Pokročilá teorie digitální komunikace

Přednášející:

Jan Sýkora (gar.)

Cvičící:

Jan Sýkora (gar.)

Předmět zajišťuje:

katedra radioelektroniky

Anotace:

Předmět seznamuje s problematikou digitálních modulací, kódování a zpracování signálu fyzické vrstvy komunikačních systémů na magisterské úrovni. Výklad je veden po systematicky budované teoretické linii, která se zaměřuje na hlubší spojitosti a společné teoretické principy. To umožní absolventovi aktivně využítí získané znalosti při návrhu a konstrukci komunikačních systémů. V celkové šířce problematiky zpracování signálu fyzické vrstvy vybíráme základní nosné principy. Ty jsou dále pak doplněny a prohloubeny ve volitelných a doplňujících předmětech výběrové varianty studia.

Požadavky:

Osnova přednášek:

1. Digitální modulace a kódování, obecná definice, základní vlastnosti, klasifikace.

2. Digitální modulace lineární/nelineární, bez paměti (PSK, QAM, FSK,...).

3. Digitální modulace lineární/nelineární, s pamětí (TCM, CPFSK, CPM, GMSK,....).

4. Digitální modulace časo-prostorové, adaptivní, multiplexní (STM, OFDM, MCM,...).

5. Digitální modulace s impulsními nosnými signály - UWB. Sdílení komunikačního kanálu (CDMA, FDMA, TDMA, SDMA).

6. Spektrální vlastnosti digitálních modulací.

7. Kódy nad tělesem GF(m). Blokové (Hamming, BCH, RS,...) a konvoluční (rekusivní/nerekursivní).

8. Kódy v konstelačním prostoru (kódované modulace), TCM.

9. Principy Space-Time kódování, diversita, multiplexní zisk. Principy Turbo-kódování (seriově/paralelně zřetězené), LDPC.

10. Vstupně-výstupní model komunikačního kanálu (AWGN, lin/nelin., s únikem a mnohocestným šířením, MIMO) a jeho vlastnosti nutné pro zpracování signálu přijímače.

11. Demodulace a dekódování, sekvence/symbolu, kritéria optimality. Metrika demodulátoru - korelační, signálový prostor, SODEM (domény APP, LogAPP).

12. Dekódování modulací a kódů s pamětí, Viterbiho algoritmus. Suboptimální detektory.

13. Principy iterativního dekódování (Soft In-Soft Out FBA, Factor Graph SPA).

14. Chybovost detekce, Union Bound, párová chyba. ISI. Principy synchronizace a ekvalizace.

Osnova cvičení:

1. Simulační a návrhové CAD prostředky pro digitální komunikace.

2. Lineární modulátor třídy PSK/QAM.

3. Nelineární modulátor třídy CPM.

4. Kódovaná modulace třídy TCM.

5. Demodulátor (MF, metrika, suboptimální, diferenční).

6. Dekodér modulací a kódů s pamětí (Viterbiho algoritmus).

7. Vyhodnocení semestrálních projektů.

Cíle studia:

Studijní materiály:

1. J. Sýkora: Teorie digitální komunikace. Praha: ČVUT. 2001

2. J. G. Proakis: Digital Communications. McGraw-Hill. 2001

3. D. Tse, P. Viswanath: Fundamentals of Wireless Communications, Cambridge University Press, 2005

4. E. Biglieri: Coding for Wireless Channels, Springer, 2005

5. B. Vucetic, J. Yuan: Space-Time Coding, John Wiley & Sons, 2003

6. Goldsmith: Wireless communications, Cambridge University Press, 2005

7. B. Vucetic, J. Yuan: Turbo codes - principles and applications, Kluwer academic publishers, 2000

8. Oppermann I., Hamalainen M., Iinatti J.: UWB theory and applications, John Wiley & Sons, 2004

9. Meyr, H., Moeneclaey, M., Fechtel, S. A.: Digital Communication Receivers-Synchronization, Channel Estimation and Signal Processing. John Wiley. 1998

10. Mengali, U., D'Andrea, A. N.: Synchronization Techniques for Digital Receivers. Plenum Press. 1997

11. R. E. Blahut: Algebraic codes for data transmission, Cambridge University Press, 2006

12. T. M. Cover, J. A. Thomas: Elements of Information Theory, John Wiley & Sons, 1991

13. S. M. Kay: Fundamentals of statistical signal processing-estimation theory, Prentice-Hall 1993

14. S. M. Kay: Fundamentals of statistical signal processing-detection theory, Prentice-Hall 1998

Poznámka:

Rozvrh na zimní semestr 2011/2012:

	06:00–08:0008:00–10:0010:00–12:0012:00–14:0014:00–16:0016:00–18:0018:00–20:0020:00–22:0022:00–24:00
Po
Út
St	místnost T2:C3-434 Sýkora J. 12:45–14:15 LICHÝ TÝDEN (přednášková par. 1 paralelka 101) Dejvice Laboratoř místnost T2:C3-434 Sýkora J. 12:45–14:15 SUDÝ TÝDEN (přednášková par. 1 paralelka 101) Dejvice Laboratoř
Čt	místnost T2:C3-340 Sýkora J. 14:30–17:00 (přednášková par. 1) Dejvice Posluchárna
Pá

Rozvrh na letní semestr 2011/2012:

Rozvrh není připraven

Předmět je součástí následujících studijních plánů: