Detail předmětu

Komunikační systémy 1

FEKT-BKC-KS1Ak. rok: 2018/2019

V první části předmětu se studenti seznámí se strukturou obecných analogových a digitálních komunikačních systémů (blokové schéma, základní funkce). Dále bude následovat podrobný popis činnosti stavebních bloků a metod zpracování signálů (zdrojové kódování, šifrování, kanálové kódování, ekvalizace, modulace, synchronizace atd.) s uvedením příkladů aplikací bloků v současných komunikačních systémech. V další části předmětu budou uvedeny metody sdílení přenosových prostředků (mnohonásobný přístup, rozdělení kmitočtového spektra, způsoby přenosu) a vysvětlen princip činnosti systémů s rozprostřeným spektrem a systémů OFDM. Nakonec budou vysvětleny vlivy přenosového prostředí na šíření signálu a způsoby jejich eliminace (únik, Dopplerův jev, diverzitní příjem).

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

7

Garant předmětu

prof. Ing. Aleš Prokeš, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Ústav radioelektroniky (UREL)

Výsledky učení předmětu

Absolvent předmětu je schopen:
1. popsat strukturu obecného analogového a digitálního komunikačního systému,
2. vysvětlit činnost základních stavebních bloků,
3. aplikovat některé algoritmy zpracování signálů,
4. vysvětlit vlivy přenosového prostředí a metody sdílení přenosových prostředků,
5. orientovat se v použití dílčích stavebních bloků v současných komunikačních systémech.

Prerekvizity

Jsou požadovány znalosti základů zpracování signálů a základů elektroniky.
Práce v laboratoři je podmíněna platnou kvalifikací „pracovníka poučeného“ dle Vyhl. 50/1978 Sb., kterou musí studenti získat před zahájením výuky. Informace k této kvalifikaci jsou uvedeny ve Směrnici děkana Seznámení studentů s bezpečnostními předpisy.

Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody

Metody vyučování závisejí na způsobu výuky a jsou popsány článkem 7 Studijního a zkušebního řádu VUT. Metody zahrnují přednášky, laboratorní cvičení a numerická cvičení. Předmět využívá e-learning (Moodle).

Způsob a kritéria hodnocení

Studenti mohou získat během semestru 30 bodů za aktivní práci v laboratorních a numerických cvičeních. Za závěrečnou zkoušku je uděleno maximálně 70 bodů.

Osnovy výuky

1. Historie, rozdělení a obecné schéma komunikačních systémů.
2. Zdrojové kódování řečových, obrazových a datových signálů.
3. Kryptografie. Symetrické a nesymetrické šifry.
4. Kanálové kódování. Lineární kódy. Hammingovy a cyklické kódy.
5. Konvoluční kódy. LDPC kódy. Úvod do turbokódů. Sřetězené kódy.
6. Modulace a demodulace signálu v základním pásmu. Linkové kódy.
7. Detekce signálu v šumu. Přizpůsobený filtr. Mezisymbolové interference. Ekvalizace.
8. Analogové modulace v přeneseném pásmu. Modulátory a demodulátory.
9. Digitální modulace v přeneseném pásmu. Modulátory a demodulátory.
10. Synchronizace kmitočtu a fáze nosné vlny. Symbolová a rámcová synchronizace.
11. Mnohonásobný přístup. Metody multiplexování. Systémy s rozprostřeným spektrem.
12. Technologie OFDM. Koncová zařízení komunikačního systému. Vysílač a přijímač.
13. Komunikační kanál. Únik. Dopplerův jev. Diverzitní příjem.

Učební cíle

Cílem předmětu je seznámit studenty s koncepcí a obecnou architekturou analogových a digitálních komunikačních systémů, s činností jejich základních stavebních bloků a s používanými metodami zpracování signálů, vysvětlit vlivy přenosového prostředí a metody sdílení přenosových prostředků a ukázat příklady použití dílčích stavebních bloků v současných komunikačních systémech.

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

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění stanoví každoročně aktualizovaná vyhláška garanta předmětu.

Základní literatura

PROKEŠ, A. Komunikační systémy. Přednášky. Komunikační systémy. FEKT VUT Brno, Ústav radioelektroniky.: 2011. (CS)
ŠEBESTA, V. Teorie sdělování. Skriptum FEI VUT v Brně, Vutium, 1998 (CS)

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program BKC-EKT bakalářský 3 ročník, zimní semestr, povinný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

prof. Ing. Aleš Prokeš, Ph.D.

Osnova

Úvod. Rozdělení a obecné schéma komunikačních systémů. Zdrojové kódování tvaru vlny.
Zdrojové kódování řečových, obrazových a datových signálů. Kryptografie.
Kanálové kódování. Lineární kódy. Hammingovy, cyklické a konvoluční kódy. Turbo kódy.
Modulace a detekce signálu v základním pásmu. Linkové kódy.
Přizpůsobený filtr. Potlačení mezisymbolových interferencí. Ekvalizace.
Modulace v přeneseném pásmu. Analogové modulace (AM, QAM, FM a PM).
Digitální modulace MPSK, MFSK, MQAM, MSK a jejich modifikace.
Systémy s mnohonásobným přístupem (FDMA, TDMA, CDMA). Metody multiplexování.
Komunikační kanál. Působení AWGN. Únik. Diverzitní příjem. Způsoby přenosu.
Synchronizace. Obnovení nosné. Obnovení časování symbolů. Telefonní a radiotelefonní systémy.
Technologie ISDN, DSL a jejich modifikace. Rádiové a televizní vysílání. Digitální rozhlas a televize. Satelitní komunikace. Lokální sítě LAN.
Bezdrátový přenos dat (WLAN). Optické komunikační systémy. Datové sítě a přenosové protokoly. Perspektivy komunikační techniky.

Cvičení na počítači

13 hod., povinná

Vyučující / Lektor

prof. Ing. Aleš Prokeš, Ph.D.

Laboratorní cvičení

26 hod., povinná

Vyučující / Lektor

prof. Ing. Aleš Prokeš, Ph.D.

Osnova

Spektra modulovaných signálů.
Kódování dat pro přenos. Linkové kódy
Vlastnosti číslicově modulovaných signálů.
Datová komunikace pomocí modemů.
Přizpůsobený filtr.
Přenos dat pomocí ADSL.
Komunikace v síti WiFi