Detail předmětu

Wireless Communication Theory

FEKT-NTRKAk. rok: 2009/2010

Rádiový komunikační kanál, jeho struktura a vlastnosti. Vyjádření informace signálem. Detekce aditivně rušených binárních signálů. Metody potlačení mezisymbolových přeslechů. Charakteristiky únikových kanálů, klasifikace, popis. Dvoustavová a vícestavová fázová klíčování, klíčování s minimální fází. Synchronizace taktu a nosné. Modulační systémy QAM, OFDM a CDMA, popis, modulace a demodulace, vlastnosti. Systémy MIMO a UWB.

Jazyk výuky

angličtina

Počet kreditů

6

Garant předmětu

prof. Ing. Roman Maršálek, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Ústav radioelektroniky (UREL)

Výsledky učení předmětu

Studenti získají základní vědomosti o rádiovém komunikačním kanálu, jeho struktuře a vlastnostech, vyjádření informace signálem, detekci aditivně rušených signálů, metodách potlačení mezisymbolových přeslechů, charakteristikách únikových kanálů, fázovém klíčování, synchronizaci taktu a nosné, o modulačních systémech QAM, OFDM a CDMA.

Prerekvizity

Jsou požadovány znalosti na úrovni bakalářského studia.

Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody

Metody vyučování závisejí na způsobu výuky a jsou popsány článkem 7 Studijního a zkušebního řádu VUT.

Způsob a kritéria hodnocení

Podmínky pro úspěšné ukončení předmětu stanoví každoročně aktualizovaná vyhláška garanta předmětu.

Osnovy výuky

Přednášky:
1. Úvodní přednáška, Ekvivalence BP a LP, komplexní obálka, vyjádření signálů.
2. Rádiový kanál, kapacita kanálu - teorie informace.
3. Mezisymbolové přeslechy, tvarování signálových prvků, filtr přijímače a vysílače.
4. Detekce komunikačních signálů, kriteria, kanál AWGN, antipodální signály, příjem binárního signálu, testování hypotéz, vícesymbolová detekce.
5. PSK, BPSK, QPSK, 8PSK, principy, konstelační diagramy, pravděpodobnost chyby.
6. MSK, CPM, QAM, principy, konstelační diagramy, pravděpodobnost chyby.
7. Systémy s rozprostřeným spektrem, Direct Sequence, potlačení cizího signálu, zisk, přijímač typu rake, diversita , kmitočtové skákání, vlastnosti posloupností.
8. Systémy s rozprostřeným spektrem, synchronizace. Vyrovnavače.
9. Charakteristiky kanálů, klasifikace, únik. Rozdělení obálek, UWB komunikace.
10. OFDM, princip, modulace pomocí IFFT, cyklické prodloužení, rozložení okamžitých amplitud modulovaného signálu a jeho vliv na komunikační řetězec.
11. FEC kódování, blokové, cyklické kódy, Turbo kódy.
12. Systémy MIMO, časoprostorové kódování, TCM.

Počítačová cvičení:
1. Komplexní obálka
2. Mezisymbolové přeslechy
3. Optimální přijímač
4. Synchronizace
5. Princip CDMA
6. OFDM - princip
7. Rádiový kanál a nelinearita
8. RF komunikační řetězec
9. OFDM II - vliv RF parametrů
10. principy UWB komunikace
11. Kódování
12. Zápočet, náhradní cvičení

Cvičení odborného základu:
1. Vlastnosti komunikačních signálů
2. Základy teorie informace
3. Detekce signálových prvků
4. Klíčování
5. Rozprostřené spektrum, CDMA
6. OFDM

Učební cíle

Cílem předmětu je seznámit studenty s rádiovým komunikačním kanálem, jeho strukturou a vlastnostmi, vyjádřením informace signálem, detekcí aditivně rušených signálů, metodami potlačení mezisymbolových přeslechů, charakteristikami únikových kanálů, fázovým klíčováním, synchronizací taktu a nosné, s modulačními systémy QAM, OFDM a CDMA.

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

HAYKIN, S. Digital Communications, John Wiley & sons, 1998, 597 s., ISBN 0-471-62947-2. (EN)

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program EEKR-MN magisterský navazující

    obor MN-EST , 1. ročník, zimní semestr, povinný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

prof. Ing. Roman Maršálek, Ph.D.

Osnova

Moderní rádiový komunikační systém. Rádiový kanál, jeho kmitočtová omezenost, aditivní rušení, útlum šířením, únik.
Rádiové komunikační signály. Kmitočtová účinnost, psd, chybovost a poměr E/N, energetická účinnost, kapacita kanálu. Ekvivalence BP a LP. Linkové kódy. Komplexní obálka.
Detekce signálů. Testování hypotéz, kriteria. Kanál AWGN. Antipodální signály. Příjem binárního signálu. Modely rušivých signálů.
Mezisymbolové přeslechy. Tvarování signálových prvků. Filtr přijímače, filtr vysílače. Vyrovnavače. Vícesymbolová detekce.
Únik. Charakteristiky kanálů, klasifikace. Rozdělení obálek. Diversitní techniky.
PSK, BPSK, DPSK, mnohostavová PSK. Časové průběhy, psd, konstelační diagramy, modulace, demodulace, pravděpodobnost chyby.
QPSK, OQPSK. Časové průběhy, psd, konstelační diagramy, modulace, demodulace. Synchronizace nosné, taktová synchronizace.
MSK. Psd a šířka spektra, modulace, demodulace, pravděp. chyby, synchronizace.
CPM. Popis, trellis, psd, modulace, demodulace, synchronizace.
QAM. Psd, detekce a pravěp. chyby, modulace a demodulace. Typy konstelací. Synchronizace. TCM (8-PSK, 16QAM).
OFDM. Princip, modulace pomocí IFFT. Cyklické prodloužení a ortogonalita. Rozložení okamžitých amplitud modulovaného signálu.
Systémy s rozprostřeným spektrem 1. Direct Sequence. Potlačení cizího signálu. Zisk. Přijímač Rake. Diversita. Kmitočtové skákání.
Systémy s rozprostřeným spektrem 2. Rozprostírací posloupnosti, jejich druhy a vlastnosti. Synchronizace. Sériové a paralelní zachycení. Sledování.
Časově prostorové kódování. UWB.

Cvičení odborného základu

13 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

prof. Ing. Roman Maršálek, Ph.D.

Osnova

Spektrální vlastnosti periodických datových signálů.
Detekce signálových prvků.
Únik. Diversita.
Fázové klíčování.
QPSK. MQAM
OFDM. CDMA.

Cvičení na počítači

26 hod., povinná

Vyučující / Lektor

prof. Ing. Roman Maršálek, Ph.D.

Osnova

Simulace signálů v základním pásmu.
Simulace rámcové synchronisace.
Simulace signálu a šumu v přeloženém pásmu.
Simulace úniku a diversitního příjmu.
Simulace klíčovaných signálů jejich průchodu kanálem a demodulace. Fázové klíčování.
Simulace klíčovaných signálů jejich průchodu kanálem a demodulace. QPSK. MQAM
Simulace klíčovaných signálů jejich průchodu kanálem a demodulace. OFDM. CDMA.