Magisterský studijní program

Otevřené elektronické systémy (Open Electronic Systems) Magisterský studijní program Obory Komunikace a zpracování signálu (Communications and Signal Processing) Vysokofrekvenční a digitální technika (RF and DSP Engineering) Integrované elektronické systémy (Solid State Systems) Žádost o akreditaci V2.1.0 (11.10.2012)

České vysoké učení technické v Praze Fakulta elektrotechnická

řešitelský tým prof. Jan Sýkora ([email protected]), prof. Marie Demlová, prof. Jan Hamhalter, prof. Pavel Hazdra, prof. Zbyněk Škvor, prof. Pavel Zahradník, prof. Ivan Zemánek

Obsah 1. Žádost o akreditaci v anglickém jazyce 2. A – Žádost o akreditaci 3. Obor Komunikace a zpracování signálu (Communications and Signal Processing) a. B – Charakteristika studijního oboru b. Tabulka předmětů studijního plánu c. C – Pravidla pro vytváření studijních plánů SP a návrh témat prací d. D – Charakteristiky studijních předmětů 4. Obor Vysokofrekvenční a digitální technika (RF and DSP Engineering) a. B – Charakteristika studijního oboru b. Tabulka předmětů studijního plánu c. C – Pravidla pro vytváření studijních plánů SP a návrh témat prací d. D – Charakteristiky studijních předmětů 5. Obor Integrované elektronické systémy (Solid State Systems) a. B – Charakteristika studijního oboru b. Tabulka předmětů studijního plánu c. C – Pravidla pro vytváření studijních plánů SP a návrh témat prací d. D – Charakteristiky studijních předmětů 6. E – Personální zabezpečení studijního programu – souhrnné údaje 7. F – Související vědecká, výzkumná, vývojová a další tvůrčí činnost 8. G – Personální zabezpečení – přednášející 9. Schválení VR-FEL

(prázdná strana)

V Praze dne 11. 10. 2012 Č.j.: 0282/1/12/51921 Vážená paní prof. PhDr. Vladimíra Dvořáková, CSc. Předsedkyně Akreditační komise MŠMT ČR Karmelitská 7 118 12 Praha 1 Vážená paní předsedkyně, v příloze zasíláme žádost Fakulty elektrotechnické ČVUT v Praze o schválení akreditace navazujícího magisterského studijního programu Otevřené elektronické systémy – Open Electronic Systems, vyučovaného v prezenční formě studia v jazyce českém a anglickém. Zaručuji se, že jsou splněny Požadavky pro akreditaci studijního programu s výukou v cizím jazyce, platné od 1. 1. 2005 1. obsah studijního oboru v cizím jazyce je totožný s příslušným akreditovaným studijním oborem v češtině; 2. jsou zajištěny případné změny ve vnitřních předpisech vysoké školy /fakulty ve vztahu k výuce studijního programu / studijního oboru v cizím jazyce; 3. jsou vytvořeny specifické podmínky pro přijímání ke studiu; 4. je zajištěna odborná praxe v cizím jazyce, pokud je součástí studijního programu; 5. jsou zajištěny zkoušky, státní závěrečné zkoušky nebo státní doktorské zkoušky v cizím jazyce; 6. bakalářské práce, diplomové práce nebo disertační práce budou v cizím jazyce, včetně zajištění oponentských posudků v cizím jazyce; 7. jsou zajištěny informace o studijních dokladech, evidenci a další administrativě studujících v cizím jazyce; 8. je zajištěno zveřejňování přehledu přednášek v cizím jazyce; 9. přednášející a další vyučující, kteří se budou podílet na zajištění přednášek, seminářů a dalších forem výuky v cizím jazyce jsou vybaveni dostatečnými jazykovými schopnostmi (složili státní jazykovou zkoušku z příslušného cizího jazyka, absolvovali dlouhodobé zahraniční pobyty, přednášejí a aktivně se účastní konferencí v příslušném jazyce apod.); 10. je zajištěno jednání v daném jazyce na studijním oddělení a příslušných odborných útvarech vysoké školy /fakulty (katedry, ústavy apod.); 11. je zajištěn odpovídající software u výpočetní techniky; 12. je zajištěna odborná literatura v daném jazyce. Poznámka: Výuku v cizím jazyce se myslí výuka v plném rozsahu studijního programu, nikoliv výuka vybraných jednotlivých předmětů nebo jejich částí v cizím jazyce akreditovaného studijního programu. S pozdravem

(prázdná strana)

A – Žádost o akreditaci / rozšíření nebo prodloužení doby platnosti akreditace bakalářského / magisterského stud. programu Vysoká škola Součást vysoké školy Název studijního programu Původní název SP Typ žádosti Typ studijního programu Forma studia

ČVUT v Praze Fakulta elektrotechnická (FEL) Otevřené elektronické systémy (Open Electronic Systems)

Názvy studijních oborů

Komunikace a zpracování signálu (Communications and Signal Processing) Vysokofrekvenční a digitální technika (RF and DSP Engineering) Integrované elektronické systémy (Solid State Systems) http://www.fel.cvut.cz/akreditace/akreditace_mag_OES.pdf jméno a heslo k přístupu na heslo: akreditaceMOES www FEL – VR podpis rektora 10.10.2012 doc.Ing. Pavel Mindl, CSc. e-mail [email protected]

Adresa www stránky Schváleno VR /UR /AR Dne Kontaktní osoba

akreditace bakalářský prezenční

prodloužení akreditace magisterský kombinovaná

STUDPROG

platnost předchozí akreditace druh rozšíření navazující magisterský rigorózní řízení distanční

st. doba 2r.

titul Ing.

KKOV

datum 10.10.2012

(prázdná strana)

B – Charakteristika studijního programu a jeho oborů, pokud se na obory člení Vysoká škola Součást vysoké školy Název studijního programu Název studijního oboru

ČVUT v Praze FEL Otevřené Elektronické Systémy (Open Electronic Systems) Komunikace a zpracování signálu (Communications and Signal Processing) prof. Ing. Jan Sýkora, CSc. prof. Ing. Jan Sýkora, CSc.

Garant studijního programu Garant studijního oboru Místo uskutečňování studijního oboru Zaměření na přípravu k výkonu ne regulovaného povolání Charakteristika studijního oboru (studijního programu) Magisterský program OES předpokládá na svém vstupu absolventa s širokými teoretickými znalostmi, na kterých lze pohodlně stavět profesní specializační předměty. Stále si zachovává vysokou univerzálnost. Obory jsou děleny nikoliv podle výsledného technického produktu, ale podle teoretických a dovednostních nástrojů, které si absolvent osvojí. Tato metodika přesně odpovídá profilu absolventa vyžadovaného pro vývojové a výzkumné týmy, a pro nadnárodní společnosti vyvíjející technologicky a algoritmicky špičkové výrobky. Absolvent je seznámen se současným stavem (state-of-the-art) vědy a techniky v oboru. Má zažitý návyk pracovat se zdroji odborných informací. Je připraven k doktorskému studiu. Program se dělí na obory (Professional Tracks). • Obory (Professional Tracks) - definované povinnými předměty oboru. Tvoří 50% náplně semestrů 1-3. o CSP „Communications and signal processing“ o RDE „RF and DSP engineering“ o SSS „Solid State Systems“ • Volitelné předměty o zbylý prostor mimo povinné předměty oboru tvoří volitelné předměty z aktuální nabídky předmětů programů FEL (http://www.fel.cvut.cz/cz/education/bk/prehled.html), či nově vzniklé. o Je definována sada doporučených volitelných předmětů. • “Minor” obor o pokud student absolvuje alespoň 3 předměty (15 kreditů) z jiného oboru programu OES, je mu to zpětně uznáno jako minor. • Humanitní a Soft-Skills předměty o Volitelné z aktuální nabídky předmětů programů FEL (http://www.fel.cvut.cz/cz/education/bk/prehled.html) o celkem požadovány 4 kredity během studia Podobně jako u BSP, tento program nekonkuruje, ale doplňuje portfolio studijních programů. Neklade si za cíl pokrýt každou jednotlivou drobnou specializaci nebo poskytnout vyčerpávající encyklopedický přehled všeho, co obsahují elektronické systémy (zde si mohou studenti doplnit studium ze stávajících programů). OES se zaměřuje pouze na ty oblasti, které jsou tvořeny dostatečně nosnými a nadčasovými teoriemi, a které tak jsou půdou k výchově skutečně špičkových samostatných a o hluboké teoretické znalosti se opírající absolventy. OES se snaží připravit generaci inženýrů, vývojářů a vědců, kteří budou schopni konkurence v prostředí ekonomiky postavené na technické jedinečnosti výrobků. Profil absolventa studijního oboru (studijního programu) & cíle studia „Communications and signal processing“. Obor rozvíjí zejména matematickou formu popisu systémů a algoritmů pro zpracovávaní veličin. Zohledňuje současný trend, kdy je fyzikální veličina (signál) zpracovávána algoritmy využívajícími velmi pokročilých matematických metod a realizace zařízení je de fakto převedena na formální matematický algoritmus. Zcela dominantní je tento přístup zejména v oblastech zpracování signálu rádiových digitálních komunikačních zařízení, radaru, rádiové navigace, zpracování obrazové a zvukové informace. Charakteristika změn od předchozí akreditace (v případě prodloužení platnosti akreditace) Prostorové zabezpečení studijního programu Budova ve vlastnictví VŠ Budova v nájmu – doba platnosti nájmu

Informační zabezpečení studijního programu SP je zabezpečen studijní literaturou v Ústřední knihovně ČVUT v Praze. Dostupnost výpočetní techniky je zabezpečena počítačovými učebnami a počítačovým studentským centrem v prostorách fakulty. Ústřední knihovna ČVUT (ÚK) buduje fond podle potřeb výuky a výzkumu na ČVUT. Akviziční politika knihovny vychází ze zaměření studijních oborů a z doporučení pedagogů, vědců i studentů. Soustřeďuje se na stěžejní tituly oborů a na nejnovější díla v oborech ČVUT. Celý tištěný fond knihovny má 499 109 knihovních jednotek (viz údaje z Výroční zprávy 2010) a zahrnuje knihy, skripta, časopisy, normy, aj. Fond tištěných časopisů je tvořen 442 tituly, řada časopisů je zpřístupněna v elektronické verzi. V elektronické verzi je přístupných i 573 e-knih. Literatura je dostupná v centrálním pracovišti Ústřední knihovny ČVUT v budově Národní technické knihovny a v lokálních knihovnách na fakultách a ústavech ČVUT mimo areál Dejvice. V centrálním pracovišti ÚK je uložen fond knih a skript (zhruba 80 tis. svazků). Další literatura je uložena na katedrách a v ústavech velkých fakult v areálu Dejvice (FSv, FS, FEL). Studenti ČVUT mohou využívat fondy i studijní místa v budově NTK. Budova je přístupná bezbariérově. Významným zdrojem informací pro studium i vědu jsou elektronické informační zdroje. ÚK ČVUT je zpřístupňuje z webových stránek http://knihovna.cvut.cz/informacni-zdroje/e-databaze/. http://knihovny.cvut.cz/infzdroje/index.html Je to celkem 18 zahraničních databází (převážně plnotextových) včetně kolekcí elektronických knih. Jsou k dispozici multioborové, technicky zaměřené plnotextové databáze vydavatelství Elsevier (ScienceDirect), Springer (SpringerLink), Wiley (Wiley Online Library) a multioborová databáze EBSCOhost. Dále jsou k dispozici elektronické knihy vydavatelství Wiley a Elsevier a kolekce e-knih Academic Complete, která je součástí velké databáze eBrary. K dispozici jsou také bibliografické citační databáze Web of Science, včetně databáze impaktovaných časopisů Journal Citation Reports, a SCOPUS. Přístup do všech elektronických zdrojů je možný přímo ze všech počítačů, připojených do sítě ČVUT, nebo také vzdáleně prostřednictvím „Brány EIZ“ (https://dialog.cvut.cz/) po přihlášení za pomocí přihlašovacích údajů do systému uživatelů ČVUT USERMAP. K využívání elektronických informačních zdrojů jsou studenti připravováni v kurzech pořádaných knihovnou nebo při školeních v rámci výuky odborných předmětů. Školení si mohou domluvit i sami studenti. Nabídka těchto vzdělávacích akcí je zveřejněna na stránce http://knihovna.cvut.cz/studium/vyuka-a-vzdelavaci-akce/.

OES-‐courses V2.0.0 (10.10.2012) MSP -‐ Communications and signal processing (CSP) sem/hod 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 MSP1 Wireless Dig. Comm. Network Optimization Alg. for Distr. & Parallel Syst.Applied Queueing Theory M-‐WDC (~Q-‐PDK) M-‐NOP M-‐ADP M-‐AQT (=A2M32MDS) 4+0 5 z,zk 4+0 5 z,zk 3+1c 5 z,zk 3+1c 6 celkem MSP2 Coding in Dig. Comm. Audio proc. and src. coding Com&Sig.Proc.Lab Cryptography in Com. Nets. 4 kredity M-‐CDC (~A2M37KDK)M-‐APS M-‐CSL (WDC/NOP/CDC) M-‐CCN (=A0M32IBE) kdykoliv 4+0 5 z,zk 4+0 5 z,zk 0+2c 2 z 2+2 behem MSP MSP3 Video proc. and src. coding Radio systems AudioVid.Pr.Lab Synchroniz. and EqualizationInvLect/SpecTop/Proj-‐Block M-‐VPS M-‐RSY (*A2M37RSY) M-‐AVL (APS/VPS) M-‐SEQ (~A0M37SEK) M-‐*** 4+0 5 z,zk 4+0 5 z,zk 0+2c 2 z 4+0 4+0 *** MSP4 DP -‐ Thesis InvLect/SpecTop/Proj-‐Block M-‐DP M-‐*** 0+20 25 z 4+0 ***

(=) (~) (*)

existujici predmet mirna modifikace existujiciho predmetu velka modifikace existujiciho predmetu, pouzito pouze omezene, ev. v jinem semestru

Nazev predmetu CODE (equiv) rozsah ECTS zakonceni rozsah= prednaska + (s)seminar/(c)computer/(L)lab Professional Track (PT) -‐ major Professional Track (PT) -‐ minor Optional (O) Humanities & Soft Skills Common Lab doporucene volitelne predmety

MSP MSP MSP

definuje dany PT {CSP, RDE, SSS} -‐ dohromady 50% MSP1-‐3 -‐ 45 kreditu minor -‐ musi byt z mnozity PT/OES minimalne 3 predmety dohromady (v libovolnem semestru) libovolne volitelne uzce specializacni z jinych prog., prakticko-‐profesni z KME, etc pouzit z existujici nabidky lab sdruzujici temata z vice prednaskovych predmetu

= PO -‐ predmet oboru

C – Pravidla pro vytváření studijních plánů SP (oboru) a návrh témat prací Vysoká škola Součást vysoké školy Název studijního programu Název studijního oboru

ČVUT v Praze FEL Otevřené Elektronické Systémy (Open Electronic Systems) Komunikace a zpracování signálů (CSP - Communications and Signal Processing)

Název předmětu Bezdrátové digitální komunikace (M-WDC – Wireless Digital Communications) Optimalizace sítí (M-NOP – Network Optimization) Algoritmy pro distribuované a paralelní systémy (M-ADP Algorithms for Distributed and Parallel Systems) Teorie hromadné obsluhy (M-AQT - Applied Queueing Theory) Kódování v digitálních komunikacích (M-CDC - Coding in Digital Communications) Zpracování a kódování audio signálů (M-APS Audio processing and source coding) Laboratoř zpracování signálu a komunikací (M-CSL – Communications and Signal Processing Laboratory) Zpracování a kódování video signálů (M-VPS – Video processing and source coding) Rádiové systémy (M-RSY – Radio Systems) Laboratoř zpracování audio-video signálů (M-AVL – Audio-Video Processing Lab)

rozsah

způsob zák. druh před.

přednášející

dop. roč.

4+0

z, zk

P

prof. Sýkora

1/1

4+0

z, zk

P

Dr. Kencl

1/1

3+1c

z, zk

P

prof. Demlová

1/1

3+1c

z, zk

P

doc. Křížovský

1/1

4+0

z, zk

P

prof. Sýkora

1/2

4+0

z, zk

P

1/2

0+2c

z

P

doc. Pollák, Dr. Husník prof. Sýkora, Dr. Kencl

4+0

z, zk

P

prof. Zahradník

2/3

4+0

z, zk

P

2/3

0+2c

z

P

prof. Vejražka, Ing. Šedivý prof. Zahradník, doc. Pollák, Dr. Husník

1/2

2/3

Obsah a rozsah SZZk 1. Teorie informace (kapacita kanálu - diskr./spojitý, AWGN, interferenční kanál). Adaptivní systémy (cíle, omezení, strategie). Space-Time system (kapacita, diversita). Mnohouživatelské systémy s ortogonálním sdílením. Interferenční kanál, IFC alignment. (M-WDC) 2. Modely stochastického kanálu. Diferenční modulace a demodulace, suboptimální metody (nekoherentní, diskriminátor, soft/hard metric). Tx/Rx preprocessing (diversita (MRC, rake), beam-forming, TH). Pokročilá analýza chybovosti dekódování. (M-WDC) 3. Správa bezdrátových kanálů, metody multiplexingu (TDM, FDM, SDM, MIMO). (M-NOP) 4. Rozdělení zátěže v síti: rozvrhování, vyrovnávání zátěže. Procesy uvnitř síťového prvku: vyhledávání adresy, třídění, filtrování a srovnávání vzorků, přepínání. (M-NOP) 5. Asymptotická složitost algoritmů, třídy složitosti P, NP a NPC. Algoritmy nad grafy – minimální kostra, nejkratší cesta, barvení grafu. (M-ADP) 6. Modely a representace pro paralelní algoritmy – topologie, komunikace, synchronizace. Základní paralelní algoritmy na síťové struktuře – třídění, rekurze, směrování. (M-ADP) 7. Poissonův tok - vlastnosti. Popište charakteristiky markovovských modelů se ztrátou a smíšených. Vliv režimu fronty. Přelivový tok – vlastnosti. Wilkinsonovy rovnice. (M-AQT) 8. Nemarkovovské modely M/G/1/R, G/M/N/R pravděpodobnostní charakteristiky. Vliv činitele variance vstupního toku. Pollaczek-Chinčinův a Littleův vzorec. (M-AQT) 9. Pokročilá teorie informace v kódování (coding theorem, feed-back, erasure, BSC, Outage Capacity). Network Information Theory (Rate Regions, Advanced MU Sharing). Multi-user dekódování. Wireless Network Coding. (MCDC) 10. Algebraické kódy - blokové, cyklické, konvoluční (rekursivní/nerekursivní), polynomiální formalismu, přenosová funkce. Turbo a LDPC kódy. Iterativní dekódování (Soft-In Soft-Out FBA, Sum-Produkt Alg. na Faktorovém grafu). Space-Time kódy (návrh, vlastnosti, B-STC, T-STC, L-STC). (M-CDC) 11. Digitalizace a základní kódovací strategie akustických signálů (PCM, ADPCM). Specifická kódování řečových signálů. Psychoakustické modely pro kódování zvuku. Percepční kodéry. (M-APS) 12. Časové a spektrální charakteristiky audio signálů. Metody potlačování rušení v audio signálech (šum, echo). Jednokanálové a vícekanálové metody zvýrazňování řeči. (M-APS) 13. Vzorkování spojitého obrazu, kompaktnost energie signálu, kódování bezeztrátové, Huffmanovo, aritmetické, kódování Golomb-Rice, kódování délkou běhu, prediktivní. (M-VPS) 14. Komprese obrazu v transformované oblasti, komprese obrazu JPEG, JPEG2000, video komprese, blokově orientované metody, detekce a kompenzace pohybu, kódování video signálů. (M-VPS) 15. Rádiové určování polohy - metody (AoA, ToA, TDoA, ...) a implementace (ADF, VOR, DME,...). Určování polohy družicovými rádiovými systémy, přesnost. Stávající systémy družicové navigace, srovnání. (M-RSY) 16. Radar. Podstata činnosti. Aktivní, pasivní, primární a sekundární radar – přednosti a nedostatky. Radarová rovnice. Funkce neurčitosti, přesnost určení polohy cíle v úhlu a vzdálenosti. Indikace pohyblivých cílů. (M-RSY) Požadavky na přijímací řízení Absolvování bakalářského studijního programu Otevřené Elektronické Systémy (Open Electronic Systems) nebo znalosti v rozsahu SZZk OES-BSP s důrazem na předměty relevantní k zvolenému magisterskému studijnímu oboru. Další povinnosti / odborná praxe

Návrh témat prací a obhájené práce Ukázky zadání diplomových prací Signálové zpracování v přijímači pro space-time kódovanou modulaci CPM v MIMO systému Student se seznámí se zásadami návrhu a vlastnostmi space-time kódovaných modulací, počínaje lineárními modulacemi s pozdějším zaměřením se na STC-CPM (space-time kódovaná modulace CPM). Student zanalyzuje a navrhne algoritmy přijímače (demodulátor, dekodér, odhad parametrů kanálu) pro STC-CPM. Speciální důraz by měl být kladen na suboptimální metody signálového zpracování přijímačem (např.: pomocí lineární projekce do podprostoru) s ohledem na případné aplikace iterativního zpracování. Platnost algoritmů a jejich vlastnosti budou ověřeny počítačovými simulacemi ve vhodném softwarovém balíku a případně (v závislosti na možnostech) v experimentálním přijímači. Iterativní detekce LDPC kódů Navrhněte a formou počítačové simulace implementujte iterativní dekodér LDPC kódů využívající sum-produkt algoritmus na faktorovém grafu. Analyzujte vliv různých podob reprezentace soft-messages grafu na implementační složitost a vlastnosti chybovosti. Modulace a kódování pro Hierarchical Decode and Forward strategii v multi-source/node bezdrátových sítích Student se seznámí s principy distribuovaných modulací a kódování v multi-sourc/node sítích se zvláštním důrazem na hierarchickou Network Coded Modulation a Hierarchical Decode and Forward strategii relay uzlu. Student navrhne a formou počítačové simulace verifikuje systém pro jednoduchý scénář sítě se dvěma zdroji a jedním relay uzlem. Student analyzuje vliv hierarchické konstelace a její Hierarchical Network Code mapy na vlastnosti (chybovost, kapacita) systému. Algoritmy přijímače GNSS Analyzujte požadavky na přijímač GNSS (GPS, GLONASS a GALILEO) a navrhněte algoritmy podstatné pro jeho funkci. Algoritmy se pokuste naprogramovat a implementovat do FPGA experimentálního přijímače. Algoritmy ověřte při příjmu reálných signálů. Návaznost na předchozí studijní program (podmínky z hlediska příbuznosti oborů)

D – Charakteristika studijního předmětu Název studijního předmětu Typ předmětu Rozsah studijního předmětu Jiný způsob vyjádření rozsahu Způsob zakončení Další požadavky na studenta

Bezdrátové digitální komunikace (M-WDC – Wireless Digital Communications) povinný (CSP) doporučený ročník / semestr 1/1 14 týdnů hod. za týden 4+0 kreditů 5 z, zk

Forma výuky

přednášky

Vyučující prof. Ing. Jan Sýkora, CSc. Stručná anotace předmětu Předmět se zaměřuje na pokročilá témata v teorii digitální komunikace a zpracování signálu fyzické vrstvy. Témata pokrývají modely stochastického kanálu, teorii informace jednouživatelského systému, adaptivní systémy, space-time multi-antenna systémy, diferenční a suboptimální metody, Tx/Rx preprocessing, sdílení a zpracování interferencí v mnohouživatelském systému, a pokročilé metody analýzy chybovosti. 1. Modely stochastického kanálu (multipath fading, MIMO) 2. Základy teorie informace (kapacita jednouživatelského kanálu, AWGN kanál, interferenční kanál) 3. Adaptivní systémy (cílová funkce, omezení a strategie; water-filling, channel (truncated) inversion, spektrální účinnost, strategie s omezeními na kódovou knihu) 4. Space-Time multi-antenna systémy - kapacita 5. Space-Time multi-antenna systémy - diversita 6. Diferenční modulace a demodulace (scalar, Space-time) 7. Suboptimální demodulace a dekódování (non-coherent, discriminator, soft/hard metric) 8. UWB komunikace 9. Tx/Rx pre-processing (Diversity (MRC, rake), Beam-Forming, Tomlinson-Harashima) 10. Mnohouživatelské systémy (Orthogonal Sharing (TD, FD, CD)) 11. Interferenční kanál z pohledu teorie informace 12. Zpracování interferencí - IFC Alignment 13. Pokročilá analýza chybovosti (1/2) (Non-Coherent, Orthogonal, Block Codes, Convolutional Codes, TCM) 14. Pokročilá analýza chybovosti (2/2) (Non-Coherent, Orthogonal, Block Codes, Convolutional Codes, TCM) Informace ke kombinované nebo distanční formě Rozsah konzultací (soustředění) hodin za týden Rozsah a obsahové zaměření individuálních prací studentů a způsob kontroly

Studijní literatura a studijní pomůcky 1. J. G. Proakis: Digital Communications. McGraw-Hill. 2001 2. D. Tse, P. Viswanath: Fundamentals of Wireless Communications, Cambridge University Press, 2005 3. E. Biglieri: Coding for Wireless Channels, Springer, 2005 4. B. Vucetic, J. Yuan: Space-Time Coding, John Wiley & Sons, 2003 5. Goldsmith: Wireless communications, Cambridge University Press, 2005 6. B. Vucetic, J. Yuan: Turbo codes - principles and applications, Kluwer academic publishers, 2000 7. Oppermann I., Hamalainen M., Iinatti J.: UWB theory and applications, John Wiley & Sons, 2004 8. Meyr, H., Moeneclaey, M., Fechtel, S. A.: Digital Communication Receivers-Synchronization, Channel Estimation and Signal Processing. John Wiley. 1998 9. Mengali, U., D'Andrea, A. N.: Synchronization Techniques for Digital Receivers. Plenum Press. 1997 10. R. E. Blahut: Algebraic codes for data transmission, Cambridge University Press, 2006 11. T. M. Cover, J. A. Thomas: Elements of Information Theory, John Wiley & Sons, 1991 12. S. M. Kay: Fundamentals of statistical signal processing-estimation theory, Prentice-Hall 1993 13. S. M. Kay: Fundamentals of statistical signal processing-detection theory, Prentice-Hall 1998


Optimalizace sítí (M-NOP – Network Optimization) povinný (CSP) doporučený ročník / semestr 14 týdnů hod. za týden 4+0 kreditů 5 z, zk

Forma výuky

1/1

přednášky

Vyučující Dr. Lukáš Kencl Stručná anotace předmětu Tento pokročilý kurs navazuje na bakalářský předmět o teorii datových sítí. Projdeme detailněji techniky modelování a řízení přenosu dat a sítí a take budeme analyzovat procesy uvnitř prvků sítě. 1. Modelování přenosu dat: mocninový zákon, předpovídání zátěže 2. Modelování přenosu dat: modely mobility, lokalizace 3. Architektura sítě: topologie/systémy měnící se v čase 4. Architektura sítě: cloud a datová centra 5. Správa bezdrátových kanálů: multiplexing (TDM, FDM) 6. Správa bezdrátových kanálů: multiplexing II. (SDM, MIMO) 7. Rozdělení zátěže v síti: rozvrhování, vyrovnávání zátěže 8. Architektury sítě: centralizovaná a distribuovaná správa, prvky 9. Procesy uvnitř prvku: vyhledávání adresy (trie, Bloomovy filtry) 10. Procesy uvnitř prvku: třídění, filtrování a srovnávání vzorků 11. Procesy uvnitř prvku: přepínání (vstupní / výstupní fronty) 12. Pokročilé řízení toků 13. Teorie pravidel mezidoménového směrování 14. Shrnutí a opakování Informace ke kombinované nebo distanční formě Rozsah konzultací (soustředění) hodin za týden Rozsah a obsahové zaměření individuálních prací studentů a způsob kontroly

Studijní literatura a studijní pomůcky 1. James F. Kurose, Keith W. Ross - Computer Networking: A Top-Down Approach. Addison-Wesley, 2010. 2. G. Varghese - Network Algorithmics,: An Interdisciplinary Approach to Designing Fast Networked Devices. Morgan Kaufmann, 2004. 3. Timothy G. Griffin and João Luís Sobrinho - Metarouting. SIGCOMM 2005. 4. Jean-Yves Le Boudec, Patrick Thiran - Network Calculus. Springer, 2001.


Algoritmy pro distribuované a paralelní systémy (M-ADP Algorithms for Distributed and Parallel Systems) povinný (CSP) doporučený ročník / semestr 1/1 14 týdnů hod. za týden 3+1c kreditů 5 z, zk

Forma výuky

přednášky, pc sem.

Vyučující prof. RNDr. Marie Demlová, CSc. Stručná anotace předmětu Předmět slouží jako teoretická průprava pro pokročilou algoritmizaci, paralelní a distribuovanou implementaci algoritmů v oblasti zpracování signálů, optimalizačních úlohách a algoritmech komunikačních sítí. 1. Asymptotická složitost algoritmů, třídy složitosti P, NP a NPC 2. Polynomiálně řešitelné grafové úlohy: minimalní kostra, nejkratší cesta 3. NP úplné grafové úlohy: problém barevnosti grafu, distribuované algoritmy pro barvení grafu 4. Modely a representace pro paralelní a distribuované algoritmy, topologie, komunikace, synchronizace. Paralelizovatelné úlohy. 5. Paralelní algoritmy na síťové architektruře, třídění, rekurze, směrování. 6. Paralelní algoritmy na dalších arthitekturách – hypercube, hvězda, kruh. 7. Sdílení paměti, pipeline, scheduling, masivně paralelní úlohy. 8. Aplikace paralelních algoritmů v numerických úlohách, zpracování signálu, optimalizace a komunikacích. 9. Programovací jazyky pro paralelní výpočty. 10. Distribuované algoritmy – komunikace, koordinace, symetrie, lokálnost 11. Volba koordinátora. 12. Distribuovaný konsensus (problém byzantských generálů). 13. Synchronizace. 14. Aplikace distribuovaných algoritmů v komunikačních a rozhodovacích sítích. Informace ke kombinované nebo distanční formě Rozsah konzultací (soustředění) hodin za týden Rozsah a obsahové zaměření individuálních prací studentů a způsob kontroly

Studijní literatura a studijní pomůcky 1. F. T. Leighton, Introduction to Parallel Algorithms and Architectures: Arrays, Trees, Hypercubes. Morgan Kaufmann, 1992. 2. N. Lynch, Distributed Algorithms. Morgan Kaufmann, 1996. 3. G. Tel: Introduction to distributed algorithms, Cambridge 1994 4. D. P. Bertsekas, J. N. Tsitsiklis: Parallel and distributed computation: numerical methods


Teorie hromadné obsluhy (M-AQT - Applied Queueing Theory) povinný (CSP) doporučený ročník / semestr 14 týdnů hod. za týden 3+1c kreditů 6 z, zk

Forma výuky

1/1

přednášky, pc sem.

Vyučující doc. Ing. František Křížovský, CSc. Stručná anotace předmětu Cílem předmětu je podat přehled dimenzování telekomunikačních sítí na základě poznatků z teorie hromadné obsluhy THO. Seznamit s možnostmi simulace a modelování sítí z hlediska posouzení kvality obsluhy GOS i jakosti služby QoS. Závěry THO jsou aplikovány na typy obsluhových systémů a telekomunikačních sítí, které se v současné době provozují a rozvíjejí. Teoretické poznatky o modelech obsluhových systémů umožňují aplikace i na jiné obsluhové systémy než ryze telekomunikační 1. Telekomunikační síť z hlediska určení počtu kanálů. Typy OS, matematický model obsluhového systému, Kendallovo značení. 2. Tok požadavků, vlastnosti, matematický popis, vliv charakteru toku na kvalitu obsluhy. Poissonovský tok, vznik, vlastnosti. 3. Optimalizace topologie sítě. Metody předpovědi vývoje. 4. Obsluhový systém a jeho parametry. 5. Hodnocení jakosti služeb (QoS, GoS, NP). Spolehlivost, bezporuchovost, pohotovost prvku a sítě. 6. Aplikace teorie hromadné obsluhy pro dimenzování TS. Přeliv toků. 7. Modely OS typu M/G/N/0, popis, parametry GoS. Dimenzování. 8. Modely OS typu M/M/N/R, popis, parametry GoS. Dimenzování. 9. Modely OS typu G/M/N, M/G/N a G/G/N. Aplikace v sítích UMTS. 10. Závěry z teorie OS se ztrátou a smíšených pro aplikace v praxi. 11. Modelování OS a TS. Prostředí Matlab a SimEvents. 12. OS s prioritami - využití systémů v praxi (paketové sítě, PQ, CQ, LLQ, FQ, WFQ). 13. Modely řízení QoS v IP sítích, metody klasifikace a značkování datových toků. 14. Rezerva. Informace ke kombinované nebo distanční formě Rozsah konzultací (soustředění) hodin za týden Rozsah a obsahové zaměření individuálních prací studentů a způsob kontroly

Studijní literatura a studijní pomůcky 1. GROSS, Donald a Carl M HARRIS. Fundamentals of queueing theory. 3rd ed. New York: John Wiley, c1998, xi, 439 s. ISBN 04-711-7083-6. 2. RAUSAND, Marvin a Arnljot HØYLAND. System reliability theory: models, statistical methods, and applications. 2nd ed. Hoboken: Wiley-Interscience, c2004, xix, 636 s. Wiley series in probability and statistics. ISBN 978-0-471-47133-2. 3. IVERSEN, Villy B. Teletraffic Engineering and Network Planning. Geneva: ITC in cooperation with ITU-D SG2, Technical University of Denmark: 2010. 623 p. http://oldwww.com.dtu.dk/teletraffic/handbook/telenook.pdf. 4. ODOM, Wendell a Michael J CAVANAUGH. Cisco QOS exam certification guide: CCVP self-study. 2nd ed. Indianapolis: Cisco Press, c2005, xxxiv, 730 s. ISBN 15-872-0124-0.


Kódování v digitálních komunikacích (M-CDC – Coding in Digital Communications) povinný (CSP) doporučený ročník / semestr 1/2 14 týdnů hod. za týden 4+0 kreditů 5 z, zk

Forma výuky

přednášky

Vyučující prof. Ing. Jan Sýkora, CSc. Stručná anotace předmětu Předmět rozšiřuje a prohlubuje témata základních kurzů teorie komunikace v následujících hlavních oblastech. 1) Pokročilé kapitoly teorie informace v kódování a teorie informace v komunikačních sítích vytváří základní rámec pro pochopení principů kódování v jedno-uživatelských a multi-node/multi-user scénářích. 2) Algebraické kódování představuje klasické partie blokových a konvolučních kódů. 3) Pokročilé kódovací techniky se zaměřují na turbo, LDPC, Space-Time kódy a Wireless Network Coding. 4) Pokročilé dekódovací techniky, zejména iterativní a multi-user dekódování, jsou základním nástrojem pro dekódování kódů přibližujících se kapacitě kanálu. 1. Pokročilá teorie informace v kódování (coding theorem, feed-back, erasure, BSC, Outage Capacity) 2. Network Information Theory (1/2) (Rate Regions, Advanced MU Sharing) 3. Network Information Theory (2/2) (Rate Regions, Advanced MU Sharing) 4. Algebraické kódování (GF(M^m)) 5. Blokové kódy (cyklické kódy) 6. Konvoluční kódy (nonrecursive/recursive, polynomial formalism, General Transfer Function) 7. Pokročilé kódování - Turbo-Codes 8. Pokročilé kódování - LDPC 9. Iterativní dekódování (Soft-In Soft-Out block, Forward-Backward algorithm) 10. Iterativní dekódování na faktorových grafech (FG Sum-Product algorithm) 11. Space-Time kódy – návrh a vlastnosti 12. Space-Time kódy (Block STC, Trellis STC, Layered STC) 13. Multi-User dekódování 14. Základy Wireless Network Coding (WNC, NC) Informace ke kombinované nebo distanční formě Rozsah konzultací (soustředění) hodin za týden Rozsah a obsahové zaměření individuálních prací studentů a způsob kontroly

Studijní literatura a studijní pomůcky 1. J. G. Proakis: Digital Communications. McGraw-Hill. 2001 2. D. Tse, P. Viswanath: Fundamentals of Wireless Communications, Cambridge University Press, 2005 3. E. Biglieri: Coding for Wireless Channels, Springer, 2005 4. B. Vucetic, J. Yuan: Space-Time Coding, John Wiley & Sons, 2003 5. Goldsmith: Wireless communications, Cambridge University Press, 2005 6. B. Vucetic, J. Yuan: Turbo codes - principles and applications, Kluwer academic publishers, 2000 7. Oppermann I., Hamalainen M., Iinatti J.: UWB theory and applications, John Wiley & Sons, 2004 8. Meyr, H., Moeneclaey, M., Fechtel, S. A.: Digital Communication Receivers-Synchronization, Channel Estimation and Signal Processing. John Wiley. 1998 9. Mengali, U., D'Andrea, A. N.: Synchronization Techniques for Digital Receivers. Plenum Press. 1997 10. R. E. Blahut: Algebraic codes for data transmission, Cambridge University Press, 2006 11. T. M. Cover, J. A. Thomas: Elements of Information Theory, John Wiley & Sons, 1991 12. S. M. Kay: Fundamentals of statistical signal processing-estimation theory, Prentice-Hall 1993 13. S. M. Kay: Fundamentals of statistical signal processing-detection theory, Prentice-Hall 1998


Zpracování a kódování audio signálů (M-APS – Audio processing and source coding) povinný (CSP) doporučený ročník / semestr 1/2 14 týdnů hod. za týden 4+0 kreditů 5 z, zk

Forma výuky

přednášky

Vyučující doc. Ing. Petr Pollák, CSc., Dr. Ing. Libor Husník Stručná anotace předmětu Předmět je zaměřen na zpracování audio signálů v oblasti řeči a zvuku. Jsou vysvětlena specifika vyplývající z fyziologie a psychologie vytváření a vnímání přirozených zvuků. Významná část látky je věnována oblasti zpracování řečového signálu s užším zaměřením na aplikace obecných technik číslicového zpracování signálů v časové a frekvenční oblasti. 1. Úvod – řečový signál, model vzniku řeči. Digitalizace a základní kódovací strategie (PCM, ADPCM, a-law). 2. Časové a spektrálních charakteristiky řeči, měření kvality řečového signálu. 3. Detekce řečové aktivity (energetické, kepstrální, koherenční algoritmy) 4. Jednokanálové metody potlačování šumu. 5. Vícekanálové metody potlačování šumu. 6. Potlačování echa – vznik echa, metody v časové oblasti, DTD detekce. 7. Metody potlačování echa ve frekvenční oblasti. 8. Principy zdrojového kódování zvuku - úvod do psychoakustiky 9. Psychoakustické modely pro kódování zvuku¨ 10. Jednoduché kódování zvuku - PCM, CD. Možné zdroje chyb. 11. Strategie alokace bitů 12. Výstavba percepčního kodéru zvuku 13. Měření kvality kodéru zvuku 14. Standardy kódování zvuku. Informace ke kombinované nebo distanční formě Rozsah konzultací (soustředění) hodin za týden Rozsah a obsahové zaměření individuálních prací studentů a způsob kontroly

Studijní literatura a studijní pomůcky 1. Bosi, M., Goldberg, R.E.: Introduction to Audio Digital Coding and Standards, Springer 2002 2. Kahrs, M., Brandenburg, K.: Applications of Digital Signal Processing to Audio and Acoustics, Kluwer Academic Publishers 1998 3. Vaseghi, S.: Advanced Digital Signal Processing and Noise Reduction, Wiley, 2009


Laboratoř zpracování signálu a komunikací (M-CSL – Communications and Signal Processing Laboratory) povinný (CSP) doporučený ročník / semestr 1/2 14 týdnů hod. za týden 0+2c kreditů 2 z

Forma výuky

pc semináře

Vyučující prof. Ing. Jan Sýkora, CSc., Dr. Lukáš Kencl Stručná anotace předmětu Jedná se společnou laboratoř prakticky spojující teoretické znalosti získané v předmětech M-WDC (Bezdrátové digitální komunikace), M-NOP (Optimalizace sítí) a M-CDC (Kódování v digitálních komunikacích) a rovněž implicitně v tom obsažené zpracování stochatických signálů. Demonstruje jak tyto oblasti dohromady umožňují návrh komplexního funkčního systému. Studenti v kurzu navrhnou soubor dílčích funkčních bloků využívající dílčí znalostí z výše uvedených předmětů, které v závěru umožní konstrukci komplexního demonstračního systému pro digitální zpracování signálu a komunikace. Laboratoř užívá počítačové simulace (např. Matlab) k praktickému ověření funkčnosti a vlastností systému. Zároveň ukazujeme jak mohou být použité rozličné CAD a matematické SW balíky k návrhu systému. Laboratoř je organizována flexibilně kombinací malých projektů, komplexních demonstrací, samostatné domácí práce studentů navázané na SW laboratoře a diskuse výsledků. Laboratoř je organizována blokovou formou (0+4) v týdnech 814. To umožní v asociovaných přednáškách dostatečně rozvinout teorii. 8. Adaptivní modulace a kódování – water-filling, channel inversion 9. Tx/Rx pre-processing (beam-forming, MRC, rake), Interferenční kanál (IFC alignment) 10. Power law: traffic generation 11. Multiplexování kanálů 12. Lookup, classifier or pattern-matching engine 13. Space-Time Coded system 14. Turbo a LDPC kodér a iterativní dekódování Informace ke kombinované nebo distanční formě Rozsah konzultací (soustředění) hodin za týden Rozsah a obsahové zaměření individuálních prací studentů a způsob kontroly

Studijní literatura a studijní pomůcky


Zpracování a kódování video signálů (M-VPS – Video processing and source coding) povinný (CSP) doporučený ročník / semestr 2/3 14 týdnů hod. za týden 4+0 kreditů 5 z, zk

Forma výuky

přednášky

Vyučující prof. Ing. Pavel Zahradník, CSc. Stručná anotace předmětu Cílem předmětu je představit základy zpracování a zdrojového kódování obrazu a video signálů. 1. Pořizování obrazu, vzorkování spojitého obrazu 2. Kvantizace obrazu, reprezentace barevného obrazu 3. Základní operace, ekvalizace histogramu, redukce šumu 4. Transformace obrazu, unitární transformace, Karhunen–Loeveho transformace 5. Škálování a wavelety 6. Dvourozměrná DWT, kompaktnost energie signálu 7. Bezeztrátové kódování, Huffmanovo, aritmetické, kódování Golomb–Rice, kódování délkou běhu, prediktivní 8. Komprese obrazu v transformované oblasti 9. Základní myšlenky transformačního kódování, kódovací zisk, transformační kodér 10. Komprese JPEG, komprese barevného obrazu 11. Blokování , komprese obrazu ve vlnkové oblasti, JPEG2000 12. Návrh DWT kodéru, kódování Zero-Tree 13. Základy video komprese, blokově orientované metody, detekce a kompenzace pohybu 14. Kódování video signálů, komprese MPEG and H.26x, komprese stereo obrazu

Informace ke kombinované nebo distanční formě Rozsah konzultací (soustředění) hodin za týden Rozsah a obsahové zaměření individuálních prací studentů a způsob kontroly

Studijní literatura a studijní pomůcky 1. Iain E. Richardson, Video Codec Design: -Developing Image and Video Compression Systems, John Wiley & Sons, 2002. 2. Ya-Qin Zhang, Jörn Ostermann, Video processing and communications, Prentice Hall, 2002. 3. John W. Woods, Multidimensional Signal, Image, and Video Processing and Coding, AP, 2011.


Rádiové systémy (M-RSY – Radio Systems) povinný (CSP) doporučený ročník / semestr 14 týdnů hod. za týden 4+0 kreditů 5 z, zk

Forma výuky

2/3

přednášky

Vyučující prof. Ing. František Vejražka, CSc., Ing. Pavel Šedivý Stručná anotace předmětu Základní principy, teorie, popis, realizace a parametry rádiových systémů. Výklad zaměřen především na radar a systémy určování polohy. 1. Rádiové systémy a jejich charakteristiky. Síla signálu a citlivost, směrové charakteristiky antén. Speciální systémy, systémy navigační a radar. Metody určování polohy: AOA, TOA, TDOA. Kmitočtová pásma. 2. Družicové systémy I – principy a metody. Přesnost, DOP. Potlačení ionosférické refrakce. Základní schéma přijímače. 3. Družicové systémy II - systém GPS. Konstelace družic, parametry systému, dálkoměrný signál. Navigační zpráva a její kódování. Služby. Moderniozace systému. Družice bloků IIR - M, IIF a III. 4. Družicové systémy III - systém GLONASS. Konstelace družic, parametry systému, navigační zpráva. 5. Družicové systémy IV - systém Galileo. Konstelace družic, parametry systému, struktura signálu, kmitočty, modulace BOC, AltBOC a CBOC. Služby. Podpůrné a asistované systémy - SBAS, EGNOS, QZSS. Systém BEIDOU/COMPASS. 6. Zaměřování, ADF a NDB majáky. Low Jack (Lojack). Systém VOR, podstata systému, maják, přijímač, indikace a využití pro pilotáž. Maják DVOR. 7. Mření vzdálenosti, systém DME – princip, maják a přijímač. Rádiový výškoměr. Systémy ILS, MLS, GLS. Hyperbolické systémy - LORAN C, eLORAN. 8. Radar a jeho principy, hlavní parametry. Kmitočtová pásma. Primární a sekundární radar. 9. Radarové signály a jejich časování. Funkce neurčitosti a komprese signálů. 10. Radarová rovnice. Odrazivost cílů, efektivní odrazná plocha. Šíření radarových signálů. MTI. 11. Aktivní radar. Struktura a funkce jednotlivých bloků radaru. Blok přijímače a vysílače. 12. Vysílač radaru a jeho návrh. Anténa a její vlastnosti. Vysokofrekvenční obvody. 13. Primární, sekundární a terciární zpracování radarových signálů. Dopplerovská detekce a zpracování. 14. Sekundární přehledový radar, princip, struktura signálů. Pasivní radary, principy, signály, určení polohy cíle a přesnost. Informace ke kombinované nebo distanční formě Rozsah konzultací (soustředění) hodin za týden Rozsah a obsahové zaměření individuálních prací studentů a způsob kontroly

Studijní literatura a studijní pomůcky 1. Bezoušek, P. – Šedivý, P.: Radarová technika. Praha, ČVUT 2004 2. Hrdina, Z. – Pánek, P. – Vejražka, F.: Rádiové určování polohy (Družicový systém GPS). Praha, ČVUT 1995. 3. Kayton, M., Fried, W. R.: Avionics Navigation Systems: New York, Wiley 1996 4. Misra, P., Enge, P.: Global Positioning System. Ganga-Jamuna Press 2004. 5. Kaplan, E.D. – Hegarty, Ch.: Understanding GPS: Principles and Applications, Second Edition. Artech House 2006.


Laboratoř zpracování audio-video signálů (M-AVL – Audio-Video Processing Lab) povinný (CSP) doporučený ročník / semestr 2/3 14 týdnů hod. za týden 0+2c kreditů 2 z

Forma výuky

pc semináře

Vyučující prof. Ing. Pavel Zahradník, CSc., doc. Petr Pollák, Dr. Ing. Libor Husník Stručná anotace předmětu Předmět navazuje na teoretické základy získané v předmětech Zpracování a kódování audio signálů (M-APS) a Zpracování a kódování video signálů (M-VPS), obecně také v předmětu Číslicové zpracování signálů (B-DSP). Cílem předmětu je praktické procvičení základních algoritmů zpracování zvukových signálů (hudebních a řečových) a obrázků resp. audio/video signálů. Jednotlivé úlohy budou realizovány v programovém systému MATLAB. 1. Vzorkování audio signálů, nástroje v MATLABu, nahrávání řečových signálů 2. Základní charakteristiky řečového signálu, měření kvality řeči 3. Detektory řeči s heuristickým prahováním (energetické, kepstrální, koherenční) 4. Jednokanálové metody zvýrazňování řeči (spektrální odečítání, Wienerova filtrace) 5. Algoritmy potlačování echa (LMS algoritmus, DTD detekce) 6. Analýza metod psychoakustické optimalizace zvukových signálů (dithering, noiseshaping) 7. Noiseshaping vyšších řádů, sigma-delta modulace 8. Vzorkování a převzorkování obrazu , kvantizace obrazu, reprezentace barevného obrazu 9. Bodové operace, ekvalizace histogramu, transformace obrazu, redukce šumu 10. Dvourozměrná FFT, dvourozměrná DWT 11. Kódování, bezeztrátové, Huffmanovo, aritmetické, délkou běhu, prediktivní 12. Karhunen–Loeveho transformace, diskrétní kosínová transformace 13. Blokování , deblokační filtry 14. Odhad pohybu, kompenzace pohybu Informace ke kombinované nebo distanční formě Rozsah konzultací (soustředění) hodin za týden Rozsah a obsahové zaměření individuálních prací studentů a způsob kontroly

Studijní literatura a studijní pomůcky 1. McLoughlin. Applied Speech and Audio Processing: With Matlab Examples. Cambridge University Press, 2009. 2. K. S. Thyagarajan, Still Image and Video Compression with MATLAB, Wiley, 2011. 3. Kahrs, M., Brandenburg, K.: Applications of Digital Signal Processing to Audio and Acoustics. Boston: Kluwer Academic Publishers. 1998


ČVUT v Praze FEL Otevřené Elektronické Systémy (Open Electronic Systems) Vysokofrekvenční a digitální technika (RF and DSP engineering) prof. Ing. Jan Sýkora, CSc. prof. Ing. Zbyněk Škvor, CSc.

Garant studijního programu Garant studijního oboru Místo uskutečňování studijního oboru Zaměření na přípravu k výkonu ne regulovaného povolání Charakteristika studijního oboru (studijního programu) Magisterský program OES předpokládá na svém vstupu absolventa s širokými teoretickými znalostmi, na kterých lze pohodlně stavět profesní specializační předměty. Stále si zachovává vysokou univerzálnost. Obory jsou děleny nikoliv podle výsledného technického produktu, ale podle teoretických a dovednostních nástrojů, které si absolvent osvojí. Tato metodika přesně odpovídá profilu absolventa vyžadovaného pro vývojové a výzkumné týmy, a pro nadnárodní společnosti vyvíjející technologicky a algoritmicky špičkové výrobky. Absolvent je seznámen se současným stavem (state-of-the-art) vědy a techniky v oboru. Má zažitý návyk pracovat se zdroji odborných informací. Je připraven k doktorskému studiu. Program se dělí na obory (Professional Tracks). • Obory (Professional Tracks) - definované povinnými předměty oboru. Tvoří 50% náplně semestrů 1-3. o CSP „Communications and signal processing“ o RDE „RF and DSP engineering“ o SSS „Solid State Systems“ • Volitelné předměty o zbylý prostor mimo povinné předměty oboru tvoří volitelné předměty z aktuální nabídky předmětů programů FEL (http://www.fel.cvut.cz/cz/education/bk/prehled.html), či nově vzniklé. o Je definována sada doporučených volitelných předmětů. • “Minor” obor o pokud student absolvuje alespoň 3 předměty (15 kreditů) z jiného oboru programu OES, je mu to zpětně uznáno jako minor. • Humanitní a Soft-Skills předměty o Volitelné z aktuální nabídky předmětů programů FEL (http://www.fel.cvut.cz/cz/education/bk/prehled.html) o celkem požadovány 4 kredity během studia Podobně jako u BSP, tento program nekonkuruje, ale doplňuje portfolio studijních programů. Neklade si za cíl pokrýt každou jednotlivou drobnou specializaci nebo poskytnout vyčerpávající encyklopedický přehled všeho, co obsahují elektronické systémy (zde si mohou studenti doplnit studium ze stávajících programů). OES se zaměřuje pouze na ty oblasti, které jsou tvořeny dostatečně nosnými a nadčasovými teoriemi, a které tak jsou půdou k výchově skutečně špičkových samostatných a o hluboké teoretické znalosti se opírající absolventy. OES se snaží připravit generaci inženýrů, vývojářů a vědců, kteří budou schopni konkurence v prostředí ekonomiky postavené na technické jedinečnosti výrobků. Profil absolventa studijního oboru (studijního programu) & cíle studia „RF and DSP engineering“. Obor připravuje absolventy pro návrh hardwaru elektronických systémů (analogových i digitálních) pokrývající široký rozsah technologií a kmitočtů, od základního pásma až po milimetrové vlny. Absolvent oboru získá během studia hluboké vědomosti, dovednosti a návyky potřebné pro výzkum a vývoj vysokofrekvenčních systémů, obvodů a jejich prvků. Je schopen analýzy problémů a jejich samostatného tvůrčího řešení za použití soudobých prostředků. Nalezne uplatnění v R&D odděleních firem vyvíjejících elektronické obvody a systémy, zejména pak komunikační, radiolokační, navigační, měřicí a telemetrické. Charakteristika změn od předchozí akreditace (v případě prodloužení platnosti akreditace) Prostorové zabezpečení studijního programu Budova ve vlastnictví VŠ ano Budova v nájmu – doba platnosti nájmu


OES-‐courses V2.0.0 (10.10.2012) MSP -‐ RF and DSP engineering (RDE) sem/hod 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 MSP1 RF Blocks Technology Optical & THz RF&Optical Technique Engineering Lab M-‐RFB M-‐OTT M-‐ROL 6+0 7 z,zk 2+0 3 z,zk 0+4L 5z MSP2 Antennas & EMC Microproc. & Microcomp. CAD & Numerical Methods in RF Eng. M-‐AEC (~A2M17AEK)M-‐MAM (~A2M99MAM) M-‐CAD 3+1s 5 z,zk 4+2c 7 z,zk 2+0 3 kz MSP3 Wireless Ch. & Propagation Architectures of Rx/Tx systems Radio Systems Measurement Lab M-‐WCP (~A2M17PDS)M-‐ART M-‐RML (ART/WCP/AEC) 4+0 5 z,zk 4+0 5 z,zk 0+4L 5z MSP4 DP -‐ Thesis M-‐DP 0+20 25 z

(=) (~) (*)

17

18

19

20

21

22

23

24

25

celkem 4 kredity kdykoliv behem MSP InvLect/SpecTop/Proj-‐Block M-‐*** 4+0 *** InvLect/SpecTop/Proj-‐Block M-‐*** 4+0 ***


Nazev predmetu CODE (equiv) rozsah ECTS zakonceni rozsah= prednaska + (s)seminar/(c)computer/(L)lab Professional Track (PT) -‐ major Professional Track (PT) -‐ minor Optional (O) Humanities & Soft Skills Common Lab doporucene volitelne predmety

MSP MSP MSP

26




ČVUT v Praze FEL Otevřené Elektronické Systémy (Open Electronic Systems) Vysokofrekvenční a digitální technika (RDE – RF and DSP Engineering)

Název předmětu RF funční bloky (M-RFB – RF – Blocks Technology) Optické a THz techniky (M-OTT – Optical & THz Techniques) Laboratoře RF a Optiky (M-ROL – RF and Optical Engineering Lab) Antény a elektromagnetická kompatibilita (M-AEC – Antennas and EMC) Mikroprocesory a mikropočítače (M-MAM - Microprocessors & Microcomputers) CAD a numerické metody v RF návrhu (M-CAD – CAD & Numerical Methods in RF Eng.) Bezdrátové kanály a šíření vln (M-WCP – Wireless Channels & Propagation) Architektury přijímačů a vysílačů (M-ART – Architectures of Rx/Tx Systems) Laboratoř měření rádiových systémů (M-RML – Radio Systems Measurement Lab)

rozsah


přednášející

dop. roč.

6+0

z, zk

P

prof. Hoffmann

1/1

2+0

z, zk

P

doc. Zvánovec

1/1

0+4L

z

P

1/1

3+1s

z, zk

P

prof. Hoffmann, doc. Zvánovec prof. Mazánek

4+2c

z, zk

P

doc. Skalický

1/2

2+0

kz

P

doc. Dobeš, prof. Škvor

1/2

4+0

z, zk

P

prof. Pechač

2/3

4+0

z, zk

P

2/3

0+4L

z

P

doc. Kovář, Ing. Matějka prof. Mazánek, prof. Pechač, doc. Kovář, Ing. Matějka

1/2

2/3

Obsah a rozsah SZZk 1. Principy, funkce, návrh a měření pasivních vysokofrekvenčních a mikrovlnných obvodů. (M-RFB) 2. Principy, funkce, návrh a měření aktivních vysokofrekvenčních a mikrovlnných obvodů. (M-RFB) 3. Generace a detekce THz vln, Gaussovské svazky, interakce THz vln s prostředím. (M-OTT) 4. Optické zdroje a detektory, nelineární vláknová optika, vláknové a svazkové senzory. (M-OTT) 5. Principy vyzařování a metody řešení vyzařujících elektromagnetických struktur (základní matematická formulace, zdrojové funkce, zářivé vektory, charakteristické módy). (M-AEC) 6. Základní anténní struktury a jejich soustavy – řady (rezonanční, s postupnou vlnou, liniové, smyčky, plošné, trychtýře, log-per antény, štěrbiny, šroubovice, reflektorové antény, čočky). (M-AEC) 7. Architektury universálních, signálových a jednočipových procesorů, trendy, typy a uspořádání pamětí, sběrnice. Adresový a vstupně/výstupní prostor, připojení pamětí, časové parametry, stránkování a přepínání pamětí, rekonfigurace systému za běhu. Interní periferie, připojení vnějších periferií, rozšíření V/V prostoru paralelními, sériovými a programovatelnými obvody. Přístrojové a komunikační sběrnice, multiprocesorová komunikace. (MMAM) 8. Programování procesoru, strojový kód, assembler, vyšší jazyky, fáze zpracování instrukce, cache, inicializace procesoru, přerušovací systém, pipeline. Programovací metody, synchronizace procesů a vláken, programování multiprocesorových systémů, paralelizace programu pro procesory VLIW. (M-MAM) 9. Metody numerického řešení elektromagnetického pole (FDTD, FEM, MoM), řešení implicitních soustav nelineárních algebrodiferenciálních rovnic. Mono- a více-kriteriální optimalizace prvků a obvodů. (M-CAD) 10. Gummel-Poonův model bipolárního tranzistoru. Základní principy charakterizace MOSFET: semiempirický model, modely EKV a BSIM. Modelování bipolárních a unipolárních výkonových struktur. Charakterizace mikrovlnných tranzistorů, kmitočtová disperze parametrů. (M-CAD) 11. Fyzikální mechanizmy šíření rádiových vln v atmosféře - atmosférická refrakce, odraz, rozptyl, refrakce, difrakce, disperze, přízemní povrchová vlna, prostorová vlna, troposférická a ionosférická vlna. (M-WCP) 12. Principy návrhu základních typů rádiových spojů - pozemní směrový spoj, pozemní mobilní spoje, spoje v pásmech LF/MF a HF, družicové pevné a mobilní spoje. (M-WCP) 13. Základní stavební bloky vysílačů a přijímačů - filtry, syntéza kmitočtů, kmitočtová konverze, AD/DA převod, DDC, DUC, systémy s více vzorkovacími rychlostmi. (M-ART) 14. Architektura rádiových přijímačů, návrh a optimalizace přijímačů, šum v přijímači, kaskádní syntéza, parametry přijímačů. Výkonové zesilovače, parametry vysílačů. (M-ART) Požadavky na přijímací řízení Absolvování bakalářského studijního programu Otevřené Elektronické Systémy (Open Electronic Systems) nebo znalosti v rozsahu SZZk OES-BSP s důrazem na předměty relevantní k zvolenému magisterskému studijnímu oboru. Další povinnosti / odborná praxe

Návrh témat prací a obhájené práce Ukázková zadání diplomových prací Analýza pole v okolí diskontinuity ve vlnovodu Proveďte analýzu elektromagnetického pole v kovovém vlnovodu obdélníkového průřezu, do kterého je zasunut kovový válcový kolík. Sestavte program, který provede numerickou analýzu elmg. pole v tomto vlnovodu a dokáže určit vliv kolíku na amplitudu a fázi procházející i odražené vlny v celém pásmu jednomodového přenosu vlnovodu pro různé průměry a délky kolíku. Oscilátory pro frequency-hopping radar 11 GHz S použitím generátorů DDS (Direct Digital Synthesis) a PLL navrhněte a realizujte sestavu oscilátorů umožňující provoz FH (Frequency Hopping) v pásmu 11 GHz. Sestava bude použita pro konstrukci radarových senzorů pro detekci protipancéřových střel. Zapojení generátorů DDS navrhněte tak, aby bylo možné v přijímači v senzoru provést zpracování přijatých signálů na mezifrekvenci 6,5 MHz. Přesné měření výšky kapaliny Navrhněte a realizujte mikrovlnný interferometrický měřič výšky vodní hladiny, pracující v pásmu X. Rozšířená nejistota měření musí být menší než 0,5 mm pro celý měřicí rozsah 1m a teplotní pásmo 280 až 350 K. Návaznost na předchozí studijní program (podmínky z hlediska příbuznosti oborů)


RF funční bloky (M-RFB – RF – Blocks Technology) povinný (RDE) doporučený ročník / semestr 14 týdnů hod. za týden 6+0 kreditů 7 z, zk

Forma výuky

1/1

přednášky

Vyučující prof. Ing. Karel Hoffmann, CSc. Stručná anotace předmětu Předmět seznamuje s vysokofrekvenčními a mikrovlnnými pasivními obvody v planárních a monolitických strukturách – vedeními, směrovými členy, děliči, filtry, rezonančními obvody a CAD nástroji pro návrh mikrovlnných obvodů. Dále jsou obsahem mikrovlnné diody, tranzistory, bipolární, MESFET a HEMPT, základní parametry zesilovačů, návrh úzkopásmových a širokopásmových a nízkošumových zesilovačů, mikrovlnné diodové a tranzistorové oscilátory, detektory a směšovače, násobiče. Předmět také přehledně pokrývá .problematiku základního mikrovlnného měření. Měření výkonu, skalární analyzátor, spektrální analyzátor, měření šumu, měření frekvence, vektorové měření, měření v časové oblasti. 1. Základní rf. a mikrovlnné veličiny, typy vedení, planární a monolitické technologie, programové nástroje. Planární vedení – symetrické, mikropáskové, štěrbinové koplanární, vázané vedení. 2. Směrové vazební členy – směrová odbočnice z vázaných vedení, příčkové vazební členy, kruhové vazební členy, kombinovaný hybridní člen. 3. Děliče výkonu, odporové, Wilkinsonův, děliče s nestejným dělicím poměrem, mnoha výstupové děliče. Mikrovlnné součástky se soustředěnými parametry. 4. Rezonanční obvody v mikrovlnné integrované technice. Mikrovlnné planární filtry (LC, .s rozloženými parametry, dielektrické, keramické, SAW, YIG). 5. Stabilita dvoubranu. Úzkopásmové a širokopásmové přizpůsobení. 6. Mikrovlnné tranzistory, BJT, HBT, MESFET, HEMPT, mikrovlnné diody, Schottky, varaktory, SRD, PIN, tunelové, lavinové, Gunnovy. 7. Tranzistorové zesilovače, návrh s absolutně stabilním a podmíněně stabilním tranzistorem, nízkošumové, širokopásmové, balanční, zpětnovazební, s postupnou vlnou, výkonové, třídy A, B, C, D, E, F, nelineární zkreslení. 8. Oscilátory, diodové, tranzistorové, aktivní rezonanční obvody, dvoubranový návrh. 9. Směšovače, jednodiodový směšovač, balanční směšovač, tranzistorový směšovač. 10. Frekvenční násobiče, varistorové násobiče, varaktorové násobiče na barierové kapacitě, SRD násobiče, tranzistorové násobiče. 11. Základní měřené parametry vf. obvodů ve frekvenční a časové oblasti, důležitost impedančního přizpůsobení. Základní odlišnosti od nf. měření Skalární analyzátor, detektory a směrové můstky, blokové schéma zapojení, měření odrazů a přenosů, kalibrace a chyby měření, použití AM. Měření výkonu. 12. Spektrální analyzátor, vnitřní zapojení a hlavní parametry, měření nelineárních parametrů, způsob popisu nelineárního chování VF obvodů, buzení nelineárních obvodů při výpočtech a měření, Nelineární produkty 2. a 3. řádu, Měření bodů -1dB komprese, měření vyšších harmonických, IP2, IP3, měření IM produktů. Měření frekvence, mikrovlnné čítače. 13. Měření šumového čísla a šumové teploty, Definice F, Te, šumové číslo imp. přizpůsobených pasivních obvodů, princip měření F, definice Y, základní šumové zdroje, definice ENR, Friisův vztah, měření DSB, SSB 14. Vektorové měření s-parametrů, základní principy vektorového měření s-parametrů, měření jednobranů, dvoubranů a vícebranů, chyby měření, kalibrační metody. Měření v časové oblasti. Informace ke kombinované nebo distanční formě Rozsah konzultací (soustředění) hodin za týden Rozsah a obsahové zaměření individuálních prací studentů a způsob kontroly Studijní literatura a studijní pomůcky 1. Thomas H. Lee, Planar Microwave Engineering,Cambridge University Press 2. George D. Vendelin, Anthony M. Pavio, Ulrich L. Rohde, Microwave Circuit Design Using Linear and Nonlinear Techniques, John Willey 3. G. H. Bryant, Principles of Microwave Measurements, IEE Electrical Measurement Series 5, Peter Peregrinus 4. K. Hoffmann, Planární mikrovlnné obvody, skriptum ČVUT FEL 5. K. Hoffmann, P. Hudec, V. Sokol, Aktivní mikrovlnné obvody, skriptum ČVUT FEL


Optické a THz techniky (M-OTT – Optical & THz Techniques) povinný (RDE) doporučený ročník / semestr 14 týdnů hod. za týden 2+0 kreditů 3 z, zk

Forma výuky

1/1

přednášky

Vyučující doc. Ing. Stanislav Zvánovec, Ph.D. Stručná anotace předmětu Hlavním cílem předmětu je seznámit studenty jak se společnými, tak i specifickými přístupy návrhu optických a terahertzových systémů. Seznámí se se základy milimetrových a submilimetrových vln a vztahem submilimetrové a optické techniky. Obsahem budou jak základní teoretické principy a specifické přístupy k řešení jednotlivých komponent (vysílače, detektory, pokročilé technologie atd.), tak i analytické postupy řešení interakcí vln či metodiky měření v THz a optické oblasti. 1. Techniky terahertzových vln - přehled 2. Gaussovské svazky 3. Šíření THz vln a jejich interakce s prostředím 4. Generace a detekce THz vln 5. THz spektroskopie a pokročilé měřicí metody 6. Bezdrátové komunikační systémy 7. Planární a vláknová optika 8. Optické zdroje a detektory, lasery, generace krátkých optických pulzů 9. Nelineární vláknová optika 10. Měření optických systémů 11. Speciální vláknové a svazkové senzory 12. Struktury fotonického zpracování 13. Holografie 14. Trendy v THz a optické oblasti Informace ke kombinované nebo distanční formě Rozsah konzultací (soustředění) hodin za týden Rozsah a obsahové zaměření individuálních prací studentů a způsob kontroly

Studijní literatura a studijní pomůcky 1. P. F. Goldsmith, Quasioptical systems: Gaussian beam quasioptical propagation and applications. Piscataway, NJ: IEEE Press, 1998. 2. O. Bouchet, Free-space optics : propagation and communication. London ; Newport Beach, CA: ISTE, 2006. 3. G. P. Agrawal, Nonlinear fiber optics, 4th ed. Amsterdam ; Boston: Elsevier / Academic Press, 2007.


Laboratoře RF a Optiky (M-ROL – RF and Optical Engineering Lab) povinný (RDE) doporučený ročník / semestr 14 týdnů hod. za týden 0+4L kreditů 5 z

Forma výuky

1/1

laboratoř

Vyučující prof. Karel Hoffmann, doc. Ing. Stanislav Zvánovec, Ph.D. Stručná anotace předmětu Kombinované laboratoře pro podporu předmětů RF bloky a Optické a THz techniky. Hlavním cílem je rozvinout praktické dovednosti při návrhu mikrovlnných a optických komponent a seznámit studenty s rf., mikrovlnnými a optickými obvody realizovanými v planárních, vláknových či monolitických strukturách. Laboratoře mimo jiné zahrnují měření interakcí Gaussovských svazků, přenosových parametrů optických komponent, nelineárních optických jevů atd. 1. RF bloky a. Microwave Office software b. Skalární analyzátor c. Měření základních mikrovlnných posivních komponent, výkonových děličů, vazebních členů, filtrů, rezonátorů d. Spektrální analyzátor e. Měření zesilovačů, oscilátorů, směšovačů, násobičů f. Měření šumového čísla a šumových parametrů g. Vektorový analyzátor, měření s-parametrů 2. Optické bloky a. Měření Gaussovských svazků b. Holografie, spektroskopická měření c. Vývoj optického vlánkového senzoru I. d. Vývoj optického vlánkového senzoru II. e. Nelineární optika I. f. Nelineární optika II. g. Vývoj vláknového laseru; vyhodnocení projektů Informace ke kombinované nebo distanční formě Rozsah konzultací (soustředění) hodin za týden Rozsah a obsahové zaměření individuálních prací studentů a způsob kontroly

Studijní literatura a studijní pomůcky 1. E. Bailey, Microwave Measurement. Peter Peregrinus, London 1985 2. G.H. Bryant, Principles of Microwave Measurements. IEE Electrical Meas. 5, Peter Peregrinus Ltd., London 1997 3. G. P. Agrawal, Nonlinear fiber optics, 4th ed. Amsterdam ; Boston: Elsevier / Academic Press, 2007. 4. R. Hui, M. S. O'Sullivan, Fiber optic measurement techniques. Amsterdam ; London: Elsevier/Academic Press, 2009.


Antény a elektromagnetická kompatibilita (M-AEC – Antennas and EMC) povinný (RDE) doporučený ročník / semestr 1/2 14 týdnů hod. za týden 3+1s kreditů 5 z, zk

Forma výuky

přednášky, semináře

Vyučující prof. Ing. Miloš Mazánek, CSc. Stručná anotace předmětu Student se na základě matematického a fyzikálního popisu seznámí s principy a funkcí vyzařujících struktur, seznámí se s analytickým modelem, softwarovou simulací, projde až po konkrétní návrh základních struktur - liniových, plošných a reflektorových antén, anténních čoček, jejich soustav i radomů. Získá zkušenosti s anténní měřicí technikou včetně praktických měření ve specializované anténní laboratoři. Seznámí se rovněž se základní problematikou elektromagnetické kompatibility, jak kvalitativně tak i kvantitativně, s fyzikální podstatou rušení a jeho přenosu i s možnostmi odstranění nežádoucích jevů a metodami měření rušivého vyzařování i odolnosti zařízení, kritérii a standardy. 1. Maxwelovy rovnice, potenciály elmag. polí, formulace rovnice pro vyzařování zdrojů 2. Zářivé vektory, vliv rozložení zdrojů, fyzikální limity a kritéria vyzařování elmag struktur 3. Reciprocita, dualita, komplementarita, parametry antén. 4. Momentová metoda v řešení liniových struktur, teorie charakteristických módů 5. Liniové antény, proudové rozložení, charakteristiky, drátové dipóly a smyčky 6. Anténní řady a soustavy – obecná teorie řad a syntéza anténní charakteristiky 7. Štěrbinové antény, mikropáskové antény – patch antény, fraktálové antény 8. Řešení antén geometrickou optikou, plošné vyzařující struktury, trychtýřové antény 9. Reflektorové antény, anténní soustavy s více reflektory, anténní čočky a radomy 10. Frekvenčně širokopásmové antény, šroubovice, spirály, logaritmicko-periodické anténay 11. Konstrukce a technologie jednotlivých typů antén pro daná pásma a služby 12. Elektromagnetická interference, přenos rušení, druhy vazeb, odrušovací prvky, testování 13. Elektromagnetické stínění a jeho účinnost, složky útlumu stínění 14. Elektromagnetická odolnost a její testování Informace ke kombinované nebo distanční formě Rozsah konzultací (soustředění) hodin za týden Rozsah a obsahové zaměření individuálních prací studentů a způsob kontroly

Studijní literatura a studijní pomůcky 1. R. F. Harrington: Time-Harmonic Electromag. Fields. John Wiley and Sons,Inc., New York, 2001 2. M. N. O. Sadiku: Numerical Techniques in Electromagnetics with MATLAB.CRC Press, Taylor and Francis Group, New York, 2009 3. R. Garg: Analytical and Computational Methods in Electromag.. Artech House, London, 2008 4. N. Ida: Endineering Electromagnetics. Springer, USA, 2003 5. J. D. Kraus, D. A. Fleisch: Electromagnetics with Applications. McGraw-Hill Comp., NY, 1999 6. Balanis,A.,C.: Antenna Theory. John Wiley and Sons, Inc., New York, 2002 7. Paul,R.C.: Introduction to Electromagnetic Compatibility, John Wiley and Sons, NY, 1992 8. Svačina,J.: Elektromagnetická kompatibilita, VUTIUM 2001 9. Mazánek, M., Pechač, P., Vokurka, J.: Antény a šíření elektromag. skripta ČVUT, Praha 2007


Mikroprocesory a mikropočítače Microcomputers) povinný (RDE) 14 týdnů hod. za týden 4+2c z, zk

(M-MAM

–

Microprocessors

doporučený ročník / semestr kreditů 7 Forma výuky

&

1/2

přednášky, pc. sem.

Vyučující doc. Ing. Petr Skalický, CSc. Stručná anotace předmětu Cílem předmětu je seznámit studenty s vlastnostmi mikroprocesorových systémů, naučit je používat interní periferie procesoru, připojit externí obvody ke sběrnici procesoru a realizovat rozšíření paměťového nebo vstupně/výstupního prostoru. Naučit studenty vytvořit jednoduché programy v jazyce symbolických adres, v jazyce C a kombinaci obou jazyků. Po absolvování předmětu by měl student umět navrhnout a zrealizovat jednodušší mikroprocesorový systém včetně připojení nezbytných periferií a realizace potřebného programového vybavení. 1. Obvodový řadič a jeho transformace na mikroprogramovatelný řadič, vznik adresového registru, programového čítače a registru mikroprogramu (zásobníku). Rozdíl mezi řadičem a mikroprocesorem. 2. Algoritmus mikroprocesoru a jeho komunikace s pamětmi a periferiemi. Uložení programu v programové paměti. Architektura klasického mikropočítače a jeho součásti (CPU, zápisníková paměť, ALU, dekodér instrukcí, řadič), paměť programu a dat, zásobník, vstupy a výstupy, přerušovací systém a sběrnice. 3. Vývoj a základní struktury mikroprocesorového systému, CISC, RISC, rozdělení procesorů. Architektury universálních, signálových (běžných i VLIW) a jednočipových procesorů. Uspořádání pamětí, přístup do adresových prostorů, šířka instrukční a datové sběrnice, ALU a registrů (střadače). 4. Používané paměti (volatelní a nevolatelní, ROM, RAM, RAM se zálohováním, EPROM, EEPROM, Flash, FRAM, PRAM), dynamické paměti a jejich časování a vlastnosti. Dvoufázový a čtyřfázový přístup procesoru k pamětem. Omezení doby přístupu do paměti. Vícekanálové paměti. 5. Programování procesoru, strojový kód (mikroinstrukce), asembler, asembler s aritmetickou knihovnou, kompilované jazyky (jazyk C, atd.), interpretované a multiplatformní jazyky (Java, atd.). 6. Fáze zpracování instrukce, zvyšování výpočetního výkonu procesorů, pipeline, výkonnost procesoru, cache. Principy SISD, SIMD, MIMD. Architektura super skalár. Rozklad do mikroinstrukcí. 7. Adresový a vstupně/výstupní prostor procesoru, připojení pamětí, časové parametry, přepínání pamětí, rekonfigurace systému za běhu, připojení programové a datové paměti převyšující přímý adresový prostor procesoru. 8. Připojení vnějších periferií, rozšíření vstupně/výstupního prostoru paralelními i sériovými obvody, připojení klávesnic a displejů. 9. Interní periferie jednočipových a signálových procesorů (obvody nulování, čítače/časovače, "watchdog", záchytný a komparační systém, PCA, PWM, A/D a D/A převodníky) 10. Přístrojové sběrnice (SPI, I2C, MicroWire, 1-Wire, CAN) 11. Komunikační sběrnice RS422, RS485, multiprocesorová komunikace 12. Synchronní a asynchronní sériová rozhraní, RS232, USB, IEEE-1394, PCI-e. Sběrnice pro vysoké datové toky. 13. Vývojové prostředky pro vývoj zařízení s mikroprocesorem (monitor, RTOS, multitasking), programování v reálném čase, stavové, událostní a modulární. Problematika přerušovacího systému, úlohy s velkým počtem přerušení. 14. Synchronizace procesů a vláken (semafor, kritická sekce, mutex), programování multiprocesorových systémů, paralelizace programu pro procesory s větším počtem aritmetických jednotek (softwarový pipeline). Predikce skoků a smyček, spekulativní vykonání, řízení spotřeby, dynamické řízení frekvence, zapínání jader Informace ke kombinované nebo distanční formě Rozsah konzultací (soustředění) hodin za týden Rozsah a obsahové zaměření individuálních prací studentů a způsob kontroly

Studijní literatura a studijní pomůcky 1. Lala, K.: Principlesofmodern Digital Design, John Wiley, 2007 2. Navabi, Z.: EmbeddedCore Design withFPGAs, Mc Graf Hill, 2007 3. Hamacher, C. and col.: ComputerOrganization and Embedded Systems, Mc Graf Hill, 2012 4. Predko, M.: Programming and Customizingthe 8051 Microcontroller, Mc Graf Hill, 1999 5. Gadre, D.:Programming and Customizingthe AVR Microcontroller, Mc Graf Hill, 2001 6. Skalický, P.: Mikroprocesory řady 8051, rozšířené vydání, 144 s., BEN, Praha, 2001 7. Skalický P.: Aplikace signálových procesorů, Vydavatelství ČVUT, Praha 2003, str.136 8. Gook M.: Hardwarová rozhraní Průvodce programátora, ComputerPress Brno, 2006, ISBN 80-251-1019-2 9. MessmerH.-P., Dembowski K.: Velká kniha hardware, CP Books, Brno, 2005, ISBN 80-251-0416-8


CAD a numerické metody v RF návrhu (M-CAD – CAD & Numerical Methods in RF Eng.) povinný (RDE) doporučený ročník / semestr 1/2 14 týdnů hod. za týden 2+0 kreditů 3 kz

Forma výuky

přednášky

Vyučující doc. Ing. Josef Dobeš, CSc., prof. Ing. Zbyněk Škvor, CSc. Stručná anotace předmětu Předmět seznámí studenty se základy počítačového návrhu vysokofrekvenčních a mikrovlnných obvodů a systémů. 1. Úvod. Algoritmy, jejich podmíněnost a numerická stabilita. 2. Analýza lineárních obvodů – algoritmy vhodné pro obvody se soustředěnými/rozprostřenými parametry. 3. Citlivostní a toleranční analýza. 4. Metody ve frekvenční oblasti: Konečné diference, konečné prvky, Momentové metody 5. Metody v časové oblasti. FDTD, formulace, konvergence a stabilita, okrajové podmínky, numerická disperse. 6. Harmonická rovnováha a Volterrovy řady. 7. Modelování vf. prvků; model BJT (základní parametry, modifikovaný model Gummel-Poon, kvazisaturační modelování vf. tranzistorů, modelování zpoždění v mikrovlnných prvcích). 8. Modely tranzistorů MOSFET (obecný semiempirický model, základní vlastnosti modelů BSIM a EKV pro submikronové technologie, modely výkonových vf. prvků LDMOS) 9. Modely prvků JFET/MESFET/pHEMT/SiGe, (kmitočtová) disperze jejich parametrů a parametrů modelů vedení 10. Analýza nelineárních obvodů, základní vlastnosti algoritmů řešení systémů nelineárních algebrodiferenciálních rovnic, potlačení divergence. 11. Semisymbolická analýza, výpočet nul a pólů velkých soustav, využití řídkých matic, linearizace, užití Volterrových řad pro návrh směšovače 12. Vícekriteriální optimalizace, využití citlivostní analýzy v časové i frekvenční oblasti k optimalizaci. Šumová analýza s využitím citlivostní analýzy 13. Základy systémového návrhu a optimalizace. 14. Rezerva. Informace ke kombinované nebo distanční formě Rozsah konzultací (soustředění) hodin za týden Rozsah a obsahové zaměření individuálních prací studentů a způsob kontroly

Studijní literatura a studijní pomůcky 1. T.A. Fjedly, T. Ytterdal, M. Shur, Introduction to Device Modeling and Circuit Simulation, John Wiley & Sons, New York 1998. 2. Andrei Vladimirescu, The SPICE Book, Wiley 1993. 3. Y. Cheng and C. Hu, MOSFET Modeling & BSIM3 Users Guide, Kluwer Academic Publishers, Boston 1999. 4. S. Sedra, K. C. Smith: Microelectronic Circuits, Oxford University Press, 5th ed., 2003. 5. J. Dobeš, V. Žalud: Moderní radiotechnika, BEN - technická literatura, Praha 2006.


Bezdrátové kanály a šíření vln (M-WCP – Wireless Channels & Propagation) povinný (RDE) doporučený ročník / semestr 2/3 14 týdnů hod. za týden 4+0 kreditů 5 z, zk

Forma výuky

přednášky

Vyučující prof. Ing. Pavel Pechač, Ph.D. Stručná anotace předmětu Cílem předmětu je seznámit studenta s bezdrátovým přenosovým kanálem v reálném prostředí z hlediska šířená vln pro potřeby plánování pozemních i družicových bezdrátových spojů. Náplň zahrnuje jak hlubší teoretické základy šíření rádiových vln v atmosféře, tak praktické postupy návrhu pozemních i družicových, pevných i mobilních spojů v různých frekvenčních pásmech dle doporučení ITU-R. 1. Základy bezdrátových rádiových spojů, doporučení ITU-R 2. Fyzikální mechanizmy šíření elektromagnetických vln v atmosféře 3. Šíření přízemní prostorové vlny v troposféře 4. Odraz, rozptyl, refrakce, difrakce a disperze vlny v reálných prostředích 5. Pozemní směrové spoje 6. Návrh pozemního směrového spoje 7. Pozemní mobilní spoje 8. Plánování pokrytí pro pozemní mobilní systémy 9. Frekvenční plánování v buňkových sítích 10. Pevné družicové spoje 11. Šíření signálu pro mobilní družicové služby 12. Přízemní povrchová vlna, spoje v pásmu LF/MF 13. Šíření rádiových vln v ionosféře, spoje v pásmu HF 14. Troposférická vlna, softwarové nástroje pro plánování rádiových spojů a sítí Informace ke kombinované nebo distanční formě Rozsah konzultací (soustředění) hodin za týden Rozsah a obsahové zaměření individuálních prací studentů a způsob kontroly

Studijní literatura a studijní pomůcky 1. Barclay L.W., Propagation of Radiowaves, 2nd edition, IEE, 2003. 2. Saunders, S., Aragon-Zavala, A., Antennas and Propagation for Wireless Communication Systems, 2nd Edition, Wiley, 2007. 3. Freeman, R.L., Radio System Design for Telecommunications, 3rd Edition, Wiley, 2007. 4. ITU-R Recommendations – P Series.


Architektury přijímačů a vysílačů (M-ART – Architectures of Rx/Tx Systems) povinný (RDE) doporučený ročník / semestr 2/3 14 týdnů hod. za týden 4+0 kreditů 5 z, zk

Forma výuky

přednášky

Vyučující doc. Dr. Ing. Pavel Kovář, Ing. Štěpán Matějka, Ph.D. Stručná anotace předmětu Předmět seznamuje studenty s problematikou moderní konstrukce rádiových vysílačů a přijímačů. Přednášky poskytují informace o funkci, architektuře a parametrech vysílačů a přijímačů. Absolvováním tohoto předmětu by studenti měli získat znalosti potřebné pro návrh, vývoj a testování rádiových vysílačů a přijímačů. 1. Základní stavební bloky vysílačů a přijímačů – přehled. Filtry: technologie (LC, keramické, SAW, krystalové, dielektrické, …, YIG), parametry; polyfázové filtry, přeladitelné filtry, … 2. Syntéza kmitočtů: parametry oscilátorů (spektrální čistota, fázový šum, stabilita kmitočtu, …), syntezátory s celočíselným/neceločíselným dělicím poměrem, tvarování fázového šumu, nežádoucí produkty, DDS/NCO spektrální čistota. 3. Kmitočtová konverze, intermodulace na směšovači, reciproké směšování a postranní příjmy; speciality (IRM, kvadraturní modulátory/demodulátory). 4. DAC/ADC – technologie vs. ENOB/FS, SFDR, jitter vzorkovacího signálu a jeho vliv na šumové poměry na výstupu AD převodníku. RF, IF, BB vzorkování. 5. Šum v přijímači: vnější a vnitřní šumy, šumová teplota, provozní/standardní šumový činitel/šumové číslo, šumová šířka pásma, míra šumu, jakostní číslo, šumové napětí/šumový proud vs. šumové číslo. 6. Kaskádní syntéza: odvození šumové teploty, zisku, IPx. Dynamický rozsah, dynamický rozsah bez produktů třetího řádu. 7. Parametry přijímačů – citlivost, selektivita, postranní příjmy, intermodulační odolnost, parazitní vyzařování přijímače. S/N, C/N, BER: definice a měření. 8. Architektura rádiových přijímačů – přijímač s přímým zesílením, (super-)regenerační přijímač, reflexní přijímač, superheterodynní přijímač s jedním a vícenásobným směšováním, přijímač s přímou konverzí do základního pásma, přijímač s nízkou mf., přijímač se širokopásmovou mf. 9. Návrh a optimalizace přijímačů (kmitočtový a úrovňový plán, AGC ). 10. Bloky číslicového zpracování signálu za/před modulátorem/demodulátorem. DUC, DDC – provedení, systémy s více vzorkovacími rychlostmi. 11. Hardwarové rádio, softwarově definované rádio, adaptivní rádio, kognitivní rádio, „inteligentní“ rádio. 12. Nelineární obvody – jednotónový test (bod komprese), dvojtónový test (body zahrazení), multitónový test (A/ACPR), vliv nelineárních systémů na pásmově omezený signál, dynamický rozsah. 13. Výkonové zesilovače (PA) – třídy, koncepce: modulace na nosné vlně, modulace na mf, koncové stupně pracující v pulsním režimu (PWM, PDM, D4M, …), paralelizace PA, příklady PA, korekce (linearizace) PA vysílače. 14. Parametry vysílačů – EIRP, instalovaný (výstupní) výkon, celková účinnost vysílače, účinnost koncového stupně, PAE, saturační výkon, OBO, IBO, PAPR, PCCDF. Spektrální doména (nosný kmitočet, šířka kanálu, výkon v kanálu, šířka pásma). Modulační doména (I/Q defekty, MER, EVM, TEV, STEM, STED, Rho, …), časová doména (výkon vs. čas). Informace ke kombinované nebo distanční formě Rozsah konzultací (soustředění) hodin za týden Rozsah a obsahové zaměření individuálních prací studentů a způsob kontroly Studijní literatura a studijní pomůcky 1. Rohde, U. L., Newkirk, D. P.: RF/Microwave Circuit Design for Wireless Application. John Wiley & Sons, Inc., New York, 2000. 2. Rohde, U. L., Whitaker, J.: Communications Receivers, Third Edition. McGraw Hill, New York, NY, 2001. 3. Cripps, S. C.: RF Power Amplifiers for Wireless Communications, Second Eddition. Artech House, Norwood MA, 2006. 4. Cripps, S. C.: Advanced Techniques in RF Power Amplifier Design. Artech House, Norwood MA, 2002.


Laboratoř měření rádiových systémů (M-RML – Radio Systems Measurement Lab) povinný (RDE) doporučený ročník / semestr 2/3 14 týdnů hod. za týden 0+4L kreditů 5 z

Forma výuky

laboratoř

Vyučující prof. Ing. Miloš Mazánek, CSc., prof. Ing. Pavel Pechač, Ph.D., doc. Dr. Ing. Pavel Kovář, Ing. Štěpán Matějka, Ph.D. Stručná anotace předmětu Předmět s teoretickými závěry podpořenými experimentálně hodnotí systém jako celek. Vychází s teoretických předmětů zabývajících se dílčími bloky, z předmětů založených na experimentálních zkušenostech testování bloků a posuzuje výsledky architektonické struktury radiových systémů. Zahrnuje úlohy měření systémů vysokofrekvenční a mikrovlnné radioelektroniky, optických komunikaci a EMC včetně vlivu přenosu v řetězci: anténa – volný prostor (skutečný)– anténa. 1. Měření generátoru hodinových a harmonických signálů a. Parametry harmonických a hodinových signálů (kmitočtová stabilita, harmonické zkreslení, postranní složky, fázový šum, frequency pushing, frequency pulling, jitter, …) b. Studium chování syntezátoru kmitočtu (charakteristiky fázového a kmitočtově-fázového detektoru, přenos otevřené smyčky, …) 2. Měření mezifrekvenčních zesilovačů a výkonových zesilovačů (dynamický rozsah, řízení zisku, charakteristiky AGC, saturace, zkreslení, účinnost) 3. Studium metod kmitočtové konverze (směšovací tabulka, směšovač s potlačením zrcadlového kmitočtu (IMR), dynamický rozsah směšovače, …) 4. Měření subsystémů pro A/D a D/A převod (parametry ADC a DAC, digitalizace mezifrekvenčního signálu a signálu v základním pásmu, …) 5. Měření na modulátorech a demodulátorech a. Kmitočtová doména b. Časová doména c. Modulační doména 6. Měření rádiových přijímačů a. Kmitočtová doména (selektivita, úroveň postranních příjmů, intermodulační odolnost, …) b. Parametry v časové doméně a chování přijímače c. Modulační doména 7. Měření rádiových vysílačů a. Spektrální analýza (výkonové spektrum, nežádoucí harmonické a neharmonické produkty, vyzařování do sousedních kanálů, …) b. Parametry časové domény a chování vysílače v časové doméně c. Modulační doména 8. Měření a modelování šíření vln uvnitř budovy pro systémy mobilních spojů 9. Použití proti softwarového nástroje pro návrh bezdrátových spojů a experimentální ověření 10. Testování vlivu antény v reálném prostředí přenosového řetězce TX/RX na jeho vlastnosti 11. Měření systémových parametrů mw pojítka, RFID, tělových identifikačních systémů 12. Měření statistik příjmu bezdrátových optických spojů a jejich sítí ve volném prostoru. Měření systémových parametrů současných optických vláknových sítí 13. Měření rušivého elektromagnetického vyzařování RF systémů 14. Testování elektromagnetické imunity a stínění RF systémů Informace ke kombinované nebo distanční formě Rozsah konzultací (soustředění) hodin za týden Rozsah a obsahové zaměření individuálních prací studentů a způsob kontroly Studijní literatura a studijní pomůcky


ČVUT v Praze FEL Otevřené Elektronické Systémy (Open Electronic Systems) Integrované elektronické systémy (Solid State Systems) prof. Ing. Jan Sýkora, CSc. prof. Ing. Pavel Hazdra, CSc.

Garant studijního programu Garant studijního oboru Místo uskutečňování studijního oboru Zaměření na přípravu k výkonu ne regulovaného povolání Charakteristika studijního oboru (studijního programu) Magisterský program OES předpokládá na svém vstupu absolventa s širokými teoretickými znalostmi, na kterých lze pohodlně stavět profesní specializační předměty. Stále si zachovává vysokou univerzálnost. Obory jsou děleny nikoliv podle výsledného technického produktu, ale podle teoretických a dovednostních nástrojů, které si absolvent osvojí. Tato metodika přesně odpovídá profilu absolventa vyžadovaného pro vývojové a výzkumné týmy, a pro nadnárodní společnosti vyvíjející technologicky a algoritmicky špičkové výrobky. Absolvent je seznámen se současným stavem (state-of-the-art) vědy a techniky v oboru. Má zažitý návyk pracovat se zdroji odborných informací. Je připraven k doktorskému studiu. Program se dělí na obory (Professional Tracks). • Obory (Professional Tracks) - definované povinnými předměty oboru. Tvoří 50% náplně semestrů 1-3. o CSP „Communications and signal processing“ o RDE „RF and DSP engineering“ o SSS „Solid State Systems“ • Volitelné předměty o zbylý prostor mimo povinné předměty oboru tvoří volitelné předměty z aktuální nabídky předmětů programů FEL (http://www.fel.cvut.cz/cz/education/bk/prehled.html), či nově vzniklé. o Je definována sada doporučených volitelných předmětů. • “Minor” obor o pokud student absolvuje alespoň 3 předměty (15 kreditů) z jiného oboru programu OES, je mu to zpětně uznáno jako minor. • Humanitní a Soft-Skills předměty o Volitelné z aktuální nabídky předmětů programů FEL (http://www.fel.cvut.cz/cz/education/bk/prehled.html) o celkem požadovány 4 kredity během studia Podobně jako u BSP, tento program nekonkuruje, ale doplňuje portfolio studijních programů. Neklade si za cíl pokrýt každou jednotlivou drobnou specializaci nebo poskytnout vyčerpávající encyklopedický přehled všeho, co obsahují elektronické systémy (zde si mohou studenti doplnit studium ze stávajících programů). OES se zaměřuje pouze na ty oblasti, které jsou tvořeny dostatečně nosnými a nadčasovými teoriemi, a které tak jsou půdou k výchově skutečně špičkových samostatných a o hluboké teoretické znalosti se opírající absolventy. OES se snaží připravit generaci inženýrů, vývojářů a vědců, kteří budou schopni konkurence v prostředí ekonomiky postavené na technické jedinečnosti výrobků. Profil absolventa studijního oboru (studijního programu) & cíle studia „Solid State Systems“ připravuje absolventy se schopnostmi navrhovat a realizovat komplexní integrované elektronické systémy. Studenti oboru získají hluboké znalosti principů činnosti nejmodernějších komponent současné elektroniky, struktury integrovaných systémů a metodiky jejich návrhu. Absolventi se uplatní především ve výzkumných a vývojových centrech high-tech firem, kde získané poznatky využijí při návrhu a realizaci integrovaných elektronických, optoelektronických, mechatronických a bioelektronických systémů. Charakteristika změn od předchozí akreditace (v případě prodloužení platnosti akreditace) Prostorové zabezpečení studijního programu Budova ve vlastnictví VŠ ano Budova v nájmu – doba platnosti nájmu


OES-‐courses V2.0.0 (10.10.2012) MSP -‐ Solid State Systems (SSS) sem/hod 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 MSP1 IC Structures Optoel. and Photonics Analog Sig. Proc. & Digitalization Advanced Analog Systems M-‐ICS (=A2M34SIS) M-‐OEP (=A2B34OFT) M-‐ASP (=A3M38ZDS)M-‐AAS (=A2M31IAS) 2+2 5 z, zk 2+2 5 z, zk 2+2 5 z, zk 2+2 5 z, zk MSP2 MST Nanoel.a nanotechnol. IC Design Modern Sensors M-‐MST (=A2M34MST)M-‐NAN (=A2M34NAN)M-‐ICD (=A2M34NIS) M-‐MS (=AEM38MSZ) 2+2 5 z, zk 2+2 5 z, zk 2+2 5 z, zk 2+2 5 z, zk MSP3 Advanced Computer Arch. M-‐ACA (=A4M36PAP) 2+2 5 z, zk MSP4 DP -‐ Thesis M-‐DP 0+20 25 z

(=) (~) (*)

17

18

19

20

21

22

23

24

Nazev predmetu CODE (equiv) rozsah ECTS zakonceni rozsah= prednaska + (s)seminar/(c)computer/(L)lab

doporucene volitelne predmety

MSP MSP MSP

26

celkem Optical Sensors 4 kredity M-‐OS (=AE0M38OSE)kdykoliv behem MSP InvLect/SpecTop/Proj-‐Block M-‐*** 4+0 *** InvLect/SpecTop/Proj-‐Block M-‐*** 4+0 ***


Professional Track (PT) -‐ major Professional Track (PT) -‐ minor Optional (O) Humanities & Soft Skills Common Lab

25




ČVUT v Praze FEL Otevřené Elektronické Systémy (Open Electronic Systems) Integrované elektronické systémy (SSS - Solid State Systems)

Název předmětu Struktury integrovaných obvodů (M-ICS – Integrated Circuit Structures) Optoelektronika a fotonika (M-OEP – Optoelectronics and Photonics) Zpracování a digitalizace analogových signálů (M-ASP – Analog Signal Processing and Digitalization) Analogové obvody a systémy (M-AAS – Advanced Analog Systems) Mikrosystémy (M-MST – Microsystems) Nanoelektronika a nanotechnologie (M-NAN – Nanoelectronics and Nanotechnology) Návrh integrovaných systémů (M-ICD – Integrated Circuit Design) Moderní sensory (M-MS – Modern Sensors) Pokročilé architektury počítačů (M-ACA – Advanced Computer Architectures)

rozsah


přednášející

dop. roč.

2+2

z, zk

P

1/1

2+2

z, zk

P

prof. Hazdra, Ing. Jakovenko Ing. Jeřábek

2+2

z, zk

P

doc. Holub

1/1

2+2

z, zk

P

doc. Hospodka

1/1

2+2

z, zk

P

prof. Husák

1/2

2+2

z, zk

P

doc. Voves

1/2

2+2

z, zk

P

1/2

2+2

z, zk

P

2+2

z, zk

P

prof. Hazdra, Ing. Jakovenko prof. Ripka, doc. Platil doc. Šnorek

1/1

1/2 2/3

Obsah a rozsah SZZk 1. Metodologie návrhu analogových, digitálních a smíšených IO; výrobní proces IO; zásady pro tvorbu topologie IO, návrhová pravidla, parazitní struktury; druhy CMOS a současné technologické trendy. (M-ICS) 2. Specifika a postup návrhu číslicového IO (logický návrh, RTL, syntéza, verifikace); návrh topologie číslicového IO, verifikace; smíšené IO (členění, modely, propojení); systémový návrh; technologie MEMS. (M-ICS) 3. Optické vlnovody, polovodičové a vlnovodné lasery, polovodičové a vláknové optické zesilovače, kvantové fotodetektory, absorpční, vláknové a interferometrické senzory. (M-OEP) 4. Součástky integrované optiky a optoelektroniky, optoelektronické vysílače a přijímače, součástky pro vlnové a časové multiplexy, součástky optického processingu. (M-OEP) 5. Zesilovače napětí, proudu, integrační, nábojové, rozdílové, přístrojové zesilovače, zpracování neharmonických signálů. (M-ASP) 6. Převodníky střední, efektivní a maximální hodnoty, digitalizace rychlých signálů a digitalizace signálů s vysokou rozlišitelností, spektrální analýza periodických a neperiodických signálů, testování digitalizátorů (M-ASP) 7. Mikrosystém a mikrosystémové struktury, energetické domény, fyzikální a biochemické principy a mechanismy mikroaktuátorů (elektrostatické, piezoelektrické, magnetické, optické, biochemické). (M-MST) 8. Návrhy MEMS a MOEMS struktur, konstrukce MEMS komponent a RF prvků, mikromanipulátory a mikromotorky, využití pro řízení, mikroposuvy. (M-MST) 9. Nízkorozměrné polovodičové struktury – vlatnosti, aplikace v elektronice a optoelektronice. (M-NAN) 10. Nanotechnologie pro vytváření vertikálních a horizontálních polovodičových struktur. (M-NAN) 11. Obvody ASIC, úrovně abstrakce návrhu - Y diagram; studie proveditelnosti, kritéria výběru vhodné technologie; analogové integrované bloky: OpAmp, komparátory, reference, A/D, D/A převodníky, verifikace, tvorba testů, topologie. (M-ICD) 12. Návrh číslicových a smíšených IO; Jazyky HDL, HDL-AMS, logická a fyzická syntéza; Frond End a Back End návrh; problematika rozmístění (floorplaning), časové analýzy, návrh testů a verifikace číslicových systémů. (MICD) 13. Senzory: principy, základní parametry, technologie výroby, materiály pro senzory, modelování, návrh, identifikace, kalibrace a testování. Nejistoty a jejich šíření, metody snižování nejistot. Šum a jeho měření. (M-MS) 14. Korekce statických a dynamických chyb, inteligentní senzory. Zpracování informace ze senzorů: korelační metody, PSD, filtrace a fúze dat, tomografické metody. Senzorové sítě a pole. Napájení a buzení senzorů. (M-MS) 15. Principy řešení moderních analogových obvodů (zesilovače, filtry, převodníky a jejich implementace). (M-AAS) 16. Obvody SC a SI, princip, vlastnosti, použití, srovnání se spojitě pracujícími obvody. (M-AAS) 17. Pokročilé architektury procesorů: Paralelismus na úrovni instrukcí (ILP). Superskalární procesory se statickým a dynamickým plánováním provádění instrukcí. Spekulativní provádění instrukcí a podpora přesného přerušení. Procesory VLIW a EPIC. Využití datového paralelismu, SIMD a vektorové instrukce v ISA. (M-ACA) 18. Architektura paměťového a periferního subsystému: Návrh a optimalizace paměťového subsystému, cache a virtuální paměť. Způsoby propojení procesoru, paměti a periférií. (M-ACA) 19. Architektury multiprocesorových počítačů. Architektury symetrických multiprocesorových počítačů (SMP). Způsoby zajištění koherence v SMP. Pravidla pro provádění paměťových operací, zajištění sekvenční konzistence. Architektury s distribuovanou sdílenou pamětí, zajištění koherence a konzistence. Vícevláknové procesory. (MACA) Požadavky na přijímací řízení Absolvování bakalářského studijního programu Otevřené Elektronické Systémy (Open Electronic Systems) nebo znalosti v rozsahu SZZk OES-BSP s důrazem na předměty relevantní k zvolenému magisterskému studijnímu oboru. Další povinnosti / odborná praxe

Návrh témat prací a obhájené práce Ukázky zadání diplomových prací Rekonfigurovatelný systém pro zpracování audiosignálu na bázi FPGA Seznamte se s vnitřní architekturou programovatelných hradlových polí (FPGA) řady Virtex a způsobem návrhu číslicových systémů v jazyce VHDL. Seznamte se s principy návrhu číslicových filtrů a způsoby jejich implementace v FPGA. Navrhněte a implementujte v FPGA rekonfigurovatelný systém umožňující různé způsoby filtrace (popřípadě záznamu či komprese) audiosignálu. Pro implementaci využijte vývojové prostředí ML403 s FPGA Virtex XC4FX12 a návrhový systém ISE. Návrh videokodeku formátu Ogg/Theora Seznamte se principy kódování videosignálu ve formátu Ogg/Theora. Navrhněte architekturu videokodeku Ogg/Theora využívající digitální signálový procesor a hardwarový akcelerátor realizovaný na programovatelném hradlovém poli. Vybrané části videokodeku navrhněte v jazyce VHDL a C, syntetizujte a verifikujte na vývojové desce FireCracker. Radiační odolnost výkonových součástek na bázi karbidu křemíku Seznamte se s principy činnosti a způsoby realizace výkonových polovodičových součástek na bázi karbidu křemíku. Navrhněte a realizujte experiment, který by umožňoval charakterizaci radiační odolnosti vybraného typu výkonové struktury vůči ozáření rychlými neutrony. Vyhodnoťte vliv fluence rychlých neutronů na degradaci elektrických parametrů vybrané součástky a vytvořte adekvátní modely umožňující simulaci činnosti SiC struktur v podmínkách neutronového ozáření. Návaznost na předchozí studijní program (podmínky z hlediska příbuznosti oborů)


Struktury integrovaných obvodů (M-ICS – Integrated Circuit Structures) povinný (SSS) doporučený ročník / semestr 14 týdnů hod. za týden 2+2 kreditů 5 z, zk

Forma výuky

1/1


Vyučující prof. Ing. Pavel Hazdra, CSc. Ing. Jiří Jakovenko, Ph.D. Stručná anotace předmětu Předmět seznamuje s metodologiemi návrhu analogových, číslicových a smíšených integrovaných systémů. Zabývá se detailním popisem technologických procesů pro výrobu IO; technologií CMOS a moderními trendy; pravidly a zásady tvorby topologie aktivních i pasivních komponent. Seznamuje s metodologií číslicových a smíšených IO. Osnovy přednášek: 1. Historický přehled vývoje Mikroelektroniky a integrovaných obvodů, Moorovy zákony, současné trendy. 2. Metodologie návrhu analogových, digitálních a smíšených integrovaných systémů (top down, bottom up), úrovně abstrakce návrhu, Aplikačně specifické integrované systémy, typy, zásady hierarchie, porovnání vlastností, ekonomika návrhu 3. Technologický proces výroby integrovaných obvodů - materiály, výroba monokrystalu, příprava substrátů, druhy litografie, leptání 4. Technologický proces výroby integrovaných obvodů - iontová implantace, difúze, epitaxní růst, metody nanášení vrstev CVD, PVD, zapouzdření integrovaných obvodů 5. Základní CMOS proces, technologický postup výroby, topologické masky, metody izolací, druhy CMOS procesů, technologie propojování 6. Moderní technologie IO, submikronové technologie, SOI technologie, technologie "Strained silicon", RF IO, víceúrovňová metalizace (dual Damascene). 7. Návrh a plánování topologie IO, návrhová pravidla a jejich kontrola, parazitní struktury, extrakce parazitních analogových struktur, topologie aktivních a pasivních komponent. 8. Metodologie a prostředky pro návrh číslicových, analogových a smíšených integrovaných systémů. Druhy analýz (DC, Transientní, AC, šumová, PSS, PAC). Význam a tvorba testů IO. 9. Specifika analogového návrhu, technologické požadavky, hierarchické členění, modely a knihovny pro analogové bloky, analogové systémy s nízkou spotřebou. 10. Specifika a postup návrhu číslicového IO, volba technologie, metody abstrakce digitálního návrhu, verifikace. Jazyky pro návrh (VHDL, Verolog), RTL úroveň, syntéza. 11. Návrh topologie číslicového IO: Návrh rozmístění, propojení, kontrolní a optimalizační mechanismy, kontrola návrhových pravidel, extrakce parazitních vlivů. Rozmisťování funkčních bloků, zásady, rozvod napájení a hodin, druhy verifikace. 12. Specifika smíšeného návrhu (mix-signal), technologické požadavky, hierarchické členění, modely pro analogové a číslicové bloky. Metody propojení analogových a číslicových bloků. 13. Význam a metodologie systémového návrhu rozsáhlých integrovaných obvodů, role behaviorálních modelů a jejich použití. 14. Návrh a technologie mikro-elektro-mechanických integrovaných systémů MEMS, technologie, aplikace. Informace ke kombinované nebo distanční formě Rozsah konzultací (soustředění) hodin za týden Rozsah a obsahové zaměření individuálních prací studentů a způsob kontroly

Studijní literatura a studijní pomůcky 1. 2. 3. 4.

Michael Smith: Application-Specific Integrated Circuits, Addison-Wesley, 1998 P. Gray, P Hurst, S. Lewis, R. Mayer: Analysis and Design of Analog Integrated Circuits, John Wiley and Sons, 2000 E. Sinencio, A. Andreou: Low-Voltage/Low-Power Integrated Circuits and Systems, John Wiley and Sons, 1998 Mark Zwolinski : Digital System Design and VHDL , Prentice-Hall, 2000


Optoelektronika a fotonika (M-OEP – Optoelectronics and Photonics) povinný (SSS) doporučený ročník / semestr 14 týdnů hod. za týden 2+2 kreditů 5 z, zk

Forma výuky

1/1


Vyučující Ing. Vítězslav Jeřábek, CSc Stručná anotace předmětu Cíl předmětu je zaměřen na nové fotonické prvky pro moderní optické a optoelektronické systémy. Studenti budou seznámeni se základními principy vlnovodné optiky a optoelektroniky, polovodičových laserů a LED, optických zesilovačů, polovodičových detektorů optického záření a jejich integrací, komponentami a strukturami pro distribuci a ovládání optického svazku, s principy optických a optoelektronických integrovaných obvodů a optických senzorů. Další část předmětu je věnována novým součástkám optických komunikačních systémů, optických multiplexních systémů a optického processingu. Osnova přednášek: 1. Optoelektronika a fotonika - úvod do problematiky 2. Seznámení s principy návrhu fotonických součástek a obvodů 3. Detektory záření 4. Zdroje optického záření 5. Zesilovače optického záření 6. Optické přijímače a vysílače 7. Optické vláknové a planární vlnovody 8. Součástky pro distribuci a ovládání optického záření 9. Integrovaná optika a optoelektronika 10. Součástky a systémy pro optické komunikace 11. Součástky a systémy pro vlnově dělený multiplex 12. Součástky a systémy pro optický časový multiplex a optický processing 13. Optické senzory absorpční a na bázi interferometrů 14. Měřící metody optiky a optoelektroniky Informace ke kombinované nebo distanční formě Rozsah konzultací (soustředění) hodin za týden Rozsah a obsahové zaměření individuálních prací studentů a způsob kontroly

Studijní literatura a studijní pomůcky 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.

B.E.A. Saleh, M.C Teich: Fundamentals of Photonics , J.Wiley and Sons, Inc., New York, 1991 G. P. Agrawal: Lightwave Technology, JohnWiley&Sons Ltd., New Jersey, 2005 E. Seckinger: Broadband Circuits for Optical Fiber Communication, JohnWiley&Sons Ltd., New Jersey, 2005 R.G. Hunsperger: Integrated Optics: Theory and Technology, Springer-Verlag, 2002 D.Wood: Optoelectronic Semiconductor Device, Prentice Hall, N.Y., London, 1994 H.Nishihara, M.Haruna: Optical Integrated Circuits, McGraw-Hill, New York, 1987 Ch.L. Chen: Elements of Optoelectronics&Fiber Optics, IRWIN, 1996 M.J. Adams: An Introduction to Optical Waveguides, JohnWiley&Sons Ltd., Toronto, 1981


Zpracování a digitalizace analogových signálů (M-ASP – Analog Signal Processing and Digitalization) povinný (SSS) doporučený ročník / semestr 1/1 14 týdnů hod. za týden 2+2 kreditů 5 z, zk

Forma výuky


Vyučující doc. Ing. Jan Holub, Ph.D. Stručná anotace předmětu Předmět seznamuje studenty s metodami zpracování a digitalizace spojitých signálů. Důraz je kladen na metody, umožňující dosažení vysoké přesnosti přenosu a potlačení rušivých signálů. Výuka je podporována počítačovým návrhem a simulací měřicích obvodů. Osnova přednášek: 1. Operační zesilovače pro úpravu signálů, teorie zpětné vazby 2. Zesilovače napětí, proudu, integrační, nábojové, rozdílové, přístrojové zesilovače 3. Zpracování signálů odporových, kapacitních a induktivních snímačů, synchronní detekce 4. Zpracování signálů odporových, termočlánkových a polovodičových snímačů teploty 5. Metody nelineárního zpracování signálů, komprese a expanze signálu 6. Zpracování neharmonických signálů, převodníky střední, efektivní a maximální hodnoty 7. Filtrace signálů, analogové a spínané filtry, návrh a užití 8. Spínání a vzorkování analogových signálů, referenční zdroje napětí 9. Digitalizace rychlých signálů, vzorkování, kvantování, paralelní, kaskádní, aproximační A/Č převodníky 10. Digitalizace signálů s vysokou rozlišitelností, integrační a delta sigma A/Č převodníky, rozmítání signálu 11. Spektrální analýza periodických a neperiodických signálů, okénkování 12. Rekonstrukce spojitých signálů, přímá číslicová syntéza 13. Testování digitalizátorů v časové, kmitočtové a amplitudové oblasti 14. Technika obvodového návrhu A/Č systémů, zemnění, stínění, potlačení šumu Informace ke kombinované nebo distanční formě Rozsah konzultací (soustředění) hodin za týden Rozsah a obsahové zaměření individuálních prací studentů a způsob kontroly

Studijní literatura a studijní pomůcky 1. Vedral, J., Fischer, J.: Elektronické obvody pro měřicí techniku, ČVUT, Praha, 2004, ISBN 80-01-02966-2 2. Pallas Areny, Webster: Sensor and signal conditioning. John Wiley Sons, 2001, ISBN 0-471-3323-1 3. Ripka, Tipek (ed): Moden Sensors Handbook, ISTE 2007, ISBN 978-1-905209-66-8


Analogové obvody a systémy (M-AAS – Advanced Analog Systems) povinný (SSS) doporučený ročník / semestr 14 týdnů hod. za týden 2+2 kreditů 5 z, zk

Forma výuky

1/1


Vyučující doc. Dr. Ing. Jiří Hospodka Stručná anotace předmětu Předmět je zaměřen na nové směry a principy řešení analogových obvodů s důrazem na aplikace v periferiích digitálních systémů pro přenos a zpracování dat. Hlavní doménou jsou analogové a diskrétní funkční bloky pro realizaci zesilovačů, filtrů, převodníků A/D a D/A, včetně jejich modelování a simulace. Jsou diskutovány soudobé návrhové trendy, včetně otázky testování analogových a smíšených obvodů. Předmět obsahuje základ znalostí pro vývoj a návrh elektronických systémů, se zohledněním aspektů současných technologií a využitím profesionálního software pro návrh integrovaných obvodů. Osnova přednášek: 1. Nové principy v řešení spojitě i diskrétně pracujících analogových systémů. 2. Standardní a speciální zesilovače (OZ, OTA, TIA). Základní funkční bloky pro realizaci a jejich modelování. 3. Zesilovače a aktivní prvky v proudovém režimu, translineární princip. 4. Spojitě pracující analogové filtry; kmitočtové transformace, aproximace, syntéza a základní realizace. 5. Implementace aktivních filtrů; bikvady, filtry vyšších řádů. Simulace LC prototypu. Filtry s OTA-C a dalšími prvky. 6. Implementace aktivních filtrů ve strukturách ASIC. Obvody automatického ladění, symetrické signálové cesty. 7. Filtry se spínanými kapacitory (SC) - úvod, princip, srovnání spojitého a SC filtru. Technologické a obvodové požadavky na SC filtry. 8. Transformace p-z pro syntézu SC filtrů. SC integrátor jako základní stavební bloky, jeho přenosová funkce v zrovině. SC filtry vyššího řádu - kaskádní filtry složené z bikvadratických sekcí. 9. Filtry se spínanými proudy - úvod a princip. Proudová paměťová buňka, integrátor a derivátor. Porovnání SC a SI. 10. Obvody SC a SI - reálné vlastnosti, zdokonalené struktury pro minimalizaci chyb. Návrh a simulace ve strukturách ASIC. 11. Mikropříkonové obvody - principy řešení, vlastnosti. Návrh napěťových a proudových referenčních zdrojů pro struktury ASIC. 12. D/A a A/D převodníky ve strukturách ASIC - základy modelování, simulace a testování parametrů. 13. Obvody pro pulsní modulaci. Modulátory Sigma-Delta, zesilovače třídy D. 14. Diskrétní soustavy jako spínané zdroje. Nábojové pumpy, DC-DC převodníky; obvodové řešení, možnosti analýzy a simulace. Informace ke kombinované nebo distanční formě Rozsah konzultací (soustředění) hodin za týden Rozsah a obsahové zaměření individuálních prací studentů a způsob kontroly

Studijní literatura a studijní pomůcky 1.

Sanssen, W.M.C.: Analog Design Essentials. Springer, U. S., 2006.


Mikrosystémy (M-MST – Microsystems) povinný (SSS) doporučený ročník / semestr 14 týdnů hod. za týden 2+2 kreditů 5 z, zk

Forma výuky

1/2


Vyučující prof. Ing. Miroslav Husák, CSc. Stručná anotace předmětu Předmět se zabývá systémovou integrací uplatňovanou při návrhu digitálních a analogových systémů s uplatňováním systémového inženýrství, řeší propojení různých typů moderních elektronických systémů na čipu a externích. Ukazuje na nové možnosti realizace a aplikace integrovaných mikrosoučástí pracujících s různými principy a veličinami využívajícími především MEMS technologií, zvyšování spolehlivost se všemi jejími atributy. Předmět představuje moderní prvky – mikroaktuátory s různými principy jejich činnosti včetně základních aplikací v průmyslu, medicíně, regulaci, řízení automobilismu, apod. Jsou zde zmíněny základní prvky využití nanotechnologií a nanoelektronických struktur. Syllabus: 1. Mikrosystém a mikrosystémové struktury, energetické domény 2. Aktuátory - základní využívané fyzikální a biochemické principy a mechanismy, scaling 3. MEMS a MOEMS struktury, konstrukce MEMS komponent a RF prvků (elektronické přepínače, filtry, optické přepínače, laditelné kapacity a další) 4. Mikroaktuátory a jejich fyzikální principy a vlastnosti 5. Elektrostatické lineární a rotační aktuátory, manipulátory a mikromotory 6. Piezoelektrické mikroaktuátory, mikromotory a manipulátory 7. Mikroaktuátory s magnetickými a tepelnými principy 8. Optické a mechanické mikroaktuátory a mikropohony 9. Mikroaktuátory s chemickými a biochemickými principy, Lab-on-Chip, mikrospektrometry 10. Taktilní senzory a principy činnosti dotykových displejů, biometrické součásti 11. Taktilní senzory a principy činnosti dotykových displejů 12. Manipulátory a mikromotorky, využití pro řízení, mikroposuvy apod. 13. Mikrosystémové technologie (včetně MEMS) 14. NEMS nanostruktury s využitím nanomateriálů Informace ke kombinované nebo distanční formě Rozsah konzultací (soustředění) hodin za týden Rozsah a obsahové zaměření individuálních prací studentů a způsob kontroly Studijní literatura a studijní pomůcky 1. Husák,M.: Mikrosenzory a mikroaktuátory. Academia 2008 2. Fraden,J.: Handbook of modern sensors. American Institute of Physics, Woodbury 1997


Nanoelektronika a nanotechnologie (M-NAN – Nanoelectronics and Nanotechnology) povinný (SSS) doporučený ročník / semestr 1/2 14 týdnů hod. za týden 2+2 kreditů 5 z, zk

Forma výuky


Vyučující doc. RNDr. Jan Voves, CSc. Stručná anotace předmětu Cílem předmětu je seznámení studentů se současnými nanotechnologiemi ve vztahu k elektronickým, fotonickým a spintronickým aplikacím. V předmětu jsou využity základy kvantové teorie k objasnění jevů, ke kterým dochází v nanometrových strukturách. Probrány jsou základní nanoelektronické součástky a jejich možné aplikace. Pozornost je věnována moderním počítačovým metodám a modelům, které umožňují simulovat funkci nanoelektronických struktur a které jsou důležitým nástrojem při jejich návrhu a optimalizaci. Osnova předmětu: 1. Úvod - cesta k nanoelektronice 2. Kvantové jevy v nanostrukturách, polovodičové heterostruktury v nanoelektronice. 3. Nanometrové struktury. Výpočty kvantových stavů a vlnových funkcí 4. Modely kvantového transportu 5. Simulace nanoelektronických součástek 6. Systémy TCAD . Využití při návrhu a výrobě polovodičových součástek a obvodů. 7. Moderní metody epitaxe. Epitaxe z molekulárních svazků (MBE), epitaxe z organokovů (MOVPE) 8. Nanolitografie. Extrémní ultrafialová litografie, rentgenová, eleketronová a iontová litografie. 9. Dvorozměrné struktury. Heterostrukturní FET (HEMT). Součástky s rezonančním tunelováním a jejich aplikace 10. Jednorozměrné struktury. Uhlíhové nanotrubky a jejich aplikace. 11. Kvantové tečky a jejich aplikace. Coulombovská blokáda. Tranzistory s jedním elektronem. Polovodičové lasery. 12. Spintronické nanosoučástky. Feromagnetické polovodiče, Rashbův jev, obří magnetorezistence. 13. Nanoelektronika se supravodivými součástkami, Josephsonův jev, SQUID. 14. Molekulární elektronika. Vytváření nanostruktur přístupem "bottom - up". Informace ke kombinované nebo distanční formě Rozsah konzultací (soustředění) hodin za týden Rozsah a obsahové zaměření individuálních prací studentů a způsob kontroly Studijní literatura a studijní pomůcky 1. K. Goser, P. Glösekötter, J. Dienstuhl, Nanoelectronics and Nanosystems, Springer, 2004. 2. P. Harrison, Quantum Wells, Wires and Dots, J. Wiley & Sons, 1999.


Návrh integrovaných systémů (M-ICD – Integrated Circuit Design) povinný (SSS) doporučený ročník / semestr 14 týdnů hod. za týden 2+2 kreditů 5 z, zk

Forma výuky

1/2


Vyučující prof. Ing. Pavel Hazdra, CSc., Ing. Jiří Jakovenko, Ph.D. Stručná anotace předmětu Předmět se zabývá metodologií modelováním a simulací integrovaných obvodů. Studenta seznamuje s úlohou návrháře integrovaných obvodů, úrovněmi abstrakce návrhu (Y diagram). Dále definováním specifikací a studií proveditelnosti, kritérii výběru vhodné technologie. Probereme vlastnosti - plně zákaznického návrhu, hradlových polí, standardních buněk, programovatelných obvodů. Budou získány nové poznatky v návrhu vysokofrekvenčních integrovaných obvodů. Prohloubíme znalosti v číslicovém návrhu IO: Jazyky HDL, HDL-A, logická a fyzická syntéza systému, Frond End a Back End návrh, návrh testů a verifikace integrovaných systémů. Osnovy přednášek: 1. Úloha a význam návrháře analogových a digitálních integrovaných systémů; metodologie návrhu IO (top down, bottom up), úrovně abstrakce návrhu - Y diagram. 2. Typy aplikačně specifických integrovaných systémů, plně zákaznický návrh, hradlová pole, standardní buňky, programovatelné obvody; typy, porovnání vlastností, ekonomické aspekty návrhu. 3. Plně zákaznické integrované systémy, studie proveditelnosti, definování specifikací, kritéria výběru vhodné technologie. 4. CAD prostředky a standardy pro návrh analogových a smíšených integrovaných obvodů, návrhy RF systémů, mobilních systémů s nízkou spotřebou. 5. Prostředky pro automatické generování analogových behaviorálních modelů, metodologie návrhu "zdola nahoru", makrobloky. 6. Principy návrhu smíšených analogově číslicových integrovaných systémů, význam hierarchického členění návrhu, rozhraní mezi číslicovým a analogovým blokem, prostředky automatizovaného návrhu CAD; funkční a časové simulace, formální verifikace; jazyky Verilog-A, Verilog-AMS, VHDL-A. 7. Aspekty návrhu vysokofrekvenčních a radiových integrovaných obvodů (RFIC WLAN), metody návrhu, architektury; technologie, simulátor Spectre RF. 8. Prostředky a metodologie automatizovaného návrhu digitálních integrovaných systémů; Jazyky VHDL, Verilog; knihovní buňky; extrakce parametrů pro knihovní buňky. 9. Návrh "Frond End" - funkční specifikace, RTL, Logická syntéza, Gate-level netlist, generování behaviorálních stimulů. 10. Návrh "Back End" - Výběr technologie (Design Kit), mapování návrhu, návrh rozmístění (Floorplanning), propojení (place and route), layout, extrakce parazitních vlivů, layout versus schéma (LVS) 11. Metody fyzické syntézy, rozmisťování funkčních bloků, zásady, rozvod napájení, výpočet a simulace průchodnosti propojení, verifikace. 12. Rozvod hodinových signálů, výpočet zpoždění, statické a dynamické časové analýzy 13. Testování, návrh testů, verifikace návrhu. 14. Finalizace návrhu a technologická realizace, verifikace integrovaných systémů, problematika převodu návrhu systému mezi jednotlivými technologiemi. Informace ke kombinované nebo distanční formě Rozsah konzultací (soustředění) hodin za týden Rozsah a obsahové zaměření individuálních prací studentů a způsob kontroly Studijní literatura a studijní pomůcky 1. 2. 3. 4.

Michael Smith: Application-Specific Integrated Circuits, Addison-Wesley, 1998 P. Gray, P Hurst, S. Lewis, R. Mayer: Analysis and Design of Analog Integrated Circuits, John Wiley and Sons, 2000 E. Sinencio, A. Andreou: Low-Voltage/Low-Power Integrated Circuits and Systems, John Wiley and Sons, 1998 Mark Zwolinski : Digital System Design and VHDL , Prentice-Hall, 2000


Moderní sensory (M-MS – Modern Sensors) povinný (SSS) doporučený ročník / semestr 14 týdnů hod. za týden 2+2 kreditů 5 z, zk

Forma výuky

1/2


Vyučující prof. Ing. Pavel Ripka, CSc., doc. Ing. Antonín Platil, Ph.D. Stručná anotace předmětu Přehled základních znalostí o senzorech a doplnění o poznatky nutné pro vývoj senzorů a návrh senzorických systémů. Náplň předmětu odráží jak perspektivní principy senzorů, tak i metody komplexního zpracování výstupních signálů senzorů. Senzory a senzorové systémy jsou ukázány v konkrétních aplikacích, návrhové postupy na příkladových studiích. Cvičení jsou v první části zaměřena na komplexní měření parametrů senzorů, ve druhé pak na samostatný návrh metodou FEM a jeho experimentální ověření. Osnova přednášek: 1. Principy fyzikálních senzorů: senzory polohy a odvozených veličin 2. Principy fyzikálních senzorů: senzory síly a tlaku, průtoku a hladiny 3. Principy fyzikálních senzorů: senzory teploty, sensory ionizujícího záření 4. Principy fyzikálních senzorů: senzory magnetického pole, elektrického proudu a napětí 5. Principy fyzikálních senzorů: chemické senzory a biosenzory. 6. Materiály pro senzory a jejich měření. 7. Metody snižování nejistot. Příklady testovacích metod. Inteligentní sensory. 7. Zpracování informace ze senzorů: korelační metody, PSD, filtrace a fúze dat, tomografické metody. 8. Senzorové sítě a senzorová pole. 9. Zobrazovací metody v lékařské a technické diagnostice. 10. Aplikace senzorů v automobilové, letecké a kosmické technice. 11. Bezpečnostní aplikace senzorů. Senzory pro virtuální realitu. 12. Senzory pro inteligentní budovy a průmysl. 13. Použití senzorů v geofyzice a archeologii. Informace ke kombinované nebo distanční formě Rozsah konzultací (soustředění) hodin za týden Rozsah a obsahové zaměření individuálních prací studentů a způsob kontroly Studijní literatura a studijní pomůcky 1. 2. 3.

Ripka, P., Ďaďo, S., Kreidl, M., Novák, J.: Senzory (opr. dotisk). Skripta ČVUT FEL, Praha 2007 Platil, A., Ripka, P.: Senzory a převodníky. Laboratorní cvičení. Skripta ČVUT, Praha 2004 (dotisk 2006) Ripka, P., Tipek, A.(ed.): Modern Sensors Handbook. ISTE 2007, ISBN 978-1-905209-66-8


Pokročilé architektury počítačů (M-ACA – Advanced Computer Architectures) povinný (SSS) doporučený ročník / semestr 2/3 14 týdnů hod. za týden 2+2 kreditů 5 z, zk

Forma výuky


Vyučující doc. Ing. Miroslav Šnorek, CSc. Stručná anotace předmětu Předmět rozšiřuje znalosti studentů v oblasti architektury moderních počítačů. Pozornost věnujeme zejména problematice paralelismu, implementaci koncepce paralelismu v hardwaru, vytváření paralelního programu, architektuře soudobých počítačů využívajících paralelismu na úrovni instrukcí a vláken, pokročilému proudovému zpracování instrukce, paměťovému a perifernímu subsystému a jejich návrhu. Osnova přednášek: 1. Úvod do moderní architektury počítačů; počítače řízené tokem instrukcí (control driven) a tokem údajů (data driven a demand driven). Klasifikace počítačových architektur podle Flynna; Vícejádrové, víceprocesorové a vícepočítačové systémy, pojem paralelního zpracování. Amdahlův a Gustafsonův zákon. Výkonové metriky. 2. Paralelismus na úrovni instrukcí, vláken, programů a dat. Časový a prostorový paralelismus. Bernsteinovy podmínky paralelismu, datová a řídicí závislost. Úvod do programování paralelních systémů. Rozvrhování programů (statické, dynamické) a meziprocesová/meziprocesorová komunikace a synchronizace. Výpočtová granularita a zrnové balení. Mapování procesů a dat. 3. Programování paralelních systémů II. - použití Message Passing Interface (MPI) a Open Multi-Processing (OpenMP) pro tvorbu paralelních programů. 4. Programování paralelních systémů III. - využití grafických karet pro paralelní programy - GPU (Graphics processing unit) a GPGPU (General-purpose computing on GPU). 5. Skalární procesor: Cesta instrukce a dat z vedlejší paměti až k procesoru z pohledu hierarchie pamětí, operačního systému a procesoru. 6. Predikce, prediktory a předvýběr instrukcí: Statické a dynamické predikce; Smithův prediktor, dvou-úrovňové prediktory s lokální a globální historií, dvou-módový prediktor, loop-counting prediktory a další. 7. Od skalárního procesoru k superskalárnímu (pokročilé techniky instrukčního toku) Superskalární procesory se statickým, dynamickým a hybridním plánováním vykonávaní instrukcí. 8. Spelukace: Spekulativní provádění instrukcí a podpora přesného přerušení. Procesory VLIW a EPIC. Využití datového paralelismu, SIMD a vektorové instrukce v ISA. 9. Multiprocesorové systémy a problém koherence: Architektury multiprocesorových počítačů. Systémy s distribuovanou a sdílenou pamětí (DMS, SMS). Architektury symetrických multiprocesorových počítačů (SMP). Způsoby zajištění koherence v SMP. Pravidla pro provádění paměťových operací, zajištění sekvenční konzistence, slabší modely paměťové konzistence, directories. 10. Časový a prostorový paralelizmus v praxi: Ukázka vybraných partií na procesoru Intel Nehalem. 11. Superpočítače dnešní doby: Masívně paralelní procesory (MPP) a clustery, Superpočítače na bázi GPU; Propojovací sítě - statické a dynamické. 12. Architektura I/O podsystému. Aktuální sběrnice. Způsoby propojení procesoru, paměti a periférií uvnitř systémů na čipu (SoC). Vyrovnávací paměti v I/O podsystému, způsoby implementace sdíleného přístupu. 13. Realizace moderního IO podsystému (NUMA architektury), HyperTransport, Quick Path Interconnect. 14. Perspektivy a omezení dalšího rozvoje Informace ke kombinované nebo distanční formě Rozsah konzultací (soustředění) hodin za týden Rozsah a obsahové zaměření individuálních prací studentů a způsob kontroly Studijní literatura a studijní pomůcky 1. Hennesy, J. L., Patterson, D. A.: Computer Architecture : A Quantitative Approach, Third Edition, San Francisco, Morgan Kaufmann Publishers, Inc., 2002 2. Shen, J.P., Lipasti, M.H.: Modern Processor Design : Fundamentals of Superscalar Processors, First Edition, New York, McGraw-Hill Inc., 2004 3. Grama A., Gupta, A. et al.: Introduction to Parallel Computing, Second Edition, Addison Wesley, 2003

E – Personální zabezpečení studijního programu (studijního oboru) – souhrnné údaje Vysoká škola Součást vysoké školy Název studijního programu Název studijního oboru Název pracoviště Katedra matematiky 13101 Katedra fyziky 13102 Katedra jazyků 10104 Katedra elektrotechnologie 10113 Katedra el. pohonů a trakce 13114 Katedra elektroenergetiky 13115 Katedra ekonomiky, manažerství a humanitních věd 13116 Katedra elektromagnetického pole 13117 Katedra teorie obvodů 13131 Katedra telekomunikační techniky 13132 Katedra kybernetiky 13133 Katedra mikroelektroniky 13134 Katedra řídicí techniky 13135 Katedra počítačů 13136 Katedra radioelektroniky 13137 Katedra měření 13138 Katedra počítačové grafiky a interakce 13139 9.10.2012 (stav k 30.9.2012)

ČVUT v Praze Fakulta elektrotechnická MSP Otevřené elektronické systémy Komunikace a zpracování signálu ( Communications and Signal Processing) Vysokofrekvenční a digitální technika (RF and DSP Engineering) Integrované elektronické systémy (Solid State Systems) celkem prof. přepoč. doc. přepoč. odb. as. z toho s věd. celkem počet p. celkem počet d. celkem hod. 33 4 4 8 7,5 18 8 31 4 4 7 5,3 15 14 15 0 0 0 0 14 1 26 2 1,1 8 4,7 10 8 41 3 1,7 10 4,3 22 12 30 4 1,8 3 1,3 12 9 36 3 3 6 4,6 20 11

lektoři

asistenti

THP

0 0 0 0 1 0 0

vědečtí pracov. 0 1 0 1 0 0 2

0 0 0 0 0 0 0

3 4 1 5 5 11 5

36

6

6

3

2,1

8

7

0

0

16

3

30 54

5 3

4 3

4 6

4 4,1

12 20

10 16

0 0

0 0

0 2

9 23

129 24 66 75 36 45 28

6 2 6 2 3 3 2

4,9 2 4,9 1,3 3 2,6 2

9 3 8 4 7 12 1

7,8 1,9 2,6 3,3 4,3 10 1

20 11 10 19 10 11 7

17 8 8 7 8 7 7

0 0 0 0 0 0 0

1 0 0 0 0 0 1

24 6 12 10 8 12 12

69 2 30 40 8 7 5

F – Související vědecká, výzkumná, vývojová, umělecká a další tvůrčí činnost Vysoká škola Součást vysoké školy Název studijního programu Název studijního oboru

ČVUT v Praze Fakulta elektrotechnická MSP Otevřené elektronické systémy Komunikace a zpracování signálu ( Communications and Signal Processing) Vysokofrekvenční a digitální technika (RF and DSP Engineering) Integrované elektronické systémy (Solid State Systems) Informace o tvůrčí činnosti vysoké školy související se studijním oborem (studijním programem)

U studijního programu Otevřené elektronické systémy se související tvůrčí činnost vědeckých a pedagogických pracovníků rozprostírá v řadě projektů, řešených v rámci evropských grantů, grantů GAČR a nejnověji TAČR. Na výuce programu se podílí 11 kateder, jejichž pracovníci jsou aktivně do řešení těchto projektů zapojeni. Jde zejména o pracoviště: 13101, 13102, 13114, 13117, 13131, 13132, 13133, 13134, 13135, 13137, 13138. U každého pracoviště uvádíme jeden projekt. Přehled řešených grantů a projektů (závazné jen pro magisterské programy) Pracoviště

13101 13102

Názvy grantů a projektů získaných pro vědeckou, výzkumnou, uměleckou a další tvůrčí činnost v oboru Algebraické metody v teorii důkazů

X-NOISE EV - Aviation Noise Research Network and Coordination

Zdroj

Období

GAČR

2011-2015

EU-FP7-AAT

2010-2014

Výzkum a vývoj progresivních technologií pro elektrické pohony

13114 13117 13131

13132 13133 13134 13135 13137 13138

2011-2014 WIFEEB - Wireless Friendly Energy Efficient Buildings

TAČR EU-FP -PEOPLE

2012-2015

GAČR

2012-2015

NAEP, LLP-LDV EU-FP7- ICT EU - ENIAC US NAVY ESA-ESTEC EU-FP-SPACE

2012-2013 2011-2015 2012-2015 2010-2013 2011-2014 2009-2012

Analýza hlasu a řeči pacientů s onemocněními centrální nervové soustavy

IMProVET - Innovative Methodology for Promising VET Areas DARWIN - Dextrous Assembler Robot Working with embodied Intelligence CSSL - Consumerizing Solid State Lighting

REMI -

Rescheduling algorithms for Mixed-criticality real-time systems

DEMON - Quality Evaluation Methods for Calomel Optical Elements ISP 1 - In Space Propulsion 1

(prázdná strana)

VÝTAH ZE ZÁPISU z řádného zasedání vědecké rady Fakulty elektrotechnické ČVUT v Praze, které se konalo dne 10. 10. 2012 v konferenčním sále č.80 v Dejvicích

V programu zasedání mj. bod:

Schválení akreditace bakalářského a navazujícího magisterského studijního programu Otevřené elektronické systémy (Open Electronic Systems) Děkan prof. Ripka předložil Vědecké radě FEL ke schválení návrh na podání žádosti o akreditaci bakalářského a navazujícího magisterského studijního programu Otevřené elektronické systémy pro prezenční formu studia v jazyce českém a anglickém. Navržený garant studijního programu prof. Jan Sýkora prezentoval ideu a hlavní zásady nově navržených studijních programů. V rámci diskuse doplnil informace uvedené v elektronických podkladových materiálech, které měli členové VR k dispozici. VR FEL projednala návrh bez závažných připomínek. VR FEL hlasovala aklamací (přítomni – pro – proti – zdrželi se): 28 – 28 – 0 – 0 Usnesení: VR FEL souhlasí s podáním žádosti o akreditaci bakalářského a navazujícího magisterského studijního programu Otevřené elektronické systémy (Open Electronic Systems) pro prezenční formu studia v jazyce českém a anglickém. Zapsal: P. Mindl

Prof. Ing. Pavel Ripka, CSc. děkan Fakulty elektrotechnické ČVUT v Praze

Magisterský studijní program

Recommend Documents