Obrada signala u komunikacijama

Opis predmeta

Modeliranje prijenosnih sustava. Mjerenje svojstava prijenosnih sustava. Prijenos u osnovnom i transponiranom frekvencijskom području. Multipleks. Kontinualne modulacije. Koherentna i nekoherentna detekcija. Obrada realnih i kompleksnih signala. Hilbertova transformacija. Analitički signal. Kompleksna ovojnica. Osnovna građa prijemnika. Programski definiran prijemnik. Obrada signala u programski definiranim prijemnicima. Digitalna množila, CIC decimatori i interpolatori, filtri i demodulatori. Implementacija postupaka za formiranje i prijem moduliranih signala na DSP procesorima i namjenskom digitalnom sklopovlju. Mjera kvalitete prijenosa. Pulsno kodne modulacije. Prijenos pulseva u osnovnom i transponiranom frekvencijskom području. Optimalan prijemnik. Vjerojatnost pogrešne detekcije bita i simbola. Preslušavanje između simbola (ISI) i njegovo uklanjanje. Korekcija nesavršenosti kanala. Signali u vektorskom prostoru. Gram-Schmidt ortogonalizacija. Digitalni modulacijski postupci. Sinkronizacija takta u prijenosnim sustavima. Frekvencijski multipleks s ortogonalnim podnosiocima (OFDM). Primjeri žičnih i bežičnih komunikacijskih sustava. Upotreba Matlaba u modeliranju i analizi komunikacijskih sustava.

Opće kompetencije

Duboko razumijevanje determinističkih i stohastičkih procesa u komunikacijama. Sposobnost analize i modeliranja prijenosnih sustava. Teorijsko i praktično znanje iz primjene digitalne obrade signala u nižim slojevima komunikacijskih sustava. Poznavanje osnovnih i naprednih arhitektura koje se koriste u komunikacijskim sustavima.

Ishodi učenja

  1. objasniti determinističke i stohastičke procese u komunikacijskim sustavima
  2. razlikovati osnovne i napredne arhitekture analognih i programski definiranih prijemnika
  3. analizirati algoritme za kompleksnu obradu signala koji se koriste u digitalnim odašiljačima i prijemnicima
  4. objasniti efekte do kojih dolazi zbog neidealnih parametara analognih podsustava u komunikacijskim sustavima
  5. razviti dijelove komunikacijskih sustava kao što su fitri, Hilbertovi transformatori, množila, decimatori i interpolatori, modulatori i demodulatori, sintezatori frekvencije
  6. razviti ponašajni model programski definiranog prijemnika u Matlab okruženju
  7. integrirati implementabilne modele programski definiranog prijemnika na platformama koje sadrže DSP procesore ili namjensko digitalno sklopovlje (ASIC)

Oblici nastave

Predavanja

-

Provjere znanja

-

Auditorne vježbe

-

Konzultacije

-

Način ocjenjivanja

Kontinuirana nastava Ispitni rok
Vrsta provjere Prag Udio u ocjeni Prag Udio u ocjeni
Međuispit: Pismeni 0 % 50 % 0 %
Završni ispit: Pismeni 40 % 50 %
Ispit: Pismeni 50 % 100 %
Napomena / komentar

Student stječe pravo na prolaz ako je na pismenim provjerama stekao barem 50% bodova.

Tjedni plan nastave

  1. Realni signali i njihove reprezentacije. Kompleksni signali. Hilbertova transformacija. Analitički signal. Analiza vremenski kontinuiranih signala pomoću diskretne Fourierove transformacije (DFT).
  2. Osnovne operacije sa signalima i njihove implementacije. Dizajn filtara s realnim i kompleksnim koeficijentima. Dizajn Hilbertovih transformatora.
  3. Principi prijenosa. Modeli prijenosnih sustava temeljeni na četveropolima. Mjerenje svojstava prijenosnih sustava.
  4. Prijenos analognih signala u osnovnom frekvencijskom području. Digitalne izvedbe analognih modulacijskih postupaka. Dobivanje kompleksne ovojnice amplitudno moduliranih signala.
  5. Modulacija kuta. Dobivanje kompleksne ovojnice fazno i frekvencijski moduliranih signala. Procjena trenutne frekvencije iz analitičkog signala.
  6. Osnovne izvedbe prijemnika. Programski definiran radio. Uzorkovanje u osnovnom frekvencijskom području. Poduzorkovanje. Uzorkovanje kompleksne ovojnice.
  7. Utjecaj podrhtavanje brida takta uzorkovanja. Analiza realnih parametara analogno-digitalnih (AD) pretvarača. Povećanje dinamike AD pretvarača dodavanjem šuma.
  8. Međuispit.
  9. Obrada signala u programski definiranim prijemnicima. Reprezentacija brojeva u cjelobrojnoj aritmetici. Digitalna množila. Filtri. Dobitak u omjeru signala i šuma kao posljedica filtriranja.
  10. Implementacija algoritama za obradu signala na programabilnim logičkim poljima (FPGA) i procesorima za digitalnu obradu dignala (DSP). Razvoj ponašajnih modela u Matlab programskom okruženju.
  11. Decimacija i interpolacija. Sklopovske i programske izvedbe CIC decimatora i interpolatora. Sklopovske i programske izvedbe digitalnih izvora kvadraturnih signala.
  12. Šum u prijenosnim sustavima. Usporedba prijenosnih sustava. Prijenos impulsa u transponiranom frekvencijskom području. Prilagođeni filtri. Preslušavanje između simbola i njegovo uklanjanje.
  13. Prijenos pulseva u transponiranom frekvencijskom području. Gram-Schmidt ortogonalizacija. Kvadraturna amplitudna modulacija (QAM). Dobivanje kompleksne ovojnice QAM signala.
  14. Primjena IDFT u dobivanju moduliranih signala. Oblikovanje OFDM simbola. Modeliranje OFDM odašiljača i prijemnika u Matlab programskom okruženju. Primjer OFDM prijenosnog sustava.
  15. Završni ispit.

Studijski programi

Sveučilišni diplomski
Elektroničko i računalno inženjerstvo (profil)
Teorijski predmeti profila (2. semestar)
Obradba informacija (profil)
Teorijski predmeti profila (2. semestar)

Za upis predmeta treba položiti predmete

Literatura

Mladen Vučić (2009.), Obrada signala u komunikacijama - Materijali za predavanja, FER
S. Haykin (2009.), Communication Systems, Yohn Wiley & Sons, Inc.
John G. Proakis (2009.), Digital Communications McGraw-Hill 2001, McGraw-Hill
Marvin K. Simon, Sami M. Hinedi, William C. Lindsey (2004.), Digital Communication Techniques: Signal Design and Detection, Prentice Hall
Hwei P. Hsu (2002.), Theory and Problems of Analog and Digital Communications, McGraw-Hill

Auditorne vježbe