Detail předmětu

Komunikační systémy 1

FEKT-BPC-KS1Ak. rok: 2024/2025

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)

Vstupní znalosti

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.

Pravidla hodnocení a ukončení předmětu

Studenti mohou získat během semestru 30 bodů za aktivní práci v laboratorních a numerických cvičeních. Za závěrečnou zkoušku je uděleno maximálně 70 bodů.
Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění stanoví každoročně aktualizovaná vyhláška garanta předmětu.

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.
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.

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)

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

  • Historie komunikačních systémů, teoretické základy komunikace, kapacita kanálu.
  • Schéma digitálního komunikačního systému. Formátování a zdrojové kódování.
  • Zdrojové kódování řečových, obrazových a datových signálů.
  • Kryptografie, symetrické a nesymetrické šifry, RSA, El-Gammal.
  • Kanálové kódování. Lineární kódy. Hammingovy kódy.
  • Cyklické a konvoluční kódy. LDPC kódy.
  • Pulsní modulace v základním pásmu, PAM, PWM, PPM, linkové kódy.
  • Detekce signálu v šumu, přizpůsobený filtr.
  • 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.
  • Rádiové rozhraní, koncepce vysílače a přijímače.
  • Synchronizace. Obnovení nosné. Obnovení časování symbolů. Síťová synchronizace.

Cvičení odborného základu

13 hod., povinná

Vyučující / Lektor

prof. Ing. Aleš Prokeš, Ph.D.

Osnova

  • Opakování základní teorie signálů. 
  • Kapacita kanálu, nerovnoměrné kvantování.
  • Bezeztrátová komprese dat, Hufmannův kód, LZW.
  • Konvenční kryptografie,  substituční šifrovací techniky, nesymetrická kryptografie, RSA, El-Gammalova šifra,.
  • Kanálové kódování, Hammingův kód, cyklické kódy.
  • Konvoluční kódy.,
  • Amplitudové, kmitočtové a fázové modulace, QAM, PSK, FSK.
  • Synchronizace, návrh smyčky PLL.

 

Cvičení na počítači

13 hod., povinná

Vyučující / Lektor

prof. Ing. Aleš Prokeš, Ph.D.

Osnova

  • Kapacita kanálu, pásmové vzorkování, nerovnoměrné kvantování.
  • Komprese dat, JPEG, Hufmannův kód.
  • PKC kryptografie, RSA, El-Gammalova šifra.
  • Kanálové kódování, Hammingův kód, cyklické kódy.
  • Konvoluční kódy, LDPC kódy.
  • Přizpůsobený filtr, ISI, ekvalizace.
  • Amplitudové, kmitočtové a fázové modulace, QAM, PSK, FSK.
 

Laboratorní cvičení

26 hod., povinná

Vyučující / Lektor

prof. Ing. Aleš Prokeš, Ph.D.

Osnova

  • Spektrum modulovaných signálů.
  • Linkové kódy.
  • Vlastnosti číslicově modulovaných signálů.
  • Přizpůsobený filtr.