Detail předmětu

Moderní digitální bezdrátová komunikace

FEKT-DKC-RE2Ak. rok: 2020/2021

Hlasové technologie.
Úvod do moderních bezdrátových komunikačních systémů.
Teorie radiokomunikačních signálů.
Systémy s rozprostřeným spektrem
Zpracování radiokomunikačních signálů
Mobilní komunikace
Metody a nástroje družicové komunikace
Atmosférické optické spoje

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

4

Garant předmětu

prof. Ing. Milan Sigmund, CSc.

Zajišťuje ústav

Ústav radioelektroniky (UREL)

Výsledky učení předmětu

Hlubší znalosti teorie rádiových signálů, systémů s rozprostřeným spektrem, mobilních komunikačních sytémů, družicových systémů a atmosférických družicových spojů.

Prerekvizity

Teorie signálu, teorie rádiové komunikace na magisterské úrovni.

Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody

Metody vyučování zahrnují přednášky. Student odevzdává jeden samostatný projekt.

Způsob a kritéria hodnocení

Student vypracuje projekt na zadané téma v rozsahu 5-10 stran.
Zkouška z předmětu bude probíhat distančně.

Osnovy výuky

1. Řečový signál a hlasové technologie
2. Teorie radiokomunikačních signálů
3. Množiny signálů s diskrétním časem a se spojitým časem
4. Nadějné metody v rádiové komunikaci
5.-6. Systémy s rozprostřeným spektrem
7. Vytěžování informací z řečových signálů
8.-9. Zpracování radiokomunikačních signálů
10. Dominantní interference v multiuživatelském prosředí
11. Koexistence mobilních systémů a její modelování v programu MATLAB
12. Metody a nástroje družicové komunikace
13. Atmosférické optické spoje

Učební cíle

Cílem předmětu je seznámit studenty s moderními metodami a trendy v rádiových komunikacích.

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

Účast na výuce je nepovinná.

Základní literatura

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)

Doporučená literatura

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

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program DKC-EKT doktorský 0 ročník, letní semestr, povinný
  • Program DKC-IBE doktorský 0 ročník, letní semestr, povinně volitelný
  • Program DKC-KAM doktorský 0 ročník, letní semestr, povinně volitelný
  • Program DKC-MET doktorský 0 ročník, letní semestr, povinně volitelný
  • Program DKC-SEE doktorský 0 ročník, letní semestr, povinně volitelný
  • Program DKC-TEE doktorský 0 ročník, letní semestr, povinně volitelný
  • Program DKC-TLI doktorský 0 ročník, letní semestr, povinně volitelný

Typ (způsob) výuky

 

Seminář

39 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

prof. Ing. Milan Sigmund, CSc.

Osnova

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.