Teoría de Codificación y Manejo de Información

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL
SECRETARÍA ACADÉMICA
DIRECCIÓN DE EDUCACION SUPERIOR
PROGRAMA SINTÉTICO
CARRERA:
ASIGNATURA:
Ingeniería en Comunicaciones y Electrónica.
Teoría de Codificación y Manejo de Información.
SEMESTRE: Octavo.
OBJETIVO GENERAL: El alumno analizará las teorías de codificación aplicables para el diseño de
sistemas de comunicación segura y calculará la capacidad de los canales de comunicación simulando un
sistema con los diferentes tipos de canales y ruido.
CONTENIDO SINTÉTICO:
I.- Sistema Básico de Comunicación.
II.- Códigos de la Fuente.
III.- Canales de Comunicación.
IV.- Códigos de Canales.
V.- Manejo de Información.
METODOLOGÍA:
Búsqueda de información por parte del alumno asesorado por el profesor.
Integración de equipos de trabajo para la realización de prácticas y ejercicios.
Presentación conceptual del tema y resolución de dudas por parte del profesor.
Consulta documental por el alumno de la normatividad en las redes , cableados y protocolos de redes de
cómputo.
Elaboración de resúmenes, cuadros sinópticos y mapas conceptuales por parte del alumno.
Prácticas de los alumnos en los laboratorios, supervisados y coordinados por el profesor.
Técnicas grupales para solución de ejercicios.
EVALUACIÓN Y ACREDITACIÓN:
Tres exámenes departamentales (70 %) haciendo un promedio final con las prácticas (20%), tareas, temas de
consulta en forma grupal o individual (10%).
BIBLIOGRAFÍA:
1.- Brierbrauer, Juergen. Introduction to Coding Theory, Cambridge University Press, United Kingdom, 2004
218 págs.
2.- Cover, Thomas. Elements of Information Theory, Wiley & Sons USA, 1991, 576 págs.
3.- Haykin, Simon. Sistemas de Comunicación , Limusa, México, 2002, 685 págs.
4.-. Ling, San, Camping, Xing. Coding Theory a First Course, Cambridge University Pres, United Kingdom,
2004, 400 págs
5.- Sklar, Bernard, Digital Communications Fundamental and Applications,2ª ediciòn, Prentice Hall, USA, 2001
450 págs.
6.- www.itu.
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SECRETARÍA ACADÉMICA
DIRECCIÓN DE EDUCACION SUPERIOR
ESCUELA: Escuela Superior de Ingeniería
Mecánica y Eléctrica.
CARRERA: Ingeniería en Comunicaciones
y Electrónica.
OPCIÓN:.Comunicaciones.
COORDINACIÓN:.
DEPARTAMENTO: Ingeniería en
Comunicaciones y Electrónica.
ASIGNATURA: Teoría de Codificación y Manejo de
Información.
SEMESTRE: Octavo.
CLAVE:
CRÉDITOS: 7.5
VIGENTE: Agosto del 2006.
TIPO DE ASIGNATURA: Teórico práctica (Optativa)
MODALIDAD: Escolarizada.
TIEMPOS ASIGNADOS
HRS/SEMANA/TEORÍA:
HRS/SEMANA/PRÁCTICA:
3.0
1.5
HRS/SEMESTRE/TEORÍA:
54.0
HRS/SEMESTRE/PRÁCTICA: 27.0
HRS/TOTALES:
81.0
PROGRAMA ELABORADO O ACTUALIZADO
POR: Las Academias de Comunicaciones
POR: Comisión de Planes y
Programas de Estudio del Consejo General
Consultivo del IPN.
AUTORIZADO
de la ESIME
Culhuacan y Zacatenco.
REVISADO POR: Las Subdirecciones Académicas.
APROBADO POR: Los Consejos Técnicos Consultivos
Escolares de la ESIME Culhuacan y Zacatenco.
Ing. Ernesto Mercado Escutia.
M. en C. Jesús Reyes García.
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ASIGNATURA: Teoría de Codificación y Manejo de Información.
CLAVE
HOJA: 2
DE
8
FUNDAMENTACIÓN DE LA ASIGNATURA
Medir la información que generan los diferentes tipos de fuentes ( discretas o continuas), en los sistemas de
comunicación resulta importante en su diseño, especialmente en las etapas de codificación y modulación en el
emisor,.La información será representada por señales que se propagarán por el canal de comunicación que al
sumarse con las señales de ruido inherentes al medio provoca errores en la transmisión.
Dado que esta condición está presente en cualquier canal, se le agregan códigos para la detección de errores,
basados en funciones matemáticas que permiten determinar el número y la posición de los errores en los flujos
o bloques de datos, así como solucionar errores en punción de estos códigos correctores, además ya
preparada la información se deberá de manejar y distribuir a los diferentes puntos de nuestra red la cual puede
ser de área local, o superior.
Esta asignatura es indispensable para el Ingeniero en Comunicaciones y Electrónica, para el análisis y diseño
de cualquier sistema de comunicaciones, con base en las aportaciones de la teoría de codificación , así como
el manejo de la información, aplicados a los códigos de fuente y de canal para su posterior envio.
Asignaturas antecedentes : Comunicaciones Analógicas, Comunicaciones Digitales, Procesamiento Digital de
Señales, Electrónica Analógica, Redes Básicas.
Asignaturas Colaterales : Sistemas de Comunicaciones por Medio de Fibra Óptica, Redes de Área Amplia,
Proyecto I
Asignaturas Consecuentes : Redes Convergentes, Proyecto II, Diseño y Administración de Redes.
OBJETIVO DE LA ASIGNATURA
El alumno analizará las teorías de codificación aplicables para el diseño de sistemas de comunicación segura
y calculará la capacidad de los canales de comunicación simulando un sistema con los diferentes tipos de
canales y ruido.
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ASIGNATURA: Teoría de Codificación y Manejo de Información.
No. UNIDAD
I
CLAVE:
HOJA: 3 DE 8
NOMBRE: Sistema Básico de Comunicación.
OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD
El alumno analizará los diferentes tipos de fuentes de datos y calculará la probabilidad de la cantidad de
información promedio generada por las fuentes de información.
No.
TEMA
1.1
1.2
1.3
1.4
1.5
1.6
1.7
1.8
TEMAS
T
Introducción a los sistemas de comunicación.
Tipos de fuentes de datos.
Información y su medida.
Información mutua.
Promedio de información mutua y entropía.
Probabilidad e información mutua para fuentes de
información continua o discreta.
Información mutua para fuentes arbitrarias.
Principios de codificación de la fuente.
Subtotal de horas.
CLAVE BIBLIOGRÁFICA
HORAS
1.5
1.5
1.5
1.5
1.5
1.5
P
EC
1B,2B,3B,4B,5B
3.0
1.0
3.0
1.5
1.5
12.0 3.0
1.0
1.0
1.0
1.0
8.0
ESTRATEGIA DIDÁCTICA
Búsqueda de información por parte del alumno, relativa a las fuentes de informaciòn asesorado por el profesor.
Integración en equipos de trabajo de alumnos para la realización de prácticas y ejercicios.
Presentación conceptual del tema y resolución de dudas, por parte del profesor , con interacción de los alumnos.
Elaboración de resúmenes, mapas conceptuales por parte del alumno.
Prácticas de laboratorio de simulación en cómputo para calcular la cantidad de informaciòn, por parte del alumno,
bajo la supervisión y coordinación del profesor.
PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN
El contenido de la unidad será evaluado por medio del 1er. examen departamental con valor del 70 %.
Ejercicios realizados en clase y extraclase con valor del 5 % .
Realización de prácticas que darán un 20 %
Temas de consulta documental expuestos en forma grupal o individual un 5 %.
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ASIGNATURA: Teoría de Codificación y Manejo de Información.
No. UNIDAD
HOJA: 4
CLAVE:
DE 8
NOMBRE: Códigos de la Fuente.
II
OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD
El alumno analizará los conceptos relacionados con las codificaciones para su aplicación en las fuentes de
información en los sistemas de comunicaciones.
No.
TEMA
2.1
2.2
2.3
2.4
2.5
2.6
TEMAS
HORAS
T
Códigos de longitud fija y variable.
Teorema de codificación de la fuente.
Fuentes discretas estacionarias.
Fuentes de Harkov.
Códigos Huffman.
Código Lempel-Ziv.
Subtotal de horas.
CLAVE BIBLIOGRÁFICA
P
EC
1.0
1.5
1.5
3.0
1.5
1.5
3.0
3.0
1.0
1.0
1.5
1.5
1.5
1.5
10.0
6.0
8.0
1B,2B,3B,4B,5B
ESTRATEGIA DIDÁCTICA
Búsqueda de información relativa al los códigos de longitud fija y variable por parte del alumno, asesorado por el
profesor.
Presentación conceptual del tema y resolución de dudas, por parte del profesor y con interacción de los alumnos.
Consulta documental por el alumno de los diferentes tipos de protocolos de computadoras.
Elaboración de resúmenes, cuadros sinópticos y mapas conceptuales por parte del alumno.
Técnicas grupales para solución de ejercicios.
Uso de computadoras por parte del alumno bajo la supervisión y coordinación del profesor.
PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN
El contenido de la unidad será evaluado por medio del 2º examen departamental con valor del 70 %.
Ejercicios realizados en clase y extraclase con un valor del 5 % .
Realización de prácticas con un valor del 20 %.
Exposición de temas expuestos en forma grupal o individual por el 5 %.
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ASIGNATURA: Teoría de Codificación y Manejo de Información.
No. UNIDAD
HOJA: 5 DE 8
CLAVE:
NOMBRE: Canales de Comunicación.
III
OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD
El alumno calculará la capacidad de los diferentes tipos de canales de comunicación y simulará en
laboratorio un sistema de comunicación con los diferentes tipos de canales y ruido.
No.
TEMA
3.1.
3.2
3.3
3.4
3.5
3.6
TEMAS
HORAS
P
EC
CLAVE
BIBLIOGRÁFICA
1.5
1.5
1.5
1.5
3.0 3.0
2.0 3.0
1.5
1B,2B,3B,4B,5B
11.0 6.0
7.5
T
Definición y clasificación de canal.
Canales de estado finito.
Canales discretos sin memoria
Canales discretos con memoria.
Canales con ruido.
Capacidad de canal.
Subtotal de horas.
3.0
1.5
1.5
ESTRATEGIA DIDÁCTICA
Búsqueda de información relativa a los diferentes modelos de canal por parte del alumno, asesorado por el
profesor.
Presentación conceptual del tema y resolución de dudas, por parte del profesor.
Consulta documental por el alumno de las normas de protocolos de redes.
Elaboración de resúmenes, cuadros sinópticos y comparativos de los diferentes canales de comunicación .
que existen por parte del alumno.
Técnicas grupales para solución de ejercicios.
Uso de programas de simulación por medio de computadoras por parte del alumno bajo la supervisión y
coordinación del profesor.
PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN
El contenido de la unidad será evaluado por medio del 3 er examen departamental con valor del 70 %.
Ejercicios realizados en clase y extraclase con valor del 5 %. .
Realización de prácticas con valor del 20 %.
Exposición de temas expuestos en forma grupal o individual con valor del 5 %.
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ASIGNATURA: Teoría de Codificación y Manejo de Información.
No. UNIDAD
HOJA: 6 DE 8
CLAVE:
NOMBRE: Códigos de Canales.
IV
OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD
El alumno analizará los diferentes métodos y funciones matemáticas utilizadas en los algoritmos de código
para la elección, detección y corrección de errores en los canales de comunicación.
No.
TEMA
4.1
4.2
4.3
4.4
4.5
4.6
TEMAS
HORAS
T
Teoría de grupos, campos y polinomios.
Códigos lineales.
Códigos cíclicos.
Códigos BCH.
Códigos convolucionales.
Aplicaciones de códigos.
Subtotal de horas.
2.5
3.0
1.5
1.0
1.0
1.0
P
1.5
1.5
1.5
1.5
10.0 6.0
EC
2.5
1.5
1.5
CLAVE
BIBLIOGRÁFICA
1B,2B,3B,4B,5B
1.5
7.0
ESTRATEGIA DIDÁCTICA
Búsqueda de información relativa a los còdigos por parte del alumno, asesorado por el profesor.
Presentación conceptual del tema y resolución de dudas, por parte del profesor.
Consulta documental por el alumno de las normas acorde con la ISO, IEEE y la UIT.
Elaboración de resúmenes, cuadros sinópticos y comparativos de los diferentes códigos que existen por
parte del alumno.
Técnicas grupales para solución de ejercicios.
Uso de programas de simulación por medio de computadoras por parte del alumno bajo la supervisión y
coordinación del profesor.
PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN
El contenido de la unidad será evaluado por medio del 3 er examen departamental con valor del 70 %.
Ejercicios realizados en clase y extraclase con valor del 5 %. .
Realización de prácticas con valor del 20 %.
Exposición de temas expuestos en forma grupal o individual con valor del 5 %.
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ASIGNATURA: Teoría de Codificación y Manejo de Información.
No. UNIDAD
HOJA: 6 DE 8
CLAVE:
NOMBRE: Manejo de la información.
V
OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD
El alumno analizará los diferentes medios de transmisión de información para la elección, detección y
óptima aplicación en la construcción de redes.
No.
TEMA
5.1
5.2
5.3
5.4
5.5
5.6
5.7
TEMAS
HORAS
T
Introducción..
Normatividad TIA, EIA, OSI,
Características de los medios de conducción de
señales.
Análisis de utilización de medios.
Concentradores- convertidores óptico- par trenzado,
electromagnético –par trenzado, óptico-óptico.
.Diseño del manejo de información en las nuevas
construcciones.
Aplicaciones actuales y futuras.
P
EC
1.5
1.5
1.5
1.5
1.5
2.0
1.5
1.5
3.0
1.5
1.5
3.0
1.5
1.5
CLAVE
BIBLIOGRÁFICA
1B,2B,3B,4B,5B
1.5
.
Subtotal de horas.
11.0 6.0
6.0
ESTRATEGIA DIDÁCTICA
Búsqueda de información relativa a los còdigos por parte del alumno, asesorado por el profesor.
Presentación conceptual del tema y resolución de dudas, por parte del profesor.
Consulta documental por el alumno de las normas acorde con la ISO, IEEE y la UIT.
Elaboración de resúmenes, cuadros sinópticos y comparativos de los diferentes medios de transmisión que
existen por parte del alumno.
Técnicas grupales para solución de ejercicios.
Uso de programas de simulación por medio de computadoras por parte del alumno bajo la supervisión y
coordinación del profesor.
PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN
El contenido de la unidad será evaluado por medio del 3 er examen departamental con valor del 70 %.
Ejercicios realizados en clase y extraclase con valor del 5 %. .
Realización de prácticas con valor del 20 %.
Exposición de temas expuestos en forma grupal o individual con valor del 5 %.
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ASIGNATURA: Teoría de Codificación y Manejo de Información.
CLAVE:
HOJA: 7 DE 8
RELACION DE PRÁCTICAS
PRACT.
No.
NOMBRE DE LA PRÁCTICA
UNIDAD
DURACIÓN
1
Entropía.
I
3.0
2
Código Huffman.
II
3.0
3
Código Lempel-Ziv
II
3.0
4
Simulación de canal con ruido.
III
3.0
5
Capacidad de canal.
III
3.0
6
Códigos Hamming.
IV
1.5
7
Códigos convolucionales.
IV
1.5
8
Codificación de imágenes.
IV
1.5
9
Codificación de datos.
IV
1.5
10
Interconexión de par trenzado a fibra
óptica
Concentradores , ópticos, de par
trenzado, electromagnéticos.
V
3.0
V
3.0
11.-
Total de horas.
27.0
LUGAR DE
REALIZACIÓN
Las prácticas se
realizarán en el
Laboratorio de
Comunicaciones de
Simulación en
cómputo .
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ASIGNATURA: Teoría de Codificación y Manejo de Información.
CLAVE:
HOJA: 8 DE 8
PERÍODO
UNIDAD
1
I
La primera evaluación constará de los siguientes porcentajes :
70% Examen departamental.
20% Prácticas de laboratorio.
10% Tareas y exposición de temas en forma grupal o individual.
2
II
La segunda evaluación constará de los siguientes porcentajes :
70% Examen departamental.
20% Prácticas de laboratorio.
10% Tareas y exposición de temas en forma grupal o individual.
3
III y IV
CLAVE
B
1
X
2
X
3
X
4
X
5
X
C
PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN
La tercera evaluación constará de los siguientes porcentajes :
70% Examen departamental.
20% Prácticas de laboratorio.
10% Tareas y exposición de temas en forma grupal o individual.
.
La evaluación de la asignatura es el promedio de las tres calificaciones
anteriores.
BIBLIOGRAFÍA
Brierbrauer, Juergen, Introduction to Coding Theory, Cambridge University
Press, United Kingdom, “2004 218 págs.
Cover, Thomas Elements of Information Theory, Wiley & Sons USA, 1991,
576 págs.
Haykin, Simon, Sistemas de Comunicación , Limusa, México, 2002, 685
págs.
Ling, San Camping Xing, Coding Theory a First Course, Cambridge
University Pres, United Kingdom, 2004, 400 págs.
Sklar, Bernard, Digital Communications Fundamental and Applications,2ª
ediciòn, Prentice Hall, USA, 2001 450 págs.
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PERFIL DOCENTE POR ASIGNATURA
1.
DATOS GENERALES
ESCUELA:
Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica.
CARRERA:
Ingeniería en Comunicaciones y Electrónica.
ÁREA:
C. BÁSICAS C. INGENIERÍA
ACADEMIA:
SEMESTRE Octavo..
D. INGENIERÍA
Comunicaciones
ASIGNATURA:
C. SOC. y HUM.
Teoría de Codificación y Manejo de
Información.
ESPECIALIDAD Y NIVEL ACADÉMICO REQUERIDO: Ingeniero en Comunicaciones y Electrónica titulado
preferentemente con maestría o doctorado en el área.
2.- OBJETIVOS DE LA ASIGNATURA: El alumno analizará las teorías de codificación aplicables para el
diseño de sistemas de comunicación segura y calculará la capacidad de los canales de comunicación
simulando un sistema con los diferentes tipos de canales y ruido.
3.- PERFIL DOCENTE:
CONOCIMIENTOS
EXPERIENCIA
PROFESIONAL
Cálculo Diferencial e Dos años de experiencia
Integral Superior,
mínima profesional en el
Transformadas de
área de Ingeniería en
Fourier, Variable
Comunicaciones .
Compleja,
Probabilidad y
Estadística,
Comunicaciones y
Electrónica.
ELABORÓ
HABILIDADES
ACTITUDES
Dominio de la asignatura.
Manejo de grupos.
Comunicación.
Capacidad de análisis y
síntesis.
Manejo de materiales
didácticos, equipos de
prueba de
telecomunicaciones y
cómputo.
Organización.
Creatividad.
REVISÓ
______________________
______________________
PRESIDENTE DE ACADEMIA
Ing. Guillermo Santillán Guevara
Ing. Efrén Pérez Carmona
SUBDIRECTOR ACADÉMICO
Ing. Guillermo Santillán Guevara
M. en C. Alberto Paz Gutiérrez
Vocación por la docencia.
Honestidad.
Ejercicio de la crítica
fundamentada.
Respeto(Buena relación maestro
alumno).
Tolerancia.
Ética.
Responsabilidad científica.
Espíritu de colaboración.
Superación docente y
profesional.
Solidaridad.
Compromiso social.
Puntualidad.
AUTORIZÓ
____________________
DIRECTOR DEL PLANTEL
M. en C. Jesús Reyes García
Ing. Ernesto Mercado Escutia.
FECHA: 2 febrero 2006