Detail předmětu

Theory of Communication

FEKT-GTOCAk. 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:
- 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, pracovat s goniometrickými funkcemi a mět používat software MATLAB. 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. (EN)
HAYKIN S., MOHER M. Introduction to Analog & Digital Communications. 2nd ed. New Jersey (USA): John Wiley & Sons, 2007. (EN)
SKLAR B. Digital Communications. 2nd ed. Upper Saddle River (USA): Prentice Hall, 2003. (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. Zkouška z předmětu bude probíhat distančně.

Jazyk výuky

angličtina

Osnovy výuky

Přednášky:
1. Úvod do teorie signálů.
2. Linkové kódy.
3. Působení šumu při přenosu v základním pásmu.
4. Modulace s harmonickou nosnou vlnou (AM, FM, PM).
5. Základní klíčovací techniky (ASK, FSK, PSK).
6. Pokročilé klíčovací techniky - část I (QPSK, O-QPSK, MSK, FFSK, GMSK).
7. Pokročilé klíčovací techniky - část II (π/4-DQPSK, 8PSK, MQAM, CAP).
8. Mezisymbolové přeslechy a ekvalizace přenosového kanálu.
9. Impulzové modulace - část I (PAM, PWM, PPM).
10. Impulzové modulace - část II (PCM, DPCM, DM, ADM, SDM).
11. Multiplexy a mnohonásobné přístupy.
12. Působení šumu při přenosu v přeloženém pásmu a modulace v optoelektronice.
13. Úvod do teorie informace a kódování.

Cvičení na počítači:
1. Přenosový kanál s aditivním bílým normálním šumem.
2. Přizpůsobený filtr a korelační přijímač.
3. Základní klíčovací techniky (ASK, FSK, PSK).
4. Princip kvadraturních modulací (QPSK, 16QAM).
5. Impulzové modulace (DM, ADM, SDM, PCM).
6. Techniky rozprostření spektra.

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 všech počítačových cvičení a závěrečného počítačového testu (viz kritéria hodnocení).

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program TECO-G magisterský navazující

    obor G-TEC , 1. ročník, letní semestr, 4 kredity, volitelný oborový
    obor G-TEC , 2. ročník, letní semestr, 4 kredity, volitelný oborový

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

Cvičení na počítači

13 hod., povinná

Vyučující / Lektor

eLearning