Detail předmětu

Teorie sdělování

FEKT-LTSDAk. rok: 2018/2019

Předmět se věnuje principům, metodám a vlastnostem sdělovacích systémů. Zaměřuje se především na moderní digitální systémy a modulační metody. Studenti si však také prohloubí znalosti o analogových modulacích, jejich parametrech a metodách implementace. Některé ze získaných teoretických znalostí z tutoriálů jsou prakticky ověřovány v rámci laboratorního cvičení měřením s pomocí speciálně navržených přípravků a dále v počítačovém cvičení na modelech sestavených v prostředí programu MATLAB-SIMULINK. V rámci tutoriálů a řešením zadaných samostatných prací se studenti naučí počítat základní parametry potřebné pro návrh sdělovacích systémů.

Garant předmětu

Výsledky učení předmětu

Absolvent předmětu je schopen:
- rozpoznat základní typy binárních signálů, vypočítat a načrtnout jejich spektrum a popsat principy a vlastnosti nejpoužívanějších linkových kódů,
- vyjmenovat jednotlivé bloky digitálního komunikačního systému (sdělovací soustavy) a vysvětlit jejich funkce,
- popsat model kanálu s aditivním bílým Gaussovým šumem, definovat bitovou chybovost, vypočítat pravděpodobnost chybného příjmu binárního signálu v základním a v přeloženém pásmu, v případě rušení aditivním bílým Gaussovým šumem,
- popsat principy, definovat základní parametry a vyjmenovat vlastnosti základních i moderních modulačních metod,
- vysvětlit princip vzniku mezisymbolových přeslechů (ISI) a Nyquistovy strategie nulových ISI v okamžicích vzorkování, nakreslit a popsat kmitočtové charakteristiky tvarovacích filtrů s umocněným kosinusovým a Gaussovským spektrem,
- popsat obecný princip ekvalizace přenosové funkce kanálu, vysvětlit funkci adaptivních ekvalizérů a ekvalizérů s rozhodovací zpětnou vazbou (DFE),
- vysvětlit princip a důležitost taktové synchronizace ve sdělovacích systémech, vysvětlit účel skramblování, navrhnout schéma zapojení jednoduchého, samostatně synchronizovaného skrambleru,
- popsat princip zpětného a dopředného zabezpečení přenosu proti chybám, vysvětlit obecný princip prokládání, popsat metodu blokového a konvolučního prokládání,
- vysvětlit rozdíl mezi přirozeným a uniformním vzorkováním, důvod vzniku tzv. aperturového zkreslení a metody jeho potlačení,
- popsat princip šířkové a polohové impulzové modulace a modulace hustotou impulzů,
- vysvětlit rozdíl mezi rovnoměrným a nerovnoměrným kvantováním, vypočítat výkon kvantovacího šumu, nakreslit převodní charakteristiky kompresoru a expandoru,
- popsat principy a vyjmenovat základní vlastnosti impulzových kódovaných modulací (PCM, DPCM, DM, ADM, SDM),
- vysvětlit principy základních metod multiplexování signálů a mnohonásobného přístupu ke společnému přenosovému médiu,
- popsat a navrhnout ortogonální kmitočtový multiplex, definovat jeho základní parametry a vyjmenovat jeho charakteristické vlastnosti a příklady použití v praxi,
- popsat základní typy intenzitních modulací používaných v optoelektronice,
- definovat a vypočítat základní veličiny požívané v teorii informace (množství informace, entropie, redundance, vzájemná informace, kapacita kanálu), vysvětlit princip mřížkově kódované modulace.

Prerekvizity

Student, který si zapíše předmět, by měl znát základní definice a charakteristiky signálů a systémů se spojitým a diskrétním časem, včetně matematického popisu a reprezentace v kmitočtové oblasti, znát hustoty a distribuční funkce základních druhů rozdělení pravděpodobnosti, mít přehled o vzorkování a filtraci signálů. Student by také měl umět derivovat, integrovat, počítat s logaritmy a komplexními čísly, řešit lineární rovnice, pracovat s goniometrickými funkcemi a používat software MATLAB. Obecně jsou požadovány znalosti z matematiky a fyziky na úrovni bakalářského studia.

Doporučená nebo povinná literatura

ČÍŽ R. Principy modulací a přenosu sdělovacích signálů pro integrovanou výuku VUT a VŠB-TUO. 1. vyd. Brno : Vysoké učení technické v Brně, 2014. 140 s. ISBN 978-80-214-5117-9. (CS)
DOBEŠ J., ŽALUD V. Moderní radiotechnika. 1. vyd., Praha : BEN, 2006. 768 s. ISBN 80-7300-132-2 (CS)
HAYKIN S., MOHER M. Introduction to Analog & Digital Communications. 2nd ed., New Jersey (USA) : John Wiley & Sons, 2007. 515 p. ISBN 0-471-43222-9 (EN)
PROAKIS J. G. Digital Communications. 4th ed., New York (USA) : McGraw-Hill, 2001. 1002 p. ISBN 0-07-232111-3 (EN)
HSU H. P. Schaum's Outline of Theory and Problems of Analog and Digital Communications. 2nd ed., New York (USA) : McGraw-Hill, 2003. 331 p. ISBN 0-07-140228-4 (EN)

Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody

Metody vyučování zahrnují tutoriály a dále počítačové a laboratorní cvičení. V počítačovém cvičení je využíván software Matlab. Laboratorní cvičení probíhá s pomocí speciálně vytvořených přípravků, generátorů Siglent SDG2042X a osciloskopů Keysight DSOX2012A. Student zpracovává zadání šesti samostatných prací.

Způsob a kritéria hodnocení

Výsledné hodnocení závisí na celkovém součtu bodů získaných za samostatné práce, laboratorní cvičení, počítačová cvičení a písemnou zkoušku. Student může získat:
- až 25 bodů za 5 samostatných prací zadaných na konci každého tutoriálu,
- až 5 bodů za laboratorní cvičení, přičemž body student získává za správně naměřené výsledky a formulované závěry v odevzdaném protokolu,
- až 5 bodů za počítačová cvičení, přičemž body student získává za správně provedené úkoly,
- až 65 bodů za zkoušku, která je povinná, má písemnou formu a k jejímu složení jsou připuštěni pouze studenti, kteří předtím získali zápočet. Pokud má zkoušející problém vyhodnotit odevzdaný výstup písemné zkoušky, může studentovi ústně položit doplňující otázky.
Zápočet je udělen těm studentům, kteří absolvovali laboratorní a počítačová cvičení a v řádném termínu odevzdali všech 5 vypracovaných zadání samostatných prací.

Jazyk výuky

čeština

Osnovy výuky

1. Sdělovací soustava. Signály ve sdělovacích systémech (se spojitým a diskrétním časem). Základní typy binárních signálů. Linkové kódy. Rušivé signály. Příjem zarušeného signálu.
2. Amplitudové a kmitočtové modulace a klíčování. Fázová modulace a klíčování. Problémy spojené s přenosem BPSK.
3. Moderní systémy klíčování (QPSK, 8PSK, OK-QPSK, MSK, FFSK, GMSK, pi/4-DQPSK, MQAM). Mezisymbolové přeslechy a jejich potlačení. Ekvalizéry. Synchronizace. Skramblery. Způsoby protichybového zabezpečení.
4. Impulzové nekódované modulace (PAM, PWM, PDM, PPM). Číslicové vyjádření analogových signálů. Kvantování. Impulzové kódované modulace (PCM, DPCM, DM, SDM). Signály mnohokanálových soustav. Ortogonální kmitočtový multiplex.
5. Modulace v optoelektronice. Působení rušivých signálů v přeloženém pásmu. Přenos informace sdělovacím kanálem. Kódování. Trellis kódovaná modulace.

Cíl

Cílem předmětu je poskytnout studentům základní informace o signálech, metodách, principech a parametrech sdělovacích systémů, zejména digitálních, a dále o jevech, které mají vliv na chybovost či rychlost přenosu informací.

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

Laboratorní a počítačová cvičení jsou povinná. Zmeškaná, řádně omluvená cvičení, lze po domluvě s příslušným vyučujícím nahradit. Povinné je rovněž vypracování a včasné odevzdání všech 6 zadání samostatných prací, protokolu z laboratorního cvičení a modelů z počítačového cvičení.

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program EEKR-ML magisterský navazující

    obor ML-TIT , 1. ročník, zimní semestr, 6 kreditů, povinný

  • Program EEKR-ML1 magisterský navazující

    obor ML1-TIT , 1. ročník, zimní semestr, 6 kreditů, povinný

  • Program IBEP-VY magisterský navazující

    obor VY-IBP , 1. ročník, zimní semestr, 6 kreditů, povinný

  • Program EEKR-CZV celoživotní vzdělávání (není studentem)

    obor ET-CZV , 1. ročník, zimní semestr, 6 kreditů, povinný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

Cvičení odb. zák.

13 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

Cvičení na poč.

13 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Laboratorní cvičení

13 hod., povinná

Vyučující / Lektor