diplomová práce

Analýza přenosu digitálního televizního vysílání LTE-based 5G Broadcast

Text práce 5.04 MB Příloha 207.28 kB

Autor práce: Bc. Petr Vaněk

Ak. rok: 2025/2026

Vedoucí: prof. Ing. Tomáš Kratochvíl, Ph.D.

Oponent: Ing. Ivo Veřtát, Ph.D.

Abstrakt:

Diplomová práce teoreticky shrnuje popis systému LTE – based 5G Broadcast. Popis zahrnuje vývoj standardizace kde jsou shrnuty různé vydání. Také popisuje princip systému a dvě možnosti přenosu a to MBSFN a SC – PMT. Práce také popisuje obecnou architekturu systému, kde jsou popsány různé funkční struktury referenční architektury. Součástí teoretické části je také fyzická vrstva a rádiové rozhraní. Práce též krátce shrnuje televizní systém DVB – T2 a porovnává jej s 5G Broadcastem. Praktická část práce se věnuje simulacím přenosu a pokrytí. Simulace přenosu zahrnují model, který vytváří časový waveform pro odlišné rozteče subnosných, přenosový kanál s úniky a přijímač s vyhodnocením chybovosti dekódování BER a BLER v závislosti na SNR. Systémové simulace zahrnují pokrytí a vyhodnocení 95 % úrovně SNR v síti vysílačů.

Klíčová slova:

5G Broadcast, DVB – T2, model šíření rádiového kanálu, rozteče subnosných, simulace, Matlab, system – level, link – level, vysílač, přijímač, MBSFN

Termín obhajoby

09.06.2026

Výsledek obhajoby

obhájeno (práce byla úspěšně obhájena)

znamkaAznamka

Klasifikace

A

Průběh obhajoby

Student prezentuje výsledky a řešení své diplomové práce. Následně odpovídá na dotazy oponenta práce. dr. Král: Které odevzdané kódy jsou práce studenta? Student odpovídá Jakým způsobem jsou spojeny výsledky system-level simulace a link-level simulace? Student popisuje řešení doc. Kadlec: Jaké parametry kanálu jsou v práci modelovány? Student popisuje částečně

Jazyk práce

čeština

Fakulta

Ústav

Studijní program

Elektronika a komunikační technologie (MPC-EKT)

Složení komise

prof. Ing. Tomáš Kratochvíl, Ph.D. (předseda)
doc. Ing. Petr Kadlec, Ph.D. (místopředseda)
Ing. Jan Král, Ph.D. (člen)
mjr. Ing. Markéta Vršecká, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Petr Drexler, Ph.D. (člen)
prof. RNDr. Jitka Dluhá, Ph.D. (člen)

Úkolem studenta Bc. Petra Vaňka bylo prostudovat standardizaci přenosu digitální televize se zaměřením do oblasti mobilních aplikací nové generace a standardu LTE-based 5G Broadcast. Měl vytvořit zjednodušený simulační model vysílače a přijímače s nastavitelnými parametry fyzické vrstvy, modulátorů a přenosových kanálů a model přenosového kanálu s vícecestným šířením a Dopplerovým posunem apod. Dále měl provést simulace a analýzu přenosu pro zvolené přenosové scénáře a sledovat vliv přenosových parametrů na chybovost přenosu. Správnost simulací měla být ověřena např. experimentálním laboratorním měřením.

Mohu konstatovat, že předložený projekt obsahuje detailní rešerši standardů a norem pro přenosový systém LTE-based 5G Broadcast a také standard pro terestrický přenos digitální televize DVB-T2. V rešerši se student zaměřil jak na fyzickou vrstvu a strukturu modulátorů, tak i na modely přenosových kanálů a šíření radiového signálu. V klíčové čtvrté kapitole věnované simulačním modelům uvádí strukturu simulací na úrovních System Level a Link Level, pro která také samostatně vytvořil uživatelské rozhraní GUI v Matlabu.

Experimentální část práce se věnuje simulacím přenosu, ve kterých model vytváří časový průběh pro různá schémata subnosných kmitočtů a využívá standardizované a doporučené modely přenosových kanálů s úniky. V rámci vyhodnocení přenosu kvantifikuje chybovosti BER a BLER v závislosti na změně šumových poměrů kvantifikovaných hodnotami SNR. Systémové simulace pak zahrnují pokrytí a vyhodnocení 95 % úrovně SNR v jednofrekvenční síti vysílačů SFN. Výsledky pak po dohodě s vedoucím práce srovnává zejména s dostupnými informace z technických norem a doporučení, protože vhodné laboratorní vybavení pro případný experiment bohužel nakonec nebylo v době řešení diplomové práce na pracovišti Ústavu radioelektroniky FEKT VUT v Brně dostupné.

Po formální a grafické stránce je diplomová práce na velmi dobré úrovni a její rozsah je nadstandardní (110 stran včetně příloh). Seznam použité literatury obsahuje dostatečný počet až 38 položek, které představují zejména odkazy na dostupné normy a technická doporučení a s tématem související technické zprávy, a dokonce aktuální vědecké i univerzitní práce.

Závěrem shrnuji, že zadání diplomové práce bylo ve všech bodech splněno. Student pracoval samostatně, kdy na pravidelných konzultacích prezentoval postupně dosažené výsledky. Funkčnost simulačních modelů a uživatelského rozhraní byla studentem prokázána v rámci pravidelných konzultací. Diplomovou práci Bc. Petra Vaňka proto doporučuji k obhajobě a navrhuji hodnocení A/90 bodů. Výsledný počet bodů navržený vedoucím: 90

Známka navržená vedoucím: A

Posudek oponenta
Ing. Ivo Veřtát, Ph.D.

Student se v předložené diplomové práci věnuje popisu standardizace přenosu digitálního televizního vysílání pomocí broadcastové služby mobilních sítí, srovnání s konvenčním přenosem systémem DVB-T2 a tvorbou simulačních nástrojů v Matlabu pro ověření vlastností LTE-based 5G broadcast. Téma považuji z hlediska potřeby prostudování velkého množství standardů, způsobů modelování přenosů a jejich implementace v prostředí Matlab jako poměrně náročné. Po odborné stránce považuji zadání práce za splněné a doporučuji k obhajobě. Student pro realizaci simulačních nástrojů zvolil jako základ několik ETSI studií a jejich modelových scénářů, čímž bylo možné porovnat dosažené výsledky z navrženého nástroje s těmito studiemi. Případné odchylky výsledků z důvodů zjednodušení metodiky jsou komentovány. K odbornému tématu práce předkládám několik dotazů k případné diskuzi.
Výraznější připomínky mám pouze ke kvalitě a strukturování psaného textu, kde se velmi často objevují chyby ve skloňování a interpunkcích, slohově slabé (např. abstrakt práce). Toto je dnes možné korigovat pomocí AI založených nástrojů. Dále je také text vzhledem k enormnímu množství zkratek v některých částech nepřehledný. Je to způsobeno pravděpodobně snahou popsat velmi rozsáhlou oblast standardizace obou popisovaných systémů na omezeném prostoru práce. Vzhledem k tomu, že to ale nebylo požadováno v zadání (student měl tuto problematiku pouze prostudovat, aby byl schopen splnit další body zadání), měla být tato část popsána možná pouze obecněji z vyšší úrovně, se základním srovnáním rozdílů principů obou technologií. Toto se týká zejména kapitoly 1. Otázky k obhajobě:
  1. 1) V tabulce 8 na str. 53 uvádíte výšku antény základnové stanice (100 m) stejnou pro všechny scénáře. To mi nepřijde reálné. Jedná se pouze o překlep a bylo počítáno se správnými hodnotami? Odkazované studie používají rozdílné výšky pro jednotlivé scénáře.
  2. 2) Pro výpočty jste volil doporučení ITU-R P.1546. Zvažoval jste také využití ETSI TR 138.901, kde jsou také modelovány Urban NLOS, Urban LOS, Rural NLOS, Rural LOS kanály a úniky?
  3. 3) Jakým způsobem byl modelován zisk antény při výpočtu SINR percentilů pokrytí? Byl použit 3D vyzařovací diagram a výpočet azimutu a elevace mezi anténou a konkrétním bodem v síti? Jak byl volen elektrický/mechanický tilt antény s ohledem na její výšku a velikost oblasti?
Výsledný počet bodů navržený oponentem: 80

Známka navržená oponentem: B

Odpovědnost: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová