\' .· FACUL TAO DE CIENCIAS EXACTAS, INGENIERÍA Y AGRIMENSURA- U.~~;;~-rl "'-., . ""'·-~- Programa Analítico de la Asignatura: Comunicaciones Eléctricas Código: A-4-29-2 PRESUPUESTO HORARIO SEMANAl PROMEDIO Plan de Estudios: 1996 TEORÍA: 4 PRÁCTICA: 2 Departamento Electrónica - Area de LABORATORIO~ 1 Comunicaciones TOTAl ASIGNADO: 7 Profesor: Elizabeth Tapia DEDICACIÓN DEl AlUMNO FUERA DE CLASE: Vigencia: desde año 2013 hasta año ....... . PRESUPUESTO TOTAL: 11 PROGRAMA BASADO EN: (SEMANAS ÚTilES) 16 DEFINITIVO CUATRIMESTRAl HORAS TOTALES ASfGNADAS: 112 HORAS TOTALES PRESUPUESTADAS: 176 Carrera: Programa: INGENIERÍA ElECTRÓNICA 4 OBJETIVOS: (qué debe saber el alumno al concluir el curso) Conocer y aplicar los conceptos de teoría de la información en problemas de transmisión de información en presencia de ruido. Comprender y aplicar los conceptos teoría de codificación en problemas de protección de fuentes de mensajes expuestas a ruido. Comprender los fundamentos de los sistemas de comunicaciones banda base y pasabanda, así como su desempeño ante el ruido propio o externo. Conocer las técnicas de compartición de recursos para la transmisión de mensajes. Comprender los principios de los protocolos de comunicaciones orientados al intercambio de de datos. UBICACION EN lA CARRERA Y CARACTERISTICAS GENERAlES Esta materia se dicta en el octavo cuatrimestre. Sintetiza conocimientos previos poniéndolos al servicio de los sistemas de comunicaciones en relación al análisis, a la síntesis y al estudio de técnicas específicas, con énfasis en la modelización como herramienta básica. MATERIAS RElACIONADAS Previas: Probabilidades y Procesos Aleatorios (A-4-25-1), Teoría de Circuitos 11 (A-3-22-2}. Simultáneas recomendadas: Mediciones 11 (A-4-31-2) Posteriores: Redes de Datos, Telefonía fija y móvil, Tecnologías Propagación y Comun· iones Inalámbricas (Electivas). 1t3 Fecha Página 1 de 6 CONTENIDO TEMÁTICO 1. INTRODUCCIÓN A lOS SISTEMAS DE COMUNICACIONES 1 .1 . Definiciones y conceptos básicos. 1.2. Objetivos. 1.3. Componentes. Encadenamiento de funciones. 1.4. Modelo de un sistema de comunicaciones. 1.5. Clasificación de los sistemas de comunicaciones. 1.6. Comportamiento de los sistemas de comunicaciones. 2. ANÁliSIS DE UN ENLACE DE COMUNICACIONES 2.1. 2.2. 2.3. 2.4. 2.5. 2.6. 2. 7. 2.8. 3. Distorsión. Distorsiones lineales, no lineales, intermodulación y modulación cruzada. Interferencia. Diafonía, canal común y canal adyacente. Causas de pérdidas de señal en un enlace. Fuentes de ruido en un enlace. Propagación en el espacio libre. Potencia recibida. Pérdidas en la trayectoria. Presupuesto de ganancias y pérdidas en un enlace. Caso digital. Relaciones Señal/Ruido: recibida, necesaria, margen. Disponibilidad de un enlace. TEORfA DE LA COMUNICACIÓN 3.1. 3.2. 3.3. 3.4. 3.5. Introducción. Conceptos y definiciones básicas. Límites fundamentales. Teoremas. Modelado de fuentes de información estocásticas. Fuentes Discretas. Sin memoria y con memoria. Fuentes Continuas. Sin memoria y con memoria. Codificación sin pérdidas. Primer teorema de Shannon. 3.5.1. Probabilística. Algoritmo de Huffman-Fano-Shannon. 3.5.2. No probabilística. Algoritmo de Lempei-Ziv. 3.6. Codificación con pérdidas. Teoría tasa-distorsión. 3.6.1. Información mutua. Entropía diferencial. 3.6.2. Función tasa-distorsión. 3. 7. Canales de comunicación ruidosos discretos. 3. 7 .1. Información mutua. Propiedades. Notación. 3. 7.2. Información mutua sobre canal ruidoso. 3.7.3. Medidas de la información promedio. Equivocación. Información falsa o irrelevante. Relaciones entre las entropías. 3.7.4. Maximización de la información mutua. Capacidad del canal. Interpretaciones. 3. 7.5. Teoría de Codificación. Codificación de canal. 3. 7.5. 1. Teorema de codificación del canal ruidoso. Modelos de Canal. 3.7.5.2. Codificación para el canal binario simétrico. 3.7.6. Códigos con expansión del AB. 3. 7 .6.1. Códigos correctores de bloque y convolucionales. 3.7.6.2. Códigos correctores Turbo y LDPC. 3.7.6.3. Códigos correctores BCH y Reed Solomon. 3. 7. 7. Códigos para detección y retransmisión. 3. 7.8. Códigos para AB restringidos. Codificación TCM (Trellis Code Modulation). 3.8. Canales de comunicación ruidosos continuos. 3.8.1. Información mutua sobre el canal continuo. 3.8.2. Entropía de la distribución gaussiana. 3.8.3. Ruido gaussiano. 3.8.4. Teorema de la capacidad de información para el canal gaussiano. 3.8.5. Interpretación de fa capacidad para ancho de banda infinito. 3.8.6. Intercambio ancho de banda con relación Señal/Ruido. 3.8.7. Sistemas ideales. 3.8.8. Sistemas reales. Comparación de sistemas. Página2 de 6 4. MODULACIÓN DE ONDA CONTINUA 4.1. Modulación lineal. 4.1.1. Modulación por amplitud (AM) y de doble banda lateral con portadora suprimida (DSB-SC). 4.1.2. Reducción de ancho de banda de transmisión por filtrado de bandas laterales. Banda lateral unica (BLU) y vestigial (VSB). 4.1.3. Demodulación por envolvente y detección coherente. 4.2. Modulación de ángulo. 4.2.1. Modulación en frecuencia (FM) y en fase (PM). 4.2.2. Ancho de banda de transmisión para una señal arbitraria. 4.2.3. Moduladores de ángulo. Métodos directo e indirecto. 4.2.4. Demodulacion de señales moduladas en ángulo. Demodulacíón por lazo de enclavamiento de fase (PLL). 4.3. Técnicas de suplementarias. Receptor superheterodino. Aplicación en AM y FM. FM estéreo. 4.4. Modelos de ruido pasabanda 4.5. Comportamiento de los sistemas de modulación analógica en presencia de ruido e interferencia. 4.5.1. Ruido en receptores DSB-SC y BLU. 4.5.2. Ruido en receptores de AM. Demodulación por envolvente y efecto umbral. 4.5.3. Ruido en receptores de FM. Efecto umbral. Reducción del umbral. Mejoramiento de la relación señal vs. ruido. Pre-énfasis y desénfasis. 4.5.4. Comparación de sistemas de modulación analógica. 5. MODULACIÓN POR PULSOS 5.1. Modulación por pulsos analógicos. 5.1.1. Introducción. 5.1.2. Proceso de muestreo. 5.1.3. Señales de modulación de pulsos: Modulación por Amplitud de Pulsos (PAM). Modulación por Posición de Pulsos (PPM). Modulación por Ancho de Pulso (PWM). 5.1.4. Compromiso ancho de banda vs. Ruido. 5.2. Modulación por pulsos digitales. 5.2.1. Proceso de cuantificación. Cuantificación escalar y vectorial. 5.2.2. Modulación por codificación de pulsos (PCM). 5.2.3. Consideraciones de ruido en sistemas PCM. 5.2.4. Virtudes, timitaciones y variaciones del sistema PCM. 5.2.5. Modulación Delta. 5.2.6. Modulación PCM diferencial. 5.3. Aplicación en redes de transporte telefónicas. 6. TRANSMISIÓN BANDA BASE 6.1. Banda Base Analógica. 6. 1.1. Señales de potencia. Control de la distorsión lineal. Ecualización. Maximización de la relación Señal/Ruido en presencia de distorsión lineal. Filtros terminales óptimos. 6.2. Banda Base Digital. 6.2.1. Señales de energía. Recepción óptima en presencia de ruido. Filtro Adaptado (MF). 6.2.2. Probabilidad de error debido al ruido. 6.2.3. Interferencia intersimbólica (ISI). Limitación del ancho de banda. 6.2.4. Criterio de Nyquist para transmisión binaria sin distorsión. 6.2.5. Contracción del ancho de banda. Sistemas multinarios. 6.2.6. Evaluación cualitativa de la señal recibida. El problema de la sincronización. El diagrama de ojo. 6.3. Aplicación en la transmisión de datos sobre redes telefónicas. Recomendaciones ITU-T, serie V. 7. MODULACIÓN DIGITAL PASABANOA 7.1. Sistemas basados en portadora armónica modulada por una señal discreta. 7.1.1. Modulaciones con señales binarias sin codificación. Modulación ASK, FSK y PSK. Características espectrales y potencia. 7.1.2. Modulación con señales binarias codificadas. Codificación por transiciones, DPSK. 7.1.3. Demodulación coherente y no coherente. 7.2. Modificación de ancho de banda de transmisión. 7.2.1. Contracción del espectro, MPSK y MAPK (QAM). 7.2.2. Expansión del espectro, MFSK. Señales ortogonales. 7.3. Demodulación de señales en cuadratura. 7.4. Rendimiento es ectral. Página 3 de 6 7.5. Comportamiento de sistemas de modulación digital pasabanda en presencia de ruido e interferencia. 7.5.1. Detección coherente PSK, MPSK y FSK. 7.5.2. Detección no coherente DPSK y MFSK. 7.5.3. Probabilidad de error en sistemas binarios PSK, FSK y DPSK. 7.5.4. Probabilidad de error en sistemas multinarios MPSK y MAPK. 8. SISTEMAS DE ANCHO DE BANDA INDEPENDIENTE DE LA SEI\IAL DE MENSAJE 8.1. Sistemas de espectro Expandido. Principales aplicaciones. Conceptos Fundamentales. Definiciones básicas. Ganancia de procesamiento. 8.2. Secuencias de pseudoruido. Propiedades. Tipos de secuencias. Generación. 8.3. Sistemas de espectro expandido de secuencia directa. Rechazo a la interferencia intencional. 8.4. Sistemas por salto de frecuencia SFH y FFH. 8.5. Sincronización. Adquisición y seguimiento. 8.6. Aplicación en sistemas de telefonía móvil 2G-3G. 9. MULTIPLEXACIÓN Y ACCESO MÚLTIPLE 9.1. Asignación de un recurso de comunicación común a múltiples usuarios. Políticas básicas. 9.2. Tipos de multiplexación. 9.2.1. División de Frecuencia (FDM). 9.2.2. División de Tiempo (TDM). 9.2.3. División de código (CDM). 9.2.4. División de espacio (SDM). 9.3. Aplicación en el transporte de tramas telefónicas. Multiplexores digitales. 9.4. Concepto de acceso múltiple. Tipos 9.4.1. División de Frecuencia (FDMA). 9.4.2. División de Tiempo (TOMA). 9.4.3. División de Código (COMA). 9.4.4. Arquitectura de control. Asignación por demanda (DAMA). 9.5. Aplicación en radioenlaces digitales y enlaces satelitales. 10. PROTOCOLOS 10.1. Arquitectura básica de redes. Estratificación 10.2. Protocolos e interfaces de comunicación. Beneficios del uso de un modelo en capas. 10.3. Introducción a los modelo OSI TCPIIP. Direccionamiento de red. Página 4 de 6 MODALIDADES DE ENSEÑANZA La mayor parte del curso se desarrolla por medio de clases presenciales de asistencia no obligatoria basadas en la exposición de material complementario de la bibliografía de base, en la aclaración de conceptos que no surgen claramente de ésta última y en la resolución de problemas propuestos. Como parte complementaria de la actividad de clase se están desarrollando trabajos prácticos de simulación que complementarán la parte práctica desde un punto de vista experimental, a partir del corriente año. EVALUACIÓN A. Promoción Durante el dictado se toman 3 evaluaciones parciales, P1, P2 y P3 y correspondientes instancias recuperatorias, R1, R2 y R3. En cada instancia de examen se evalúa un Módulo de conocimientos. Tanto los parciales como los recuperatorios se componen de i) Resolución de problemas y ii) Preguntas sobre conceptos de teoría. Cada Módulo se acompaña además de Trabajo Prácticos sobre temas relacionados. Los Trabajo Prácticos no intervienen en la conformación de la nota asociada a cada Módulo. Sin embargo, su aprobación es un requisito para aprobar el correspondiente Módulo. Cada uno de los Módulos se considera aprobado si en el Parcial o en el Recuperatorio correspondiente se obtiene una nota de 6(seis) puntos o superior y si, además, los Trabajos Prácticos correspondientes están aprobados. Se considera Promovido a aquel alumno que al cabo de los tres Parciales y los tres Recuperatorios aprueba los tres Módulos. Se considera Ubre a aquel alumno que al cabo de los tres Parciales y los tres Recuperatorios aprueba sólo uno o ninguno de los Módulos. Se reconoce la Condición Intermedia a aquel alumno que al cabo de los tres Parciales y los tres Recuperatorios aprueba dos Módulos. Los alumnos en Condición Intermedia tienen oportunidad de volver a rendir el Módulo no aprobado por única vez en una mesa de examen siguiente al período de dictado. Esta mesa (en general alguna de las mesas del turno febrero/marzo) es elegida por la cátedra y debidamente notificada a los alumnos que hubieren quedado en Condición Intermedia. Los que, en uso de este beneficio no consigan aprobar el Módulo pendiente, reprueban el examen y quedan Libres. La nota final para el Acta y !a Libreta es el promedio de las notas obtenidas en cada uno de los tres Módulos, una vez que han sido evaluados de acuerdo a lo estipulado en los párrafos precedentes. Los alumnos que tengan intención de rendir la materia en condición de Ubre podrán hacerlo, como es natural, en cualquier mesa de examen. El examen de Libres se divide en tres partes, con la siguiente modalidad: Se toma un examen de práctica (probablemente por la mañana), eliminatorio, con problemas elegidos entre todas las unidades de la materia. Si se aprueba la parte práctica se toma (por la tarde o al día siguiente) un examen de teoría en el que se pide desarrollar dos o tres temas, al azar, para luego exponerlos y discutirlos con los profesores en forma oral. Se discuten con el docente a cargo, temas vinculados con los Trabajos Prácticos correspondientes al último año de dictado de la materia. El examen pretende relevar conocimientos de práctica y teoría así como la destreza en la implementación de los prácticos, tal como se hace durante el año dentro del sistema de promoción. Si alguno decide rendir en esta modalidad se pide por favor que se preinscriba, avisando or mail o ersonalmente con una antici ación no menor a 1O diez días res ecto a Página 5 de 6 la fecha de examen. B. Guia de Actividades Se dictan tres clases semanales, de asistencia no obligatoria: una de 3(tres) horas y dos de ¡2(dos) horas. Estas clases son de Teoría, Práctica y Laboratorio con presentación de aspectos teóricos seguidos de resolución de problemas e introducción de aspectos específicos que serán materia de análisis en los trabajos prácticos. 1 Los Trabajos Prácticos se basan en la simulación de alguno de los modelos vistos en clase, la observación y la presentación de un informe, trabajo éste que puede hacerse en forma individual, o en grupos de hasta tres alumnos. Para las experiencias de simulación se utiliza fundamentalmente MATLAB-Simulink, software con licencia disponible en facultad y que, a esta altura de la carrera, ya ha sido utilizado por los estudiantes. Adicionalmente, para la parte de protocolos se utiliza la plataforma de enseñanza de la materia optativa Redes de Datos y los analizadores de protocolos incluidos en ella. Eventualmente y según las necesidades de cada caso puede recurrirse al uso de software de libre distribución. C. Guía de Trabajos Prácticos i) Modulación Analógica. Modelado, simulación y análisis de sistemas AM y FM. ii) Modulación Digital. Modelado, simulación y análisis de sistemas ASK, FSK y PSK. iii} Banda Base. Modelado, simulación y análisis de la modulación delta adaptativa. Simulación e interpretación del diagrama de ojo. iv) Protocolos. Modelos OSI y TCP/IP. Introducción al análisis de transferencias de datos mediante analizadores de protocolos. BIBLIOGRAFÍA A. Adecuada al Programa Simon Haykin, Communication systems, 4th edition, ]ohn Wíley & Sons, lnc (2001) Sklar, Bernard, Digital Communications. Fundamentals and Applications, znct edition, Prentice Hall (2001) Shanmugan, K Sam, Digital and Analog Communication Systems,]ohn Wiley & Sons, lnc ( 1979) B. Complementaria Ziemer, Rodger, and William Tranter, Principies of Communications: Systems, Modulation, and Noise, 5th edition. ]ohn Wiley & Sons, lnc ( 2001) Arthur M. Breipohl, K Sam Shanmugan, Random Signals: Detection, Estimation, and Data Analysis, ]ohn Wiley & Sons, lnc {1998) A\ Vú re:c A-·mesi fl-u(s.j s1o Página 6 de 6 ·•<.....0 ~UPLICADol 1 "2013-Año del Bicentenario de la Asamblea General Constituyente de 1813" FACULTAD DE CIENCIAS EXACTAS, INGENIERIA Y AGRIMENSURA UNIVERSIDAD NACIONAL DE ROSARIO Rosario, 22 de marzo de 2013.VISTO que Secretaría Académica eleva para su aprobación los programas de las asignaturas A-4.29.2 "Comunicaciones Eléctricas", A-4.30.2 "Control 11", A-4.31.2 "Mediciones 11" y A-4.32.2 "Electrónica IV", vigentes a partir del año 2013, correspondientes al Plan de Estudios aprobado por Resolución C.S. W 313/99, de la carrera de Ingeniería Electrónica.CONSIDERANDO: Que los mismos responden a los lineamientos establecidos en el artículo 11° de la Resolución N° 604/84 D.N. (Reglamento de Programas de asignaturas de las distintas carreras que se cursan en esta Facultad).Que el tema fue tratado y aprobado en la reunión del Consejo Directivo del día de la fecha.Por ello, EL CONSEJO DIRECTIVO DE LA FACULTAD DE CIENCIAS EXACTAS, INGENIERIA Y AGRIMENSURA RESUELVE: ARTICULO 1°: Aprobar los programas de las asignaturas A-4.29.2 "Comunicaciones Eléctricas", A-4.30.2 "Control 11", A-4.31.2 "Mediciones 11" y A-4.32.2 "Electrónica IV", vigentes a partir del año 2013, correspondientes al Plan de Estudios aprobado por Resolución C.S. W 313/99, de la carrera de Ingeniería Electrónica.ARTICULO 2°: Regístrese, comuníquese, sáquese copia, tome nota Dirección General de Administración a sus efectos, pase a conocimiento de Secretarí . Académica y de la Escuela de Ingeniería Electrónica, cumplido, agréguese a sus antec dentes.- RESOLUCION No 91/13 - C. D.. L1 i re e( n~·B. () p~::Ta.t.it.ra I:i:·c:;:i\-· :1 . :t. ~~~-fJ ,/L