Detail předmětu

Rádiová komunikace

FEKT-MKC-RKOAk. rok: 2024/2025

Předmět se věnuje teoretickým aspektům moderní rádiové komunikace. Důraz je kladen na pochopení principů činnosti komunikačních systémů. Studenti si výrazně prohloubí znalosti v oblasti zpracování signálů v rádiových komunikacích, zejména algoritmů pro detekci signálů či reprezentaci v signálovém prostoru. Studenti se blíže seznámí s principy přenosu v únikovém kanálu, přenosu informace metodou rozprostřeného spektra, systémů OFDM a z nich odvozených a MIMO systémů. Studenti také získají znalosti v oblasti pokročilých principů kódování - turbo kódů či LDPC kódů. Během cvičení si studenti prakticky ověří teoretické poznatky formou simulací v prostředí MATLAB.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

6

Garant předmětu

prof. Ing. Roman Maršálek, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Ústav radioelektroniky (UREL)

Vstupní znalosti

Student, který si zapíše předmět, by měl být schopen vysvětlit základní pojmy z oblasti pravděpodobnosti a statistiky, matematicky popsat základní analogové a číslicové modulační techniky, vytvořit jednoduchý program v prostředí MATLAB, vypočítat odezvu lineárních systémů na jednoduchý vstupní signál, diskutovat základní pojmy a metody z oblasti teorie signálů a systémů

Pravidla hodnocení a ukončení předmětu

Pro akademický rok 2023/2024 je platné následující hodnocení předmětu:

10 bodů za samostatné práce v MATLABu
20 bodů za samostatné práce numerické


70 bodů za zkoušku (50 bodů písemná část, 20 bodů ústní část)
Z písemné části závěrečné zkoušky musí student získat alespoň 23 bodů, aby se mohl zúčastnit ústní části.  

Pro získání zápočtu je třeba získat alespoň 10 bodů ze samostatných prací

Detailní instrukce budou zveřejněny v systému e-learning

Vzhledem k nízkému počtu studentů v předmětu bude výuka probíhat individuální formou. Studenti mají povinnost se zúčastnit dvou počítačových cvičení.

Učební cíle

Předmět si klade za cíl seznámit studenty s rádiovým komunikačním řetězcem, vyjádřením informace signálem, detekcí aditivně rušených signálů, metodami potlačení mezisymbolových přeslechů, pokročilými technikami kódování včetně Turbo a LDPC, charakteristikami rádiových kanálů, amplitudovým a fázovým klíčováním, a vlastnostmi technik typu OFDM, CDMA a MIMO.
Absolvent předmětu je schopen: (a) vyjádřit komunikační signál v signálovém prostoru; (b) vybrat vhodný typ filtru pro potlačení mezisymbolových přeslechů; (c) diskutovat metodu detekce pomocí bayesova detektoru; (d) vysvětlit principy modulačních technik; (e) vytvořit program v prostředí MATLAB simulující principy teorie rádiové komunikace; (f) znázornit strukturu modulátoru a demodulátoru OFDM; (g) vypočítat výstup blokového časo-prostorového kodéru.

Základní literatura

PROAKIS, J., Digital Communications, McGraw-Hill Education. (EN)
HAYKIN, S., Digital Communication Systems, ISBN 978-0471647355 (EN)
PROAKIS, J. Fundamentals of Communication Systems (2nd Edition), ISBN 978-1292015682 (EN)

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program MKC-EKT magisterský navazující 1 ročník, zimní semestr, povinný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

prof. Ing. Roman Maršálek, Ph.D.

Osnova

1. Rádiový komunikační systém, rádiové komunikační signály, komplexní obálka.
2. Kapacita kanálu, teorie informace.
3. Mezisymbolové přeslechy, tvarování signálových prvků, filtr přijímače a vysílače.
4. Detekce rádiových signálů, testování hypotéz, kriteria, kanál AWGN.
5. Číslicové modulace I - PSK, BPSK, DPSK, mnohostavová PSK, QPSK, OQPSK.
6. Číslicové modulace II - MQAM, MSK, GMSK, CPM, praktické aplikace.
7. Systémy s rozprostřeným spektrem I - DSSS, FHSS, rozprostírací posloupnosti.
8. Systémy s rozprostřeným spektrem II - přijímač Rake, synchronizace, aplikace.
9. Rádiové kanály a jejich charakteristiky, nelineární kanály.
10. Vyrovnavače kanálu - ZF, MMSE a DFE.
11. OFDM - modulace pomocí IFFT, cyklické prodloužení a ortogonalita, aplikace v IEEE 802.11a,g,n, UW-OFDM a SC-FDMA.
12. Blokové a konvoluční kódy, cyklické kódy, turbo kódy, sřetězené kódy, LDPC kódy.
13. MIMO systémy, časově prostorové kódování, singulární dekompozice, Alamoutiho kód, TCM.

 

Cvičení odborného základu

13 hod., povinná

Vyučující / Lektor

prof. Ing. Roman Maršálek, Ph.D.

Osnova

    1. Ortogonalita a ortonormalita
    2. Gramm-Schmidtův ortonormalizační proces, práce s náhodnými signály
    3. Digitální modulace
    4. CDMA
    5. OFDM
    6. MIMO systémy a Alamoutiho kódování 

    Cvičení na počítači

    26 hod., povinná

    Vyučující / Lektor

    prof. Ing. Roman Maršálek, Ph.D.

    Osnova

      1. Úvod do MATLABu
      2. Komplexní obálka
      3. Simulace PSK signálů
      4. Optimální přijímač
      5. Test
      6. CDMA
      7. OFDM
      8. Rádiový kanál
      9. Synchronizace
      10. Kódování
      11. OFDM II
      12. RF komunikační řetězec
      13. Zápočet