Detail předmětu

Komunikační systémy 2

FEKT-BKC-KS2Ak. rok: 2021/2022

V návaznosti na předmět Komunikační systémy 1 se studenti nejprve seznámí s rádiovým rozhraním komunikačních systémů (koncepce a bloková struktura přijímačů a vysílačů, úroveň jejich digitalizace, softwarově definované rádio) a s činností specifických stavebních bloků (zesilovače, směšovače, oscilátory, syntezátory, filtry atd.). Dále bude následovat úvod do současných bezdrátových komunikačních systémů (základy televizního a rozhlasového vysílání, satelitní komunikace, buňkových radiokomunikačních systémů apod.). Další část předmětu bude věnována hlasovým a datovým přenosům pomocí veřejné telefonní sítě (digitalizace sítě, modemy, ISDN a xDSL technologie). Poslední část bude zaměřena na datové přenosy a síťové technologie (základy optických komunikací, topologie sítí, bezdrátové sítě PAN, LAN a WAN, datová hierarchie SDH/SONET, síťové prvky, protokoly a služby atd.).

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

6

Garant předmětu

prof. Ing. Aleš Prokeš, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Ústav radioelektroniky (UREL)

Výsledky učení předmětu

Absolvent předmětu je schopen:
1. Orientovat se v současných komunikačních kabelových, optických a bezdrátových systémech pro přenos zvukových, obrazových a datových signálů,
2. popsat jejich architekturu, případnou síťovou strukturu a použité komunikační protokoly,
3. vysvětlit a aplikovat metody zpracování signálů a způsoby sdílení komunikačních prostředků,
4. vysvětlit jejich specifické obvodové řešení především v oblasti radiokomunikačních systémů.

Prerekvizity

Jsou požadovány znalosti základů zpracování signálů, základů elektroniky a komunikačních systémů na úrovni předmětu BPC-KS1.
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 a laboratorní cvičení. Předmět využívá e-learning (Moodle).

Způsob a kritéria hodnocení

Studenti mohou získat během semestru 25 bodů za aktivní práci v laboratorních cvičeních. Za závěrečnou zkoušku je uděleno maximálně 75 bodů.

Osnovy výuky

1. Základní koncepce přijímačů a vysílačů s analogovým a digitálním zpracováním signálů.
2. Princip a činnost analogových bloků. Oscilátory, syntezátory, směšovače, zesilovače, filtry.
3. Softwarové rádio. A/D a D/A převodníky, pásmové vzorkování. Algoritmy a stavební bloky.
4. Číslicová realizace směšovačů, filtrů, syntezátorů. Metody hardwarové implementace.
5. Analogové a digitální systémy pro rozhlasové a televizní vysílání. DAB, DVB, Radio mondiale.
6. Buňkové radiotelefonní systémy. Systémy GSM, UMTS, LTE. Bezdrátové telefony. DECT.
7. Satelitní komunikace. Transpondéry. Přenos TV vysílání, telefonních hovorů a dat.
8. Veřejná telefonní síť. Přenos hovorů a dat. Sítě ISDN. Technologie xDSL.
9. Optické komunikační systémy. Optická vlákna, koncová zařízení. Referenční model ISO/OSI.
10. Dělení počítačových sítí. Síťové architektury (Token-Ring, Ethernet, FDDI, ATM).
11. Bezdrátové sítě PAN, LAN a WAN. Sítě SDH/SONET. Síťové prvky a protokoly.
12. Ethernet. Síťová architektura TCP/IP. Protokoly dílčích vrstev.
13. Počítačová síť Internet. Historie a sužby.

Učební cíle

Cílem předmětu je seznámit studenty se současnými komunikačními kabelovými, optickými a bezdrátovými systémy pro přenos zvukových, obrazových a datových signálů, ukázat jejich architekturu, metody zpracování signálů, způsoby sdílení komunikačních prostředků, použité komunikační protokoly, a případnou síťovou strukturu, vysvětlit jejich specifické obvodové řešení především se zaměřením na radiokomunikační systémy.

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

COUCH, L.V. Digital and analog Communications. 6. vyd. Upper Saddle River, Prentice Hall, 2001 (CS)
CHIEN, Ch. Digital Radio on a Chip. Kluwer Academic Publishers, Norwell 2000 (EN)
PROKEŠ, A. Rádiové přijímače a vysílače. Přednášky. Rádiové přijímače a vysílače. Přednášky. FEKT VUT Brno, Ústav radioelektroniky: MJ Servis s.r.o., 2002. ISBN: 80-214-2263- 7. (CS)
SKLAR, B. Digital Communications: Fundamental and Applications, 3rd Edition. Pearson, 2020 (CS)

Doporučená literatura

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

Elearning

eLearning: aktuální otevřený kurz

Zařazení předmětu ve studijních plánech

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

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

prof. Ing. Aleš Prokeš, Ph.D.

Osnova

Kmitočtová pásma. Struktura přijímačů pro analogově a číslicově modulované signály. Základní parametry.
Vstupní obvody přijímačů. Laděné selektivní zesilovače.
Aditivní a multiplikativní směšovače. Vyvážené směšovače. Zpětnovazební LC a krystalové oscilátory. Napětím řízené oscilátory.
Kmitočtová syntéza. DDFS. Smyčka PLL. MF zesilovače. Demodulátory AM, FM a PM. Demodulátory MPSK, MQAM, FSK, GMSK. Synchronizační obvody.
Pomocné obvody přijímačů. Obvody AFC a AVC.
Struktura a základní parametry vysílačů pro analogově a číslicově modulované signály. Výkonové zesilovače. Pracovní třídy A, B a C. Zesilovače s vysokou účinností, pracovní třídy D, E a F. Metody linearizace výkonových zesilovačů.
Modulátory AM, FM a PM. Modulátory MPSK, MQAM, FSK a GMSK. Pomocné obvody vysílačů. Budiče. Sdružovače výkonu.
Rozhlasové stereofonní vysílání. Stereofonní kodéry a dekodéry. Systém RDS.
Číslicové metody zpracování signálů v radiových přijímačích a vysílačích. Vzorkování, interpolace, decimace, filtrace. Softwarové rádio, využití signálových procesorů a FPGA.
Moderní a perspektivní rádiové systémy, přenos rozhlasového vysílání DAB.

Laboratorní cvičení

26 hod., povinná

Vyučující / Lektor

prof. Ing. Aleš Prokeš, Ph.D.

Osnova

Citlivost přijímače pro poměr S/N a SINAD.
Charakteristiky obvodu AVC.
Charakteristiky obvodu AFC.
Linearita a účinnost vysokofrekvenčního výkonového zesilovače.
Charakteristiky stereofonního dekodéru.
Parametry krátkovlnného vysílače.
Šumové číslo přijímače.
Měření vlastností obvodu DDFS.

Elearning

eLearning: aktuální otevřený kurz