Hírközléselmélet

A tantárgy angol neve: Communication Theory

Adatlap utolsó módosítása: 2017. január 24.

Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem
Villamosmérnöki és Informatikai Kar

MSc képzés

Közös tantárgy

 

Tantárgykód Szemeszter Követelmények Kredit Tantárgyfélév
VIHVMA07 1, 3 3/0/0/f 4  
3. A tantárgyfelelős személy és tanszék Dr. Bitó János, Szélessávú Hírközlés és Villamosságtan Tanszék
4. A tantárgy előadója

Dr. Bitó János

Egyetemi docens

Szélessávú Hírközlés és Villamosságtan Tanszék

Dr. Frigyes István

Emeritusz professzor

Szélessávú Hírközlés és Villamosságtan Tanszék

5. A tantárgy az alábbi témakörök ismeretére épít Jelek és rendszerek, Infókommunikáció
6. Előtanulmányi rend
Kötelező:
NEM ( TárgyEredmény( "BMEVIHVM107" , "jegy" , _ ) >= 2
VAGY
TárgyEredmény("BMEVIHVM107", "FELVETEL", AktualisFelev()) > 0)

A fenti forma a Neptun sajátja, ezen technikai okokból nem változtattunk.

A kötelező előtanulmányi rendek grafikus formában itt láthatók.

Ajánlott:
-
7. A tantárgy célkitűzése

A híradástechnika, a hírközlés szerteágazó fogalmai és feladatai többé-kevésbé egységes elmélet segítségével írhatók le. A tárgy célkitűzése bemutatni ennek az elméletnek az alapfogalmait, alapjait és gondolkodásmódját. A tárgy elsősorban az információelmélet, a döntés- és becsléselmélet, valamint a digitális hírközlés alapjaival foglalkozik.

Ennek keretében a hallgatók megismerkednek fontos fogalmakkal (illetve egyes, már megismert fogalmakkal mélyebben foglalkoznak). A fogalmak alkalmazását a rádióhírközlésből és az optikai hírközlésből vett gyakorlati példák részletes tárgyalásával mutatjuk be.

Az előadások, a gyakorlófeladatok és a számonkérés módszere együttesen arra törekszik, hogy a hallgatók a megismert elemeket, módszereket és eljárásokat egyrészt alkotó módon tudják alkalmazni, másrészt elegendően sok fix pontot kapjanak ahhoz, hogy a számukra újdonságnak tűnő vagy ténylegesen új hírközlő rendszereket kevés utánolvasással, utánjárással megértsék. A tárgy így megalapozza a későbbi szakirányú tárgyakban oktatott digitális hírközlési ismereteket, valamint az analóg hírközlés önálló elsajátítását.
8. A tantárgy részletes tematikája
  1. Bevezetés: A hírközlés feladata, információforrások, üzenetek, zajok, zavarok fogalomköre, hírközlő rendszerek főbb alkotóelemeinek funkciója, a digitális és az analóg hírközlési feladatok bemutatása. Matematikai bevezetés: A sztochasztikus folyamatok elemei.
  2. Az információelmélet alapjai: Alapfogalmak (források, információelméleti alapfogalmak stb.) definíciója, bemutatásuk példákon
  3. Forráskódolás: Célja, hatékonysága, memóriamentes és memóriával rendelkező források kódolása, Shannon I. forráskódolási tétele.
  4. Forráskódolási eljárások: Huffman-kód, LZW-kód, aritmetikai kódoló.
  5. Az átviteli csatorna: Kölcsönös információ, csatornakapacitás fogalma, BSC, DMC, additív Gauss-zajos csatorna (AWGN), Shannon korlát, Shannon II. csatornakódolás tétele.
  6. Csatornakódolás: Üzenettér, kódtér fogalma, hibák osztályozása, Hamming távolság, kódkonstrukciós törvények (Singleton, Hamming korlátok, MDS, perfekt kód).
  7. Bináris lineáris csatornakódolási eljárások: heurisztikus kódolás, kódvektorok, generátormátrix és polinom, paritásellenőrző mátrix és polinom, Hamming kódok.
  8. Nembináris lineáris csatornakódolási eljárások: Véges testek fogalma, műveletek Galois testek felett, nembináris Hamming kódok, Reed-Solomon kódok, ciklikus kódok.
  9. A döntéselmélet alapjai: Döntési feladatok a hírközlésben, bináris döntés, a Bayes-féle (min. risk) döntés, MAP kritérium, ML kritérium, elégséges statisztika
  10. A becsléselmélet alapjai: Becslési feladatok, Bayes, MMSE, MAP, ML becslések, becslők jellemzése, a Cramer-Rao egyenlőtlenség, CRB
  11. Digitális jelek átvitele analóg csatornán: A komplex burkoló fogalma, digitális jelkészlet, jeltér fogalma, kétdimenziós jelkészletek, PSK és QAM moduláció, több dimenziós (ortogonális, biortogonális, szimplex) jelterek, optimális vétel AWGN csatornában, vevőstruktúrák.
  12. Zaj hatása a PSK és QAM átvitelre, modulációk összehasonlítása, sávkorlátozott csatornák, jelalakok megválasztása, Nyquist-kritérium.
  13. Memóriával rendelkező csatornakódolási és modulációs lejárások: Konvolóciós kódolás, folytonos fázisú modulációs eljárások, Viterbi algoritmus.
  14. Fadinges csatornák: Rayleigh- és Rice-csatorna, hibaarány fadinges csatornán, a kiterjesztett spektrumú átvitel alapjai, DS és FH rendszer.
9. A tantárgy oktatásának módja (előadás, gyakorlat, laboratórium) előadás
10. Követelmények

A szorgalmi időszakban: 3 db zárthelyi dolgozat. Minden zárthelyire maximum 15 pontot lehet kapni. A kapott pontok alapján az egyes zárthelyik eredménye a következő. 0-4 pont: 0, 4,5-7 pont: elégtelen (1), 7,5-9 pont: elégséges (2), 9,5-11 pont: közepes (3), 11,5-13 pont: jó (4), 13,5-15: jeles (5). A meg nem írt zárthelyiket 0 pontszámmal vesszük figyelembe.

 

A félévközi számonkérés végső eredményét a két legjobb (legmagasabb pontszámú) zárthelyi dolgozat összesített pontszáma határozza meg a következő módon: 0 pont: nem teljesített; 0,5-14 pont: elégtelen (1), 14,5-18 pont: elégséges (2), 18,5-22 pont: közepes (3), 22,5-26 pont: jó (4), 26,5-30: jeles (5).

11. Pótlási lehetőségek -
12. Konzultációs lehetőségek

Egyéni megbeszélés szerint, a tárgy előadójával egyeztetve.

13. Jegyzet, tankönyv, felhasználható irodalom

J. G. Proakis, M. Salehi: Communication Systems Engineering (Prentice Hall, 2002)

Dallos György: Tantárgyi segédlet a Hírközléselmélet című tárgyhoz, Híradástechnika Tsz.

Frigyes István: Hírközlő rendszerek, Egyetemi tankönyv, Műegyetemi kiadó, 1998.

 

Felhasználható irodalom:

 

Csibi S.: Információ közlése és feldolgozása (Tankönyvkiadó, 1980)

Th. M. Cover, J. A. Thomas: Elements of Information Theory (Wiley, 2006)

H. L. Van Trees: Detection, Estimation, and Modulation Theory, Vol I (Wiley)

14. A tantárgy elvégzéséhez átlagosan szükséges tanulmányi munka
Kontakt óra42
Félévközi készülés órákra20
Felkészülés zárthelyire38
Házi feladat elkészítése 
Kijelölt írásos tananyag elsajátítása20
Vizsgafelkészülés 
Összesen 
15. A tantárgy tematikáját kidolgozta

Dr. Frigyes István

Emeritusz professzor

Szélessávú Hírközlés és Villamosságtan Tanszék

Dr. Bitó János

Egyetemi docens

Szélessávú Hírközlés és Villamosságtan Tanszék

Dr. Horváth Péter

Egyetemi docens

Szélessávú Hírközlés és Villamosságtan Tanszék