělením, systémy s rozprostřeným spektrem. Ortogonální kmitočtový multiplex.
12. Úzkopásmový šum a jeho matematický popis, odstup signál-šum u AM a FM, pravděpodobnost chybného příjmu u ASK, FSK, BPSK a DPSK. Modulace používané v optoelektronice.
13. Množství informace, entropie, redundance, přenesená informace, kapacita kanálu, Shannon-Hartleyův teorém. Huffmanovo kódování, konvoluční kódování. Mřížkově kódovaná modulace.

Laboratorní cvičení:
1. Parametry harmonického, obdélníkového, amplitudově modulovaného a kmitočtově modulovaného signálu.
2. Opakovaný přenos dat, korelační přijímač a přijímač s přizpůsobeným filtrem.
3. Základní vyjádření binárních signálů.
4. Samostatně synchronizované skramblování a deskramblování. Modulační rychlost a potřebná šířka pásma přenosového kanálu.
5. Časový průběh a amplitudové spektrum signálů ASK a FSK. Zkreslení signálu ASK po průchodu kanálem s omezenou šířkou pásma.
6. Náhradní laboratorní cvičení.

Cvičení odborného základu:
1. Časové průběhy, spektra a výpočet základních parametrů datových signálů v základním pásmu.
2. Příklady na výpočet parametrů AM signálů, odvození spektra AM, příklady demodulace součinovým demodulátorem.
3. Příklady na výpočet parametrů FM a PM signálů, stereofonní multiplex.
4. Ukázky a matematický popis digitálních modulací, parametry QAM.
5. Výpočet parametrů PAM, PWM, A/D převod, kvantovací šum, přetížení kodéru DM, porovnání PCM a DPCM, šířka pásma raised-cosine filtru.
6. Výpočet pravděpodobnosti chybného příjmu, příklady z teorie informace.

Počítačová cvičení:
1. Uživatelské rozhraní Matlabu, m-soubory a modely v Simulinku. Skript kodéru HDB3, model přenosového kanálu s aditivním bílým šumem.
2. Model přijímače s přizpůsobeným filtrem a vybíjeným integrátorem.
3. Klíčování ASK, FSK a BPSK.
4. Digitální modulace a demodulace QPSK a 16QAM.
5. Impulzové modulace a demodulace DM, ADM, SDM a PCM.
6. Vysílače a přijímače systémů DS-SS a FH-SS.

Cílem předmětu je poskytnout studentům základní informace o signálech, metodách, principech a parametrech sdělovacích systémů, zejména digitálních, a dále o jevech, které mají vliv na chybovost či rychlost přenosu informací.

Laboratorní cvičení a cvičení odborného základu (numerická) jsou povinná. Zmeškaná, řádně omluvená cvičení, lze po domluvě s příslušným vyučujícím nahradit, obvykle v zápočtovém týdnu.

DOBEŠ J., ŽALUD V. Moderní radiotechnika. 1. vyd., Praha : BEN, 2006. 768 s. ISBN 80-7300-132-2 (CS)

HAYKIN S., MOHER M. Introduction to Analog & Digital Communications. 2nd ed., New Jersey (USA) : John Wiley & Sons, 2007. 515 p. ISBN 0-471-43222-9 (EN)
HSU H. P. Schaum's Outline of Theory and Problems of Analog and Digital Communications. 2nd ed., New York (USA) : McGraw-Hill, 2003. 331 p. ISBN 0-07-140228-4 (EN)
PROAKIS J. G. Digital Communications. 4th ed., New York (USA) : McGraw-Hill, 2001. 1002 p. ISBN 0-07-232111-3 (EN)