Detail předmětu

Fundamentals of Telecommunication Systems

FEKT-GFTSAk. rok: 2018/2019

Předmět se věnuje struktuře analogových a digitálních telekomunikačních systémů, popisu funkce dílčích stavebních bloků a používaným metodám zpracování signálů. V předmětu jsou představeny základní techniky zpracování signálů od analogově digitálního převodu přes zdrojové a kanálové kódování, šifrování, modulace až po metody mnohonásobného přístupu nebo synchronizace. Dále jsou probírány základní typy přenosových prostředí, jejich vliv na přenášené signály a metody potlačení negativních vlivů. Vybrané techniky zpracování signálů jsou názorně prezentovány v rámci laboratorních měření. Studenti využijí získané znalosti v navazujících předmětech, které jsou zaměřeny na konkrétní kabelové a bezdrátové komunikační systémy.

Jazyk výuky

angličtina

Počet kreditů

4

Garant předmětu

prof. Ing. Aleš Prokeš, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Ústav radioelektroniky (UREL)

Výsledky učení předmětu

Absolvent předmětu je schopen: (1) popsat strukturu obecného telekomunikačního systému, (2) vysvětlit činnost základních stavebních bloků, (3) charakterizovat přenosová média a vlivy přenosového prostředí, (4) vysvětlit metody zpracování signálů v dílčích částech systému, (5) diskutovat metody zpracování signálů v konkrétních systémech.

Prerekvizity

Jsou požadovány znalosti bakalářské matematiky (integrální počet, základy pravděpodobnostní analýzy a statistiky) a základy zpracování signálů (konvoluce, korelace, filtrace, spektrální analýza).

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

Studenti mohou získat maximálně 30 bodů za aktivní práci během semestru a 70 bodů za závěrečnou zkoušku. Bodované aktivity jsou následující: jeden test uprostřed semestru zaměřený na aplikaci vybraných technik zpracování signálů (10 bodů) a laboratorní měření (20 bodů). Závěrečná písemná zkouška obsahuje otázky a početní příklady.

Osnovy výuky

Přednášky:
1. Obecná struktura telekomunikačních systémů, základní stavební bloky.
2. Formátování a zdrojové kódování. Komprese zvukových, obrazových (JPEG, MPEG) a datových signálů (LZW, Huffmanův kód).
3. Kanálové kódování. Blokové, konvoluční kódy, sřetězené kódy, turbo a LDPC kódy.
4. Modulace v základním pásmu (PAM, PWM, PPM). Linkové kódy. Výpočet chybovosti a spektra.
5. Detekce komunikačních signálů v šumu. AWGN kanál. Příjem binárního signálu, testování hypotéz. Přizpůsobený filtr.
6. Mezisymbolové interference. Tvarování signálových prvků. Ekvalizace (zero forcing, MMSE).
7. Modulace v přeneseném pásmu (AM, FM, MPSK, MSK, GMSK, MQAM). Konstelační diagramy, pravděpodobnost vzniku chyby.
8. Systémy s mnohonásobným přístupem (deterministické stochastické). Metody multiplexování.
9. Komunikační kanál (metalické vedení, optický kabel, volný prostor). Působení šumu. Únik. Diverzitní příjem.
10. Systémy s rozprostřeným spektrem, FH/DS-SS.
11. Synchronizace kmitočtu a fáze nosné vlny. Symbolová, rámcová a síťová synchronizace.
12. Vybrané telekomunikační systémy a technologie. ISDN, ADSL.
13. Vybrané telekomunikační systémy a technologie. Satelitní komunikace, optické kabelové a bezkabelové spoje.

Laboratorní cvičení:
1. Analogové modulace.
2. Digitální modulace.
3. Přizpůsobený filtr.
4. Modulace v základním pásmu, linkové kódy.
5. Přenos dat pomocí ADSL.

Učební cíle

Cílem předmětu je seznámit studenty se strukturou obecného telekomunikačního systému, s vlastnostmi přenosových prostředí a s metodami zpracování signálů v dílčích částech tohoto systému.

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky

Laboratorní cvičení jsou povinná. Zameškanou výuku lze nahradit obvykle koncem semestru.

Základní literatura

SKLAR, B. Digital Communications Fundamental and Applications. Upper Saddle River: Prentice Hall, 2001. (EN)
COUCH, L.V. Digital and analog Communications. Upper Saddle River: Prentice Hall, 2001. (EN)
DUNLOP, J., SMITH, D.G. Telecommunications Engineering, CRC Press, 1994. (EN)

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program TECO-G magisterský navazující

    obor G-TEC , 1. ročník, letní semestr, povinný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

prof. Ing. Aleš Prokeš, Ph.D.

Osnova

1. Obecná struktura telekomunikačních systémů, základní stavební bloky.
2. Formátování a zdrojové kódování. Komprese zvukových, obrazových (JPEG, MPEG) a datových signálů (LZW, Huffmanův kód).
3. Kanálové kódování. Blokové, konvoluční kódy, sřetězené kódy, turbo a LDPC kódy.
4. Modulace v základním pásmu (PAM, PWM, PPM). Linkové kódy. Výpočet chybovosti a spektra.
5. Detekce komunikačních signálů v šumu. AWGN kanál. Příjem binárního signálu, testování hypotéz. Přizpůsobený filtr.
6. Mezisymbolové interference. Tvarování signálových prvků. Ekvalizace (zero forcing, MMSE).
7. Modulace v přeneseném pásmu (AM, FM, MPSK, MSK, GMSK, MQAM). Konstelační diagramy, pravděpodobnost vzniku chyby.
8. Systémy s mnohonásobným přístupem (deterministické stochastické). Metody multiplexování.
9. Komunikační kanál (metalické vedení, optický kabel, volný prostor). Působení šumu. Únik. Diverzitní příjem.
10. Systémy s rozprostřeným spektrem, FH/DS-SS.
11. Synchronizace kmitočtu a fáze nosné vlny. Symbolová, rámcová a síťová synchronizace.
12. Vybrané telekomunikační systémy a technologie. ISDN, ADSL.
13. Vybrané telekomunikační systémy a technologie. Satelitní komunikace, optické kabelové a bezkabelové spoje.

Laboratorní cvičení

13 hod., povinná

Vyučující / Lektor

prof. Ing. Aleš Prokeš, Ph.D.

Osnova

1. Analogové modulace.
2. Digitální modulace.
3. Přizpůsobený filtr.
4. Modulace v základním pásmu, linkové kódy.
5. Přenos dat pomocí ADSL.