Detail předmětu

Theory of Communication

FEKT-MTOCAk. rok: 2019/2020

Předmět se zabývá základními principy, metodami a vlastnostmi 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. Zároveň si také osvojí anglickou terminologii a získají novou slovní zásobu z této oblasti.

Garant předmětu

Výsledky učení předmětu

Absolvent předmětu je schopen v anglickém jazyce:
- popsat principy a vlastnosti nejpoužívanějších linkových kódů,
- vyjmenovat jednotlivé bloky digitálního komunikačního systému (sdělovací soustavy) a vysvětlit jejich funkce,
- vypočítat modulační a přenosovou rychlost, určit minimální potřebnou šířku pásma pro přenos sdělovacího signálu,
- vysvětlit model kanálu s aditivním bílým Gaussovým šumem, vypočítat bitovou chybovost a pravděpodobnost chybného příjmu binárního signálu, v případě rušení aditivním bílým Gaussovým šumem,
- popsat principy, definovat základní parametry a vyjmenovat vlastnosti základních i moderních modulačních metod,
- popsat základní typy intenzitních modulací používaných v optoelektronice,
- vysvětlit rozdíl mezi rovnoměrným a nerovnoměrným kvantováním, vypočítat výkon kvantovacího šumu, potřebný počet bitů A/D převodníku, nakreslit převodní charakteristiky kompresoru a expandoru,
- popsat principy a vyjmenovat základní vlastnosti impulzových modulací,
- 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,
- vysvětlit princip a důležitost taktové synchronizace ve sdělovacích systémech, vysvětlit účel skramblování,
- popsat princip zpětného a dopředného zabezpečení přenosu proti chybám, vysvětlit princip a účel prokládání dat,
- popsat obecný princip ekvalizace přenosové funkce kanálu a vysvětlit funkci adaptivních ekvalizérů,
- vysvětlit principy základních metod multiplexování signálů a mnohonásobného přístupu ke společnému přenosovému médiu, popsat dva základní principy systémů s rozprostřeným spektrem,
- popsat ortogonální kmitočtový multiplex, definovat jeho základní parametry a vyjmenovat jeho charakteristické vlastnosti a příklady použití v praxi,
- definovat a vypočítat základní veličiny požívané v teorii informace (množství informace, entropie, redundance, vzájemná informace, kapacita kanálu), vysvětlit princip trellis kódované modulace.

Prerekvizity

Student, který si zapíše předmět, by měl mít znalosti anglického jazyka odpovídající minimálně středně pokročilé úrovni (B1 – intermediate). Dále 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 počítat s logaritmy, řešit lineární rovnice a pracovat s goniometrickými funkcemi. Obecně jsou požadovány znalosti z matematiky a fyziky na úrovni bakalářského studia.

Doporučená nebo povinná literatura

PROAKIS J. G. Digital Communications. 4th ed., New York (USA) : McGraw-Hill, 2001. 1002 p. ISBN 0-07-232111-3 (EN)
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)
SKLAR B. Digital Communications. 2nd ed. Upper Saddle River (USA) : Prentice Hall, 2003. 1080 p. ISBN 0-13-084788-7 (EN)
XIONG F. Digital Modulation Techniques. 1st ed. Norwood (USA) : Artech House, 2000. 653 p. ISBN 0-89006-970-0 (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)
GITLIN R. D., HAYES J. F., WEINSTEIN S. B. Data Communications Principles. New York (USA) : Plenum Press, 1992. 733 p. ISBN 0-306-43777-5 (EN)

Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody

Vyučování probíhá formou přednášek, na nichž je teorie vysvětlena s pomocí simulačních modelů v programu MATLAB-SIMULINK a řešení praktických příkladů. Pro závěrečné testování znalostí je využíván výukový systém (Moodle).

Způsob a kritéria hodnocení

Hodnocení závisí na počtu správných odpovědí na otázky závěrečného počítačového testu ve výukovém systému Moodle. Student může získat 0 až 100 bodů, přičemž pro úspěšné absolvování předmětu musí odpovědět správně na minimálně polovinu otázek, což by odpovídalo 50 bodům.

Jazyk výuky

angličtina, čeština

Osnovy výuky

1. Signály ve sdělovacích systémech. Základní typy binárních signálů. Modulační a přenosová rychlost.
2. Linkové kódy. Minimální potřebná šířka pásma přenosového kanálu. Obecné schéma digitálního sdělovacího systému.
3. Působení šumu ve sdělovacích systémech. Model kanálu s aditivním, bílým, Gaussovým šumem. Pravděpodobnost chybného příjmu. Přizpůsobený filtr. Korelační přijímač.
4. Amplitudová, kmitočtová a fázová modulace.
5. Amplitudové, kmitočtové a fázové klíčování.
6. Moderní systémy klíčování (QPSK, 8PSK, O-QPSK, MSK, FFSK, GMSK, pi/4-DQPSK, MQAM, CAP).
7. Působení šumu v přeloženém pásmu. Modulace v optoelektronice.
8. Číslicové vyjádření analogového signálu. Kvantování. Impulzové modulace.
9. Potlačení mezisymbolových interferencí. Synchronizace. Skramblování..
10. Způsoby protichybového zabezpečení. Prokládání.
11. Ekvalizace přenosové charakteristiky kanálu.
12. Multiplexování a mnohonásobný přístup. Systémy s rozprostřeným spektrem. Ortogonální kmitočtový multiplex.
13. Základní pojmy z teorie informace. Trellis kódovaná modulace.

Cíl

Cílem předmětu je prostřednictvím odborných přednášek v anglickém jazyce naučit studenty základní principy, na nichž jsou založeny moderní komunikační technologie a zároveň je obeznámit s anglickou terminologií, slovní zásobou a specifiky anglických odborných textů z této oblasti.

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

Povinné je pouze absolvování závěrečného počítačového testu (viz kritéria hodnocení).

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program EEKR-M1 magisterský navazující

    obor M1-BEI , 1. ročník, letní semestr, 3 kredity, volitelný všeobecný
    obor M1-EEN , 1. ročník, letní semestr, 3 kredity, volitelný všeobecný
    obor M1-EST , 1. ročník, letní semestr, 3 kredity, volitelný všeobecný
    obor M1-EVM , 1. ročník, letní semestr, 3 kredity, volitelný všeobecný
    obor M1-KAM , 1. ročník, letní semestr, 3 kredity, volitelný všeobecný
    obor M1-MEL , 1. ročník, letní semestr, 3 kredity, volitelný všeobecný
    obor M1-SVE , 1. ročník, letní semestr, 3 kredity, volitelný všeobecný
    obor M1-TIT , 1. ročník, letní semestr, 3 kredity, volitelný všeobecný

  • Program IBEP-V magisterský navazující

    obor V-IBP , 1. ročník, letní semestr, 3 kredity, volitelný všeobecný

  • Program EEKR-M1 magisterský navazující

    obor M1-BEI , 2. ročník, letní semestr, 3 kredity, volitelný všeobecný
    obor M1-EEN , 2. ročník, letní semestr, 3 kredity, volitelný všeobecný
    obor M1-EST , 2. ročník, letní semestr, 3 kredity, volitelný všeobecný
    obor M1-EVM , 2. ročník, letní semestr, 3 kredity, volitelný všeobecný
    obor M1-KAM , 2. ročník, letní semestr, 3 kredity, volitelný všeobecný
    obor M1-MEL , 2. ročník, letní semestr, 3 kredity, volitelný všeobecný
    obor M1-SVE , 2. ročník, letní semestr, 3 kredity, volitelný všeobecný
    obor M1-TIT , 2. ročník, letní semestr, 3 kredity, volitelný všeobecný

  • Program IBEP-V magisterský navazující

    obor V-IBP , 2. ročník, letní semestr, 3 kredity, volitelný všeobecný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor