| Sistemes digitals de comunicació | Codi: M1.513 Crèdits: 6 |
Els continguts d'aquesta assignatura corresponen a la continuació dels continguts de l'assignatura "Sistemes de comunicació I" del "Grau de Tecnologies de la Telecomunicació", per la qual cosa es desenvolupen els conceptes importants de la capa física d'un sistema de comunicacions que no s'estudien en profunditat en aquella assignatura. D'entre totes les possibles matèries que es podrien incloure per a ampliar els coneixements de sistemes de comunicacions digital, en l'assignatura es treballen aquelles tecnologies que en general s'especifiquen en els documents d'estandardització de la capa física dels sistemes de comunicacions digitals.
L'assignatura està estructurada en dues parts ben diferenciades. Una primera part treballa els aspecte de codificació de font i canal, i una segona part aprofundeix en tècniques de modulació i/o transmissió avançades, en concret tècniques d'espectre eixamplat, multiplexació OFDM i modulacions digitals de fase contínua.
La primera part està formada per tres mòduls. En el mòdul 1, "Codificació de font", es detalla el procés mitjançant el qual es converteix una informació de naturalesa analògica a una seqüència de bits i, posteriorment, s'analitzen diverses tècniques per a representar de manera compacta aquesta seqüència de bits. En els mòduls 2 i 3, "Codificació de canal I: Introducció i codis bloc" i "Codificació de canal II: Codis convolucionals", s'estudia el procés de codificació de canal analitzant primer els codis bloc i a continuació els codis convolucionals. També es presenten els conceptes de concatenació de codis, puncturing i alguns conceptes generals dels turbo-codis.
La segona part, també organitzada en tres mòduls, es centra més en aspectes de modulació. Per raons d'organització es treballarà primer el mòdul 5 i després els mòduls 4 i 6. En el mòdul 5, "Modulacions per divisió de freqüència ortogonals (OFDM)", es presenta la modulació OFDM com una alternativa enfront de la modulació de portadora única. En el mòdul 4 "Tècniques de comunicacions d'espectre eixamplat" es presenten els conceptes bàsics dels comunicacions d'espectre eixamplat. Finalment en el mòdul 6 presenta les "Modulacions digitals de fase contínua (CPM)" motivant la idoneïtat d'aquest tipus de modulacions sota certes limitacions en el sistema de comunicacions.
L'assignatura es planteja com una assignatura terminal on s'assoleixen coneixements avançats sobre sistemes de comunicacions digitals amb l'objectiu de que l'estudiant, complementant els seus coneixements previs, acabi tenint una visió completa de la capa física d'un sistema de comunicacions, capacitant-lo per poder interpretar a nivell de capa física els estàndards de comunicacions més utilitzats a l'actualitat en sistemes de comunicació digitals.
Aquesta assignatura podem emmarcar-la dintre del conjunt d'assignatures del pla d'estudi orientades a l'enginyeria de sistemes de comunicacions. Els coneixements i competències assolides en l'estudi d'aquesta assignatura han de permetre a l'estudiant aplicar aquests coneixements en l'àmbit professional, especialment en el que es refereix al disseny i desenvolupament de sistemes de comunicacions digitals.
Cal tenir els coneixements de comunicacions digitals (com els assolits a l'assignatura "Sistemes de Comunicació I" del "Grau de Tecnologies de Telecomunicació"). En concret cal conèixer: els principis bàsics de senyals i sistemes incloent el filtrat de senyals, els càlcul de potències i l'anàlisi temporal / freqüencial de senyals; els elements bàsics que constitueixen un sistema de comunicacions, incloent-hi els blocs i les funcionalitats del transmissor i el receptor; les modulacions digitals en banda base i les modulacions lineals pas banda.
A continuació es presenten les competències específiques que s'han d'assolir en aquesta assignatura:
[30] Capacitat per construir, explotar i gestionar les xarxes, serveis, processos i aplicacions de telecomunicacions, enteses aquestes com a sistemes de captació, transport, representació, processament, emmagatzematge, gestió i presentació d'informació multimèdia, des del punt de vista dels sistemes de transmissió.
[31] Capacitat per aplicar les tècniques en què es basen les xarxes, serveis i aplicacions de telecomunicació tant en entorns fixos com a mòbils, personals, locals o a gran distància, amb diferents amplades de banda, incloent telefonia, radiodifusió, televisió i dades, des del punt de vista dels sistemes de transmissió.
[33] Capacitat per a la selecció de circuits, subsistemes i sistemes de radiofreqüència, microones, radiodifusió, radioenllaços i radiolocalització.
[35] Capacitat per analitzar, codificar, processar i transmetre informació multimèdia emprant tècniques de processament analògic i digital de senyal.
Pel que fa a l'objectiu general de l'assignatura aquest consisteix a proporcionar al estudiant una visió de tècniques de modulació avançades i una introducció als aspectes de codificació de font i canal.
Aquest objectiu es desglossa en els següents objectius específics:
1. Conèixer la finalitat del blocs de codificació de font i de canal, ubicar-los dins de la cadena d'un sistema de comunicacions digitals, i aclarir les diferències entre ambdós.
2. Entendre els mecanismes bàsics del codificador de font i els aspectes teòrics que intervenen: redundància, entropia, predicció, ...
3. Entendre els mecanismes bàsics del codificador de canal: redundància, capacitat correctora, capacitat detectora.
4. Distingir entre codis bloc i convolucionals, i mecanismes de descodificació en cadascun dels casos.
5. Tenir nocions de codis correctors de errors avançats: turbo-codis i codis LDPC.
6. Comprendre els principis de funcionament dels sistemes de comunicacions d'espectre eixamplat, les diferents estratègies per generar senyals d'espectre eixamplat i finalitat d'aquests sistemes.
7. Conèixer la modulació OFDM i identificar els avantatges i els inconvenients d'aquesta modulació enfront de la modulació de portadora única.
8. Conèixer l'estructura de les modulacions de fase continua (CPM), i argumentar les principals raons que justifiquen l'ús de modulacions d'envolupant constant i modulacions CPM.
1a Part: Codificació de Font i Canal
Mòdul didàctic 1.
Codificació de Font
1. Fonts de missatges i codificació de font
2. Codificació de font i codificació de canal
3. Codificació PCM de fonts analògiques
4. Compressió de fonts. Necessitat i conceptes bàsics
5. Mesura de la informació
6. Codis de longitud variable. Conceptes bàsics
7. Codis de Huffman
8. Transformacions de dades
9. Codificació de veu en telefonia mòbil GSM
Mòdul didàctic 2.
Codificació de Canal I: Introducció i Codis Bloc
1. Redundància estructurada: conceptes bàsics
2. Estratègies per al control d'errors
3. Per a què serveixen els codis de protecció d'errors?
4. Decisions toves i decisions dures
5. Codis de bloc
6. Descodificació de codis de bloc lineals
7. Codis cíclics
Mòdul didàctic 3.
Codificació de Canal II: Codis Convolucionals.
1. Codis convolucionals
2. Concatenació de codis
3. Turbo-codis
2a Part: Modulacions avançades:
Mòdul didàctic 4.
Tècniques de Comunicacions d'Espectre Eixamplat.
1. Introducció als sistemes d'espectre eixamplat
2. Sistemes d'espectre eixamplat per seqüència directa
3. Seqüències pseudoaleatòries: Generació.
4. Seqüències pseudoaleatòries: Sincronització.
5. Càlcul de la probabilitat d'error en sistemes DS
6. Accés múltiple per divisió en codi (CDMA)
Mòdul didàctic 5.
Multiplexació per Divisió de Freqüències Ortogonals (OFDM).
1. OFDM enfront de portadora única
2. Ortogonalització de portadores
3. Canal de comunicacions
4. Probabilitat d'error en condicions ideals
5. Estratègies addicionals en OFDM
6. Espectre d'OFDM
7. Estàndards basats en OFDM
Mòdul didàctic 6.
Modulacions Digitals de Fase Contínua (CPM).
1. Conceptes bàsics.
2. Modulació offset-QPSK (OQPSK)
3. Modulacions CPFSK (Constant Phase FSK)
4. Modulació MSK (Minimum Shift Keying)
5. Modulació GMSK (Gaussian MSK)
| Material | Suport |
| Teoria de la codificació i modulacions avançades | |
| Comunicacions digitals passabanda | |
| Els sistemes de comunicacions digitals |
Bibliografia recomanada:
- Benedetto, Sergio (1999). Principles of Digital Transmission: with wireless applications / Sergio Benedetto and Ezio Biglieri. New York : Kluwer Academic/Plenum, 1999
- Proakis, John (2000). Digital Communications (4th Edition). New York: McGraw-Hill, 2000
- Sklar, Bernard (2001). Digital Communications: Fundamentals and Applications (2nd Edition). New Jersey: Prentice Hall PTR, 2001
ISBN: 978-0130847881
- Carlson, A. Bruce (2001). Communication Systems: An Introduction to Signals and Noise in Electrical Communication (4a. ed.). McGraw-Hill, 2001
Cal que l'estudiant segueixi els materials docents de l'assignatura (mòduls didàctics) que exposen els continguts que són l'objectiu de la mateixa. A cada mòdul, l'estudiant trobarà un plantejats un conjunt de problemes i exercicis que li permetran posar en pràctica els conceptes explicats al llarg del mòdul; i un conjunt d'exercicis d'autoavaluació perquè el mateix estudiant pugui avaluar el grau d'assoliment de les competències.
Les Guies d'Estudi (GES) i el calendari de l'espai de Planificació de l'aula donen indicacions sobre com planificar i seguir l'estudi de cada mòdul, així com informacions complementàries de l'aprenentatge i del contingut dels materials. Són una eina útil per a l'estudiant abans, durant i després de l'estudi de cada mòdul.
El seguiment actiu i la participació en els espais de Comunicació de l'aula (Tauler i Fòrum) és de primordial interès, atès que habitualment s'hi plantegen dubtes, s'hi donen respostes i s'hi tracten temes relacionats amb la matèria d'estudi. El fòrum està concebut no només per plantejar els dubtes, sinó que es convida a intentar resoldre els dubtes de companys ja que sovint intentant explicar una idea és quan aquesta s'entén millor.
És important intentar realitzar un treball constant d'estudi i d'aplicació dels continguts, atès que aquesta és la via habitual d'èxit per a superar l'assignatura. Per aquest motiu, es realitzarà una proposta de distribució temporal de l'aprenentatge i altres indicacions que es puguin donar durant el curs.
Pel que fa a la temporització i itineraris formatius, accedint a les GES l'estudiant disposarà d'una distribució orientativa del temps que es proposa per a l'estudi de cada mòdul. A més, el calendari inclou les dates clau del semestre, com ara la publicació i el lliurament de les Proves d'Avaluació Continuada (PAC). Les dates de lliurament de les PAC s'han de respectar estrictament. Per tant, és molt recomanable que se segueixi la temporització proposada i s'intentin respectar les dates indicades per a l'estudi de cada mòdul didàctic.
Cal tenir en compte que el seguiment correcte de l'assignatura us compromet a realitzar les activitats proposades de manera individual i segons les indicacions que pauta aquest Pla Docent. En cas que no sigui així, la nota final d'avaluació continua o la nota de pràctica s'avaluaran amb una D. Per altra banda, i sempre a criteri dels Estudis, l'incompliment d'aquest compromís pot suposar que no se us permeti superar cap altra assignatura mitjançant avaluació continuada ni en el semestre en curs ni en els següents.
La Normativa acadèmica de la UOC disposa que el procés d'avaluació es fonamenta en el treball personal de l'estudiant i pressuposa l'autenticitat de l'autoria i l'originalitat dels exercicis fets.
La manca d'originalitat en l'autoria o el mal ús de les condicions en què es fa l'avaluació de l'assignatura és una infracció que pot tenir conseqüències acadèmiques greus.
L'estudiant serà qualificat amb un suspens (D/0) si es detecta manca d'originalitat en l'autoria d'alguna activitat avaluable (pràctica, prova d'avaluació contínua (PAC) o final (PAF), o la que es defineixi al pla docent), sigui perquè ha utilitzat material o dispositius no autoritzats, sigui perquè ha copiat textualment d'internet, o ha copiat d'apunts, de materials, de manuals o d'articles (sense la citació corresponent), d'altres estudiants, o per qualsevol altra conducta irregular.
La qualificació de suspens (D/0) en les qualificacions finals d'avaluació contínua pot comportar l'obligació de fer l'examen presencial per a superar l'assignatura (si hi ha examen i si superar-lo és suficient per a superar l'assignatura segons indiqui el pla docent).
Quan aquesta mala conducta es produeixi durant la realització de les proves d'avaluació finals presencials, l'estudiant pot ser expulsat de l'aula, i l'examinador farà constar tots els elements i la informació relatius al cas.
D'altra banda, aquesta conducta pot donar lloc a la incoació d'un procediment disciplinari i l'aplicació, si escau, de la sanció que correspongui.
La UOC habilitarà els mecanismes que consideri oportuns per a vetllar per la qualitat de les seves titulacions i garantir l'excel·lència i la qualitat del seu model educatiu.
|
Pots superar l'assignatura per mitjà de dues vies:
|
Nota final d'assignatura: AC + PS
AC = 70%
PS = 30%
Notes mínimes:
· PS = 3,5
Quan la nota obtinguda a la PS sigui inferior als mínims establerts per a cada fórmula, la qualificació final de l'assignatura serà la nota obtinguda a la PS.
Nota final d'assignatura: EX + AC
EX = 65%
AC = 35%
Notes mínimes:
· EX = 4
Aquesta fórmula de ponderació només s'aplicarà quan la nota resultant millori la nota obtinguda a l'EX. Quan la nota obtinguda a l'EX sigui inferior a 4 o la qualificació resultant de la fórmula de ponderació no permeti millorar la nota obtinguda a l'EX, la qualificació final de l'assignatura serà la nota obtinguda a l'EX.
En el cas d'assignatures amb pràctiques (Pr) que creuïn amb l'examen (EX), la fórmula de ponderació només s'aplicarà quan la nota resultant millori la nota obtinguda a FE (FE=EX+Pr). Quan la nota obtinguda a l'EX sigui inferior a 4, la qualificació resultant de l'assignatura serà la nota obtinguda a l'EX. Quan la qualificació resultant de la fórmula de ponderació no permeti millorar la nota obtinguda a FE, la qualificació final de l'assignatura serà la nota obtinguda a FE.
L'avaluació continuada consisteix en la realització, lliurament i valoració per part del consultor d'alguns dels exercicis de les diferents activitats. Anomenem Prova d'Avaluació Contínua (PAC) a cadascun d'aquests lliuraments. Les dates de publicació dels enunciats de cada PAC i del seu lliurament figuren al calendari.
Al llarg del semestre s'han de realitzar tres proves d'avaluació contínua (PACs). El lliurament de les PACs per part de l'estudiant, així com la resta d'accions relacionades amb aquestes activitats (publicació d'enunciats, solucions i notes, resolució de dubtes i aclariments, anunci de possibles novetats i modificacions, etc.), es durà a terme a l'aula virtual de l'assignatura del Campus UOC.
A partir de les qualificacions de les PACs i altres factors (tals com la participació en els fòrums de discussió de l'aula virtual, etc.) el consultor decidirà la qualificació final d'Avaluació Contínua (AC). La qualificació de les PACs es calcularà com la mitjana aritmètica de les notes de les tres PACs, sent totes ponderades amb el mateix pes en el càlcul d'aquesta mitjana, de manera que les tres PACs tindran la mateixa importància.
Cadascuna de les tres PACs inclourà en el seu enunciat una part pràctica de resolució opcional (clarament indicada en els enunciats). L'objectiu d'aquesta part pràctica opcional és que els alumnes puguin aprofundir en els continguts teòrics de l'assignatura. Aquesta part opcional s'avaluarà de la següent forma: pels alumnes que realitzin de forma satisfactòria i amb un mínim de qualitat la part pràctica opcional de les tres PACs es tindrà en compte favorablement aquest esforç al final de curs per arrodonir la nota final de l'AC (sempre a l'alça); pels alumnes que no realitzin aquest treball voluntari o ho facin amb una qualitat de mínims no es tindrà en compte a la nota final d'AC i per tant en cap cas penalitzarà.
A fi d'obtenir una nota d'AC, l'estudiant ha de lliurar, almenys, dues de les tres PACs previstes en aquest pla docent. En cas de lliurar una o cap d'elles, es considerarà que l'estudiant renuncia a l'AC i, per tant, haurà de recórrer a l'Examen Final per superar l'assignatura, segons l'establert en l'apartat Avaluació Final.
El correcte seguiment de l'assignatura compromet a realitzar les activitats d'avaluació proposades de manera individual i segons les indicacions que pauta aquest pla docent. De no fer-ho així, en cap cas aquestes activitats d'avaluació podran ser superades.
L'avaluació final presencial serà mitjançant una prova de síntesi (si s'ha superat l'AC) o un examen final. La Prova de Síntesi (PS) consisteix en un conjunt de preguntes i exercicis basades en els continguts estudiats durant el curs. L'objectiu és determinar si l'estudiant ha assolit els coneixements esperats mitjançant l'AC. L'Examen Final (EX) es composa d'un seguit de preguntes amb subapartats que tracten sobre qualsevol dels continguts de l'assignatura. Les preguntes no tenen per què estar directament relacionades amb les PAC.
Els estudiants podran optar a ser avaluats mitjançant la PS sempre i quan hagin superat l'AC (nota mínima AC = 5), sent calculada la nota final de l'assignatura (NFA) com:
NFA = (0,7 * AC) + (0,3 * PS)
Només es realitzarà aquest càlcul si la nota de la Prova de Síntesi (PS) és igual o superior a 3,5. Si la nota de la Prova de Síntesi (PS) és inferior a 3,5, l'assignatura està suspesa.
En el cas d'estudiants que hagin realitzat l'Examen Final (EX), la nota final de l'assignatura es calcula com segueix:
- En el cas que no s'hagi realitzat l'AC la nota final de l'assignatura (NFA) és igual a la nota de l'examen (EX).
NFA = EX
- En el cas d'estudiants que a més de l'Examen Final hagin realitzat l'Avaluació Contínua (AC), la nota final de l'assignatura (NFA) es calcula de la següent manera:
NFA = (0,35 * AC) + (0,65 * EX)
Només es realitzarà aquest càlcul quan la nota de l'Examen Final (EX) sigui igual o superior a 4 i la nota de l'Avaluació Contínua millori la nota de l'Examen Final (EX). És a dir, la Avaluació Contínua (AC) només pot millorar o deixar igual la nota obtinguda en l'Examen Final (EX), però mai pot empitjorar-la.
Tal i com s'ha indicat en la metodologia de l'assignatura, el consultor us guiarà i orientarà a través del Tauler de l'aula per a què pugueu fer un bon seguiment de l'assignatura. També respondrà els dubtes que vagin sortint en el Fòrum de l'aula així com les consultes i comentaris enviats a la seva bústia personal.
El consultor també farà un seguiment personalitzat de l'avaluació contínua, revisarà totes les PACs lliurades i comentarà de forma qualitativa a nivell grupal i/o individual la resolució. Aquests comentaris us ajudaran a progressar en el vostre aprenentatge i adquirir el conjunt de les competències.
És recomanable que tots els dubtes que apareguin durant el transcurs de l'assignatura es plantegin al Fòrum de l'aula, sent més enriquidor per tots els estudiants ja que es poden compartir dubtes i coneixements. El fòrum està concebut no només per plantejar els dubtes sinó que s'us convida a intentar resoldre els dubtes plantejats per companys, ja que sovint intentant explicar una idea és quan aquesta es madura i s'entén millor.