Kódování v digitálních komunikacích

Garant předmětu:

Přednášející:

Cvičící:

Předmět zajišťuje:

katedra radioelektroniky

Anotace:

Předmět rozšiřuje a prohlubuje témata základního předmětu DKM v těchto hlavních oblastech. 1) Teorie informace vytváří fundamentální rámec pro hlubší pochopení principů kódování, adaptace, sdílení kanálu a diversity/multiplexnosti MIMO systémů. 2) Rozvíjíme pokročilejší partie kódování, zejména pak turbo-kódy, LDPC kódy a space-time kódy pro MIMO. 3) Vysvětlujeme velmi důležité partie iterativních metod dekódování turbo a LDPC kódů.

Výsledek studentské ankety předmětu je zde: http://www.fel.cvut.cz/anketa/aktualni/courses/AD2M37KDK

Výsledek studentské ankety předmětu je zde: http://www.fel.cvut.cz/anketa/aktualni/courses/A2M37KDK

Požadavky:

see moodle.feld.cvut.cz

Osnova přednášek:

1. Teorie informace, základní pojmy, entropie, vzájemná informace.

2. Kapacita kanálu (ergodická, neergodická, diskrétní, AWGN, MIMO), kódovací teorémy.

3. Mnohouživatelské systémy, MAC a BC kanál, kapacitní region. Sdílení CDMA, FDMA, TDMA, SDMA. Kódy a dekódovací strategie pro MAC a BC kanály (DPC kódy, MU dekódování).

4. Adaptivní modulace a kódování. Adaptační algoritmy, kapacita.

5. Space-Time MIMO systémy. Diversita, multiplexní zisk, kapacita. Postačující statistika, MRC.

6. Kódy nad konečným tělesem GF(m). Polynomiální representace. Obecné vlastnosti a struktury.

7. Kódovací/dekódovací algoritmy lineárních a cyklických kódů (Hamming, BCH, RS,...). Chybovost dekódování.

8. Konvoluční kódy (rekursivní, nerekursivní). Vlastnosti, struktury. Polynomiální representace. Přenosová funkce.

9. Kódovací/dekódovací algoritmy konvolučních kódů. Chybovost dekódování.

10. Kódy v konstelačním prostoru. Mřížkové kódy TCM. Diferenční kódy.

11. Turbo-kódy, LDPC kódy. Reprezentace kódu grafem.

12. Iterativní algoritmy dekódování. FBA algoritmus a Soft-In Soft-Out bloky.

13. SPA algoritmus na faktorovém grafu.

14. Space-Time kódy pro MIMO systémy (blokové, mřížkové, vrstvené).

Osnova cvičení:

1. Kapacita a kapacitní region pro ukázkové kanály.

2. Implementace adaptivní modulace a kódování (water-filling).

3. Implementace diversitního příjmu pomocí MRC.

4. Přenosová funkce FSM kódu. Spektrum volné vzdálenosti.

5. Implementace turbo-kódu a LDPC.

6. Iterativní dekóder (FBA, SPA/FG).

7. Vyhodnocení projektů.

Cíle studia:

Broadening students knowledge on digital communication.

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:

Rozsah výuky v kombinované formě studia: 21+3c

Další informace:

https://moodle.fel.cvut.cz/courses/A2M37KDK

Pro tento předmět se rozvrh nepřipravuje

Předmět je součástí následujících studijních plánů: