Detail předmětu

Komunikační systémy 1

FEKT-BPC-KS1Ak. rok: 2021/2022

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: (a) popsat strukturu obecného analogového a digitálního komunikačního systému, (b) vysvětlit činnost základních stavebních bloků, (c) aplikovat některé algoritmy zpracování signálů, (d) vysvětlit vlivy přenosového prostředí a metody sdílení přenosových prostředků,
(e) 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. Závěrečná zkouška je realizována písemnou formou.

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. Laboratorní cvičení. Komunikační systémy. Laboratorní cvičení. FEKT VUT Brno, Ústav radioelektroniky.: 2002. s. 1 ( s.) (CS)
PROKEŠ, A. Komunikační systémy. Přednášky. Komunikační systémy. FEKT VUT Brno, Ústav radioelektroniky.: 2011. (CS)
SKLAR, B. Digital Communications: Fundamental and Applications, 3rd Edition. Pearson, 2020 (CS)
ŠEBESTA, V. Teorie sdělování. Skriptum FEI VUT v Brně, Vutium, 1998 (CS)

Doporučená literatura

ŽALUD, V. Moderní radioelektronika. Praha, BEN, 2000 (CS)

Elearning

eLearning: aktuální otevřený kurz

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program BPC-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

Ing. Radek Závorka

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

Elearning

eLearning: aktuální otevřený kurz