MTSD: Teorie sdělování

Ukázka videopřednášky
Garant: Ing. Radim Číž, Ph.D.
Zkratka: MTSD
Rozsah: 26P – 13N – 13L – 13C
Zařazení: magisterské studium
Kredity: 6
Povinnost: povinný
Typ studia: prezenční

Stručný popis

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.

Popis 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 kvantizačního šumu, nakreslit převodní charakteristiky kompresoru a expandoru,
  • popsat principy a vyjmenovat základní vlastnosti impulzových kódovaných modulací (PCM, DPCM, DM, 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,
  • kategorizovat jednotlivé systémy digitálních účastnických vedení, vysvětlit princip zvyšování jejich přenosové kapacity, nakreslit a popsat blokové schéma ADSL přípojky, nakreslit rozdělení kmitočtového pásma ADSL, vysvětlit princip vzniku přeslechů na blízkém a vzdáleném konci,
  • definovat a vypočítat základní veličiny požívané v teorii informace (množství informace, entropie, redundance, vzájemná informace, kapacita kanálu), vysvětlit princip trellis kódované modulace.

Obsah předmětu (anotace):

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. Získané teoretické znalosti z přednášek jsou prakticky ověřovány v rámci laboratorních cvičení měřením s pomocí speciálně navržených přípravků a dále v počítačových cvičeních na modelech sestavených v prostředí MATLAB-SIMULINK. V rámci cvičení odborného základu se studenti na praktických příkladech naučí počítat základní parametry potřebné pro návrh sdělovacích systémů.

Sylabus

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