455-0080/01 – Teorie informace a kódování (TIK)
| Garantující katedra | Katedra měřicí a řídicí techniky | Kredity | 4 |
| Garant předmětu | prof. Ing. Karel Vlček, CSc. | Garant verze předmětu | prof. Ing. Karel Vlček, CSc. |
| Úroveň studia | pregraduální nebo graduální | Povinnost | povinný |
| Ročník | 2 | Semestr | letní |
| | Jazyk výuky | čeština |
| Rok zavedení | 1992/1993 | Rok zrušení | 2001/2002 |
| Určeno pro fakulty | FEI | Určeno pro typy studia | magisterské |
Cíle předmětu vyjádřené dosaženými dovednostmi a kompetencemi
Předmět poskytuje základní znalosti formulované do dvou Shannonových vět. Techniky kódování, které na tyto věty navazují, jsou členěny podle matematických modelů a algoritmů používaných ke kódování a k dekódování.
Absolventi získávají praktické zkušenosti s návrhem kódových systémů a jejich simulacemi na úrovni modelů chování.
Vyučovací metody
Anotace
Ve cvičeních z předmětu "Teorie informace a kódování" jsou na
praktických aplikacích zkoumány kodéry a dekodéry, které jsou modelovány v jazyce VHDL. Konstrukty jazyka jsou simulovány pomocí programového systému V-system verse 4.2 fy Model Technology Inc. z roku 1994, který byl nakoupen z prostředků grantu TEMPUS.
Osvojení použití jazyka VHDL, který je obecně přijatým prostředkem popisu, je vhodnou průpravou pro řešení diplomových prací zaměřených na návrh, simulaci a testování aplikačně specifických integrovaných obvodů. Znalost VHDL je dnes nezbytnou a samozřejmou součástí popisu počítačových systémů, protože zlepšuje ekonomiku a spolehlivost počítačů a zkracuje inovační cyklus jejich aplikací.
Povinná literatura:
Adámek, J.: Kódování a teorie informace. Vydavatelství ČVUT, Praha (1989).
Hlavička, J., Racek, S., Golan, P., Blažek, T.: Číslicové systémy odolné proti poruchám. Vydavatelství ČVUT, Praha (1991).
Vlček, K.: Komprese a kódová zabezpečení v multimediálních komunikacích. Vydavatelství BEN, Praha (2000).
Doporučená literatura:
Vlček, K.: Teorie informace a kódování. Ediční středisko VŠB-TU Ostrava (1998)
Vlček, K.: Teorie informace, kódování a kryptografie. Ediční středisko VŠB-TU Ostrava (1999)
Forma způsobu ověření studijních výsledků a další požadavky na studenta
Průběžná kontrola studia:
V průběhu semestru jsou požadovány písemné zkoušky: Polosemestrální písemná zkouška ,protokol semestrálního projektu, který obsahuje fungující model obvodového řešení a
závěrečná
Zápočtová písemka
Podmínky udělení zápočtu:
Polosemestrální písemná zkouška - může být ohodnocena 6 body
Protokol semestrálního projektu - může být ohodnocen 20 body
Zápočtová písemka - může být ohodnocena 18 body.
E-learning
Další požadavky na studenta
Prerekvizity
Předmět nemá žádné prerekvizity.
Korekvizity
Předmět nemá žádné korekvizity.
Osnova předmětu
Přednášky:
Shannonovy věty o kódování. Komprese a bezpečnostní kódy.
Lineární kódy.
Hammingovy kódy.
Golayovy kódy.
Reedovy - Müllerovy kódy.
Dekódování Reedových - Müllerových kódů.
Cyklické kódy.
Konečná tělesa a polynomy.
BCH - kódy pro dvojnásobné a trojnásobné opravy chyb.
Konvoluční kódy.
Reedovy - Solomonovy kódy.
Eukleidův algoritmus dekódování BCH - kódů.
Šifrování.
Šifrování veřejně přístupným klíčem.
Exkurse.
Cvičení:
Kořeny polynomů, řád a primitivní prvky, charakteristika tělesa, minimální polynomy, konečná tělesa.
Polosemestrální písemná zkouška.
Zápočtová písemka. Odevzdání semestrálních prací.
Počítačové laboratoře:
Seznámení se simulačním systémem jazyka VHDL. Konstrukce a simulace základních hradel OR, AND, NOR a NAND.
Binární lineární kódy, kódová vzdálenost, tělesa, generující matice, kontrolní matice, detekce a lokalizace chyb. Simulace složených logických funkcí EX-OR, konstrukce a simulace činnosti kodéru a dekodéru paritního kódu.Laboratorní
práce č.1 na pracovních stanicích (1.část)
Konstrukce Hammingových kódů, opravy jednoduchých chyb, konstrukce kodérů a dekodérů Hammingových kódů. Simulace modelu kodéru Hammingova kódu.Laboratorní práce č.1 na pracovních stanicích (2.část)
Vlastnosti kódů G23 a G24; postup opravy trojnásobných chyb. Opreace s kódy G23 a G24 a jejich využití. Konstrukce a simulace bloků Hammingova dekodéru.
Zadání semestrální práce: Konstrukce a simulace dekodéru Hammingova kódu
Laboratorní práce č.1 na pracovních stanicích (3.část)
Boolovské funkce, logické operace, Boolovské polynomy. Samostatná práce na semestrálním projektu. Simulace šumového kanálu pomocí modelu VHDL.
Laboratorní práce č.2 na pracovních stanicích (1.část)
Opakovací kódy, R-M-kódy prvního řádu, Obecné R-M-kódy. Postup výpočtu při dekódování R-M-kódů. Návrh algoritmu dekodéru R-M-kódů.Laboratorní práce č.2 na pracovních stanicích (2.část)
Operace s polynomy, sčítání, násobení a dělení binárních polynomů. Zbytek po dělení. Generující polynom. Kontrolní polynom. Simulace LFSR.Laboratorní práce č.2 na pracovních stanicích (3.část)
Maticová metoda dekódování, určení syndromu, součet a násobení geometrické řady. Určení lokátoru chyb. Postup při provádění oprav. Laboratorní práce č.3 na pracovních stanicích (1.část)
Linearita, časová invariance a kausalita konvolučních kódů. Volná kódová vzdálenost, sekvenční dekódování, úrovňové dekódování, Viterbiho algoritmus, implementace Viterbiho algoritmu pomocí DSP a ASIC obvodů. Laboratorní práce č.3 na pracovních stanicích (2.část)
Kód s plánovanou vzdáleností d. BCH - kód délky q-1. Vytváření dobrých binárních kódů. Simulace bloků dekodéru R-S kódu pomocí funkčních modelů VHDL. Laboratorní práce č.3 na pracovních stanicích (3.část)
Určení největšího společného dělitele. Předpoklady dekódování BCH - kódu. Lokátor a evaluátor chyb, provádění oprav. Vnější a vnitřní kódy a jejich vazby.Laboratorní práce č.4 na pracovních stanicích (1.část)
Šifrování pomocí jednorázového klíče, použití simplexového kódu, šifrování použitím pseudonáhodných slov. Simulace šifrátoru a dešifrátoru při použití šifrování pseudonáhodnými slovy. Reedův - Müllerův kód R(1,3). Laboratorní práce č.4 na pracovních stanicích (2.část)
Metoda velkých prvočísel; provádění metody. Metoda založená na zavazadlovém problému. DES - algoritmus a jeho použití v bankovnictví.Laboratorní práce č.4 na pracovních stanicích (3.část)
Podmínky absolvování předmětu
Výskyt ve studijních plánech
Výskyt ve speciálních blocích
Hodnocení Výuky
Předmět neobsahuje žádné hodnocení.