Detail předmětu

Komunikační systémy 1

FEKT-BPC-KS1Ak. rok: 2022/2023

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 „osoby poučené“, 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 20 bodů za aktivní práci v laboratorních cvičeních 10 bodů v počítačových a 10 bodů v numerických cvičeních. Za závěrečnou zkoušku může být uděleno maximálně 60 bodů. Zkouška se skládá z písemné a ústní části.
Všechny formy výuky kromě přednášek jsou povinné. 

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, letní 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
Ing. Radim Zedka, 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

Cvičení odborného základu

13 hod., povinná

Vyučující / Lektor

prof. Ing. Aleš Prokeš, Ph.D.

Elearning

eLearning: aktuální otevřený kurz