Detail předmětu

Vehicular Communication 1

FEKT-MPA-VC1Ak. rok: 2023/2024

Komunikace mezi vozidly a infrastrukturou je nezbytná pro tzv. inteligentní dopravní systém, pro účely navigace, autonomního řízení a pro připojení vozidel k internetu. Předmět „Vehicular communication 1“ se skládá z několika souvisejících částí. V první části předmětu budou studenti seznámeni s teorií a návrhem různých typů antén s důrazem na automobilové aplikace, s šířením elektromagnetických vln a s principy měření a modelování časově proměnných kanálů (kanálů s vysokou mobilitou). Ve druhé části předmětu bude popsána architektura digitálního bezdrátového komunikačního systému, vysvětlena činnost jeho stavebních bloků a základní teorie přenosu. Poslední část bude zaměřena detailněji na některé vybrané stavební bloky komunikačního systému, které jsou perspektivní pro mobilní bezdrátovou komunikaci (modulace, přístupové techniky apod.).

Jazyk výuky

angličtina

Počet kreditů

5

Garant předmětu

doc. Ing. Jaroslav Láčík, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Ústav radioelektroniky (UREL)

Vstupní znalosti

Jsou požadovány následující znalosti:

  • počítání s komplexními čísly;
  • základní principy integrálního a diferenciálního počtu a jejich aplikace na daný problém;
  • základní principy z teorie elektromagnetického pole.
 

Pravidla hodnocení a ukončení předmětu

Studenti mohou získat během semestru 25 bodů za samostatný projekt a aktivní práci v počítačových a numerických cvičeních. Za závěrečnou zkoušku je uděleno maximálně 75 bodů. Závěrečná zkouška je realizována písemnou formou.

   

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění stanoví každoročně aktualizovaná vyhláška garanta předmětu. Počítačová cvičení jsou povinná.

 

Učební cíle

Cílem předmětu „Vehicular communication 1“ je seznámit studenty se základními typy antén, jejich použitím a technickým návrhem se zaměřením hlavně pro automobilové aplikace, se základními principy šíření vln a s modely přenosových kanálů s vysokou mobilitou, vysvětlit strukturu digitálního komunikačního systému, teoretické principy přenosu informace a pokročilé modulační a přístupové techniky (OFDM, OTFS, NOMA, apod.).

Absolvent předmětu je schopen:

(a) vysvětlit princip funkce a popsat základní kroky návrhu vybraných typů lineárních antén (dipól, monopól, skládaný dipól, logaritmicko-periodická anténa, šroubovicová anténa);

(b) vysvětlit princip funkce a popsat základní kroky návrhu mikropáskových flíčkových antén s lineární a kruhovou polarizací;

(c) vysvětlit princip funkce a popsat základní kroky návrhu trychtýřových a štěrbinových antén;

(d) vysvětlit základní principy zvětšování šířky pásma antén;

(e) vysvětlit pojem "elektricky malá anténa";

(f) vysvětlit základní principy modelování antén;

(g) vysvětlit základní požadavky kladené na antény pro automobily;

(h) vyjmenovat a vysvětlit princip funkce základních typů automobilových antén pro příjem rozhlasu a televize;

(i) vyjmenovat a vysvětlit princip funkce základních typů automobilových antén komunikaci a navigaci;

(j) vysvětlit základní principy šíření rádiových vln;

(k) pro dané kmitočtové vyjmenovat dominantní mechanismus šíření a vhodné typy antén;

(l) popsat principy šíření rádiových vln v blízkosti povrhu Země;

(m) vysvětlit způsob měření a modelování časově proměnných kanálů;

(n) popsat digitální komunikační systém a vysvětlit činnost jeho stavebních bloků;

(o) vysvětlit základní teoretické principy bezdrátové komunikace;

(p) vysvětlit princip ortogonálního a neortogonálního přístupu;

(q) popsat princip činnosti komunikace s více nosnými;

 

Základní literatura

BALANIS, C., A., Antenna Theory: Analysis and Design, 3rd Edition, New Jersey: John Wiley and Sons, 2005. ISBN: 978-0471667827 (EN)
SEYBOLD, J. S., Introduction to RF propagation, New Jersey: John Wiley and Sons, 2005. ISBN: 9780471655961 (EN)
CHIUEH, T-D., TSAI, P-Y., LAI, I-W., Baseband Receiver Design for Wireless MIMO-OFDM Communications, Willey-IEEE Press, 2012, ISBN: 9781118188194 (EN)

Doporučená literatura

RABINOVICH, V., et al., Automotive Antenna Design and Applications, Boca Raton: CRC Press, 2010. ISBN: 978-1439804070 (EN)

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program MPA-AEE magisterský navazující, 1. ročník, zimní semestr, povinný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Jaroslav Láčík, Ph.D.

Osnova

1. Základní pojmy z teorie antén, analýza antén.

2. Lineární antény, anténní řady.

3. Mikropáskové antény, štěrbinové antény.

4. Trychtýřové antény, širokopásmové antény, elektricky malé antény.

5. Úvod do antén pro automobilové aplikace, automobilové antény pro příjem rozhlasu a televize.

6. Automobilové antény pro komunikaci a navigaci.

7. Základy šíření vln.

8. Šíření vln v blízkosti povrchu země.

9. Architektura komunikačního systému, základní teoriepřenosu. 

10. Modulace s více nosnými – Orthogonal FrequencyDivision Multiplex (OFDM) 

11. Přístupové techniky ke spektru – ortogonální (OMA)a neortogonální (NOMA) přístup

12. Pokročilé techniky modulací ve vysoce mobilních        scénářích – Orthogonal Time Frequency Space (OTFS) 

 

Cvičení na počítači

26 hod., povinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Jaroslav Láčík, Ph.D.

Osnova

1. Modelování drátových antén v programu 4NEC2

2. Návrh a modelování lineárně polarizované mikropáskové antény v ANSYS Electronics Desktop – HFSS

3. Modelování kruhově polarizované mikropáskové antény

4. Modelování štěrbinové antény

5. Modelování antén pro přenosná zařízení

6. Digitální komunikační systém

7. Modulace s jednou nosnou  a s více nosnými

8. Základy přístupových technik