Detail předmětu

Teorie rádiové komunikace

FEKT-MTRKAk. rok: 2017/2018

Předmět se věnuje teoretickým aspektům moderní rádiové komunikace. Důraz je kladen na pochopení principů činnosti komunikačních systémů. Studenti si výrazně prohloubí znalosti v oblasti zpracování signálů v rádiových komunikacích, zejména algoritmů pro detekci signálů či reprezentaci v signálovém prostoru.
Studenti se blíže seznámí s principy přenosu v únikovém kanálu, přenosu informace metodou rozprostřeného spektra, systémů OFDM a z nich odvozených. Studenti také získají znalosti v oblasti pokročilých principů kódování - turbo kódů či LDPC kódů. Během cvičení si studenti prakticky ověří teoretické poznatky formou simulací v prostředí MATLAB.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

Garant předmětu

prof. Ing. Roman Maršálek, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Ústav radioelektroniky (UREL)

Výsledky učení předmětu

Absolvent předmětu je schopen:
- vyjádřit komunikační signál v signálovém prostoru
- vybrat vhodný typ filtru pro potlačení mezisymbolových přeslechů
- diskutovat metodu detekce pomocí bayesova detektoru
- vysvětlit principy modulačních technik
- vytvořit program v prostředí MATLAB simulující principy teorie rádiové komunikace
- znázornit strukturu modulátoru a demodulátoru OFDM
- vypočítat výstup blokového časo-prostorového kodéru

Prerekvizity

Student, který si zapíše předmět, by měl být schopen vysvětlit základní pojmy z oblasti pravděpodobnosti a statistiky, matematicky popsat základní analogové a číslicové modulační techniky, vytvořit jednoduchý program v prostředí MATLAB, vypočítat odezvu lineárních systémů na jednoduchý vstupní signál, diskutovat základní pojmy a metody z oblasti teorie signálů a systémů

Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody

Metody vyučování zahrnují přednášky a cvičení na počítači v simulačním software MATLAB.

Způsob a kritéria hodnocení

až 15 bodů za počítačová cvičení
až 15 bodů za písemný test během semestru
až 70 bodů za zkoušku

Osnovy výuky

Přednášky:

1. Rádiový komunikační systém, rádiové komunikační signály, komplexní obálka
2. Kapacita kanálu, teorie informace
3. Mezisymbolové přeslechy, tvarování signálových prvků, filtr přijímače a vysílače
4. Detekce rádiových signálů, testování hypotéz, kriteria, kanál AWGN
5. PSK, BPSK, DPSK, mnohostavová PSK, QPSK, OQPSK
6. MQAM, MSK, GMSK, CPM - modulace, demodulace, praktické aplikace
7. Systémy s rozprostřeným spektrem I - DSSS, FHSS, rozprostírací posloupnosti
8. Systémy s rozprostřeným spektrem II - přijímač Rake, synchronizace, aplikace
9. Charakteristiky kanálů, vyrovnavače, nelineární kanály, UWB komunikace
10. OFDM - princip, modulace pomocí IFFT, cyklické prodloužení a ortogonalita, aplikace v systémech IEEE 802.11a,g. UW-OFDM a SC-FDMA, aplikace v LTE
11. Synchronizace a ekvalizace v OFDM, systémy MB-OFDM a MC-CDMA
12. Blokové a konvoluční kódy, cyklické kódy, turbo kódy, sřetězené kódy, LDPC kódy
13. MIMO systémy, časově prostorové kódování, singulární dekompozice, Alamoutiho kód, TCM


Počítačová cvičení:
1. Komplexní obálka
2. Mezisymbolové přeslechy
3. Optimální přijímač
4. Synchronizace
5. Princip CDMA
6. OFDM - princip
7. Rádiový kanál a nelinearita
8. RF komunikační řetězec
9. OFDM II - vliv RF parametrů
10. principy UWB komunikace
11. Kódování
12. Zápočet, náhradní cvičení

Učební cíle

Teorie rádiové komunikace si klade za cíl seznámit studenty s rádiovým komunikačním řetězcem, vyjádřením informace signálem, detekcí aditivně rušených signálů, metodami potlačení mezisymbolových přeslechů, pokročilými technikami kódování, charakteristikami únikových kanálů, amplitudovým a fázovým klíčováním, vlastnostmi modulačních systémů typu OFDM, CDMA a UWB.

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky

počítačová cvičení jsou povinná

Základní literatura

MARŠÁLEK, R. Teorie rádiové komunikace (CS)
MARŠÁLEK, R. Teorie rádiové komunikace - počítačová cvičení (CS)

Doporučená literatura

HAYKIN, S. Digital Communications, John Wiley & sons, 1998, 597 s., ISBN 0-471-62947-2. (EN)

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program EEKR-M1 magisterský navazující

    obor M1-EST , 1 ročník, zimní semestr, povinný

  • Program EEKR-CZV celoživotní vzdělávání (není studentem)

    obor ET-CZV , 1 ročník, zimní semestr, povinný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

39 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

prof. Ing. Roman Maršálek, Ph.D.

Osnova

Úvodní přednáška, Ekvivalence BP a LP, komplexní obálka, vyjádření signálů.

Rádiový kanál, kapacita kanálu - teorie informace.

Mezisymbolové přeslechy, tvarování signálových prvků, filtr přijímače a vysílače.

Detekce komunikačních signálů, kriteria, kanál AWGN, antipodální signály, příjem binárního signálu, testování hypotéz, vícesymbolová detekce.

PSK, BPSK, QPSK, 8PSK, principy, konstelační diagramy, pravděpodobnost chyby.

MSK, CPM, QAM, principy, konstelační diagramy, pravděpodobnost chyby.

Systémy s rozprostřeným spektrem, Direct Sequence, potlačení cizího signálu, zisk, přijímač typu rake, diversita , kmitočtové skákání, vlastnosti posloupností.

Systémy s rozprostřeným spektrem, synchronizace. Vyrovnavače.

Charakteristiky kanálů, klasifikace, únik. Rozdělení obálek, UWB komunikace.

OFDM, princip, modulace pomocí IFFT, cyklické prodloužení, rozložení okamžitých amplitud modulovaného signálu a jeho vliv na komunikační řetězec.

FEC kódování, blokové, cyklické kódy, Turbo kódy.

Systémy MIMO, časoprostorové kódování, TCM.

Cvičení na počítači

26 hod., povinná

Vyučující / Lektor

doc. RNDr. Jitka Dluhá, Ph.D.
doc. Ing. Jiří Blumenstein, Ph.D.

Osnova

Komplexní obálka
Mezisymbolové přeslechy
Optimální přijímač
Synchronizace
Princip CDMA
OFDM - princip
Rádiový kanál a nelinearita
RF komunikační řetězec
OFDM II - vliv RF parametrů
principy UWB komunikace
Kódování
Zápočet, náhradní cvičení