BME VIK - Hírközléselmélet

3. A tantárgyfelelős személy és tanszék Dr. Bitó János,

A tantárgy tanszéki weboldala https://hvt.bme.hu/

4. A tantárgy előadója

Dr. Bitó János, egy. Doc., HVT;

Dr. Horváth Bálint Péter, egy. Doc., HVT

5. A tantárgy az alábbi témakörök ismeretére épít Jelek és rendszerek, Infókommunikáció

6. Előtanulmányi rend

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 a mobil eszközök közötti 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 a digitális hírközlés önálló elsajátítását.

8. A tantárgy részletes tematikája

1. 1. 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. A becsléselmélet alapjai: Becslési feladatok, Bayes, MMSE, MAP, ML becslések, becslők jellemzése, a Cramer-Rao egyenlőtlenség, CRB
    10. 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.
    11. Zaj hatása a PSK és QAM átvitelre, modulációk összehasonlítása, sávkorlátozott csatornák, jelalakok megválasztása, Nyquist-kritérium.
    12. Memóriával rendelkező csatornakódolási és modulációs lejárások: Konvolóciós kódolás, folytonos fázisú modulációs eljárások, Viterbi algoritmus.
    13. Fadinges csatornák: Rayleigh- és Rice-csatorna, hibaarány fadinges csatornán, a kiterjesztett spektrumú átvitel alapjai,

9. A tantárgy oktatásának módja (előadás, gyakorlat, laboratórium) előadás

10. Követelmények

Szorgalmi időszakban	1 db zárthelyi dolgozat legalább 50%-os teljesítése egyszeri pótlási lehetőséggel.
Vizsgaidőszak	Írásbeli vizsga sikeres (>50%) teljesítése a meghirdetett 3 vizsgaalkalom valamelyikén. Ismételt vizsga esetén az előző vizsgaeredmény törlődik.

11. Pótlási lehetőségek A pótlási héten a szorgalmi időszakra előírt 1 db zárthelyi dolgozat legalább 50%-os pótlólagos teljesítése.

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 óra	42
Félévközi készülés órákra	28
Felkészülés zárthelyire	35
Házi feladat elkészítése
Kijelölt írásos tananyag elsajátítása
Vizsgafelkészülés	45
Összesen	150

15. A tantárgy tematikáját kidolgozta Dr. Bitó János, egy. Doc., HVT