Curs 2013-2014

Enginyeria Tècnica de Telecomunicació (especialitzada en Telemàtica)

Teoria de la Comunicació II (12625)

Nombre de crèdits: 4.5 Nombre de crèdits ECTS: 3.6
Nombre total d'hores de dedicació: 90
Curs: 2n curs
Tipus: trimestre
Període: 2n trimestre

Guia Docent

Presentació de l'assignatura

Teoria de la Comunicació II (TC-II) és una assignatura troncal del segon curs de l'Enginyeria Tècnica de Telecomunicació, especialitat telemàtica, de la Universitat Pompeu Fabra.

Teoria de la Comunicació II (TC-II) té com objectiu principal la introducció dels conceptes fonamentals per a l'anàlisi i el disseny d'un sistema de comunicacions digital. Els sistemes de comunicacions digitals estan convertint-se actualment en indispensables per suportar la creixent demanda, de quantitat i de qualitat, a la comunicació de dades. La principal raó és la flexibilitat i diferents opcions de processament de les dades que la transmissió digital ofereix envers la transmissió analògica. Així, els coneixements tractats en aquesta assignatura són bàsics per tot futur enginyer de telecomunicacions.

La Figura 1 representa l'esquema de blocs d'un sistema de comunicacions digitals típic i general. Tenint en compte els coneixements impartits en altres assignatures del grau amb una estreta relació amb TC-II, especialment Teoria de la Comunicació I, el contingut teòric de TC-II es focalitzarà principalment a les etapes de modulació i desmodulació digital en banda base i amb portadora. Un cop les diferents modulacions possibles i les eines per avaluar-les, com per exemple el càlcul de probabilitats d'error, siguin tractades, la darrera part del curs es dedica al disseny i avaluació de sistemes digitals qualsevol, per tal de posar en pràctica els coneixements adquirits. Finalment, s'introduiran els conceptes bàsics d'unes modulacions avançades, que són les utilitzades en àmbits tan rellevants com són les comunicacions mòbils.

Els elements teòrics representen la base de les classes magistrals, però un component no menys important en aquesta assignatura és la resolució d'exercicis, que suposa una gran part del treball individual de l'alumne fora de l'aula, i que s'avaluaran conjuntament a les classes de seminari. A més a més, diversos entregables i activitats de grup durant el curs exigiran a l'alumne el desenvolupament de treball en equip, cerca d'informació i capacitat de comunicació oral i escrita.

Prerequisits per al seguiment de l'itinerari formatiu

L'assignatura de TC-II forma part del clúster d'assignatures de "Teoria del senyal i de les comunicacions" dels estudis de Telecomunicacions de la UPF, que també inclou Transmissió de Dades I (TD-I), II (TD-II) i III (TD-III) i Teoria de la Comunicació I (TC-I). L'objectiu d'aquest clúster és doncs el de cobrir tots els components principals d'un sistema de comunicacions digitals (SCD), com el mostrat a la Figura 1. En aquesta figura es pot veure la relació entre els d'un SCD i les assignatures del clúster.

Figura 1: Esquema de blocs d'un sistema de comunicacions digitals típic i relació amb les assignatures del clúster "Teoria del senyal i de les comunicacions": Teoria de la Comunicació I (TC-I) i II (TC-II), Transmissió de Dades I (TD-I), II (TD-II) i III (TD-III).

En el cas de TC-II, és molt important tenir presents els coneixements adquirits a TC-I (per exemple sobre senyals i sistemes, soroll, mostreig, quantificació ) per assegurar un bon seguiment de l'assignatura, doncs representen els fonaments sobre els quals es pot avançar cap a un coneixement més profund de les comunicacions digitals. Respecte les altres assignatures, TD-I i TD-II tracten de codificació i encriptació, respectivament, i podem veure-les com caixes buides pel que fa als continguts de TC-II.

Finalment, cal destacar la importància per l'assignatura de TC-II de dues eines matemàtiques, Fourier i Probabilitat, que s'aprenen al primer curs del grau i es repassen a TC-I i TD-I, respectivament. TC-II no és un curs de matemàtica bàsic per enginyers, però requereix un coneixement elevat de les propietats de Fourier més emprades, de la separació i la relació entre els dominis temporals i freqüencial i dels principals axiomes de probabilitat. Essent una assignatura on es veuen moltes equacions, no es demanarà la memorització de totes elles, i es proporcionaran les necessàries als diferents exàmens, excepte aquelles que apareixen contínuament durant tot el curs.

Competències a assolir en l'assignatura

Objectius d'aprenentatge

En aquesta assignatura es vol introduir els conceptes fonamentals per l'anàlisi i el disseny d'un sistema típic de comunicacions digitals com per exemple un enllaç satèl·lit, wireless o de telefonia mòbil. Més concretament, es pretenen aconseguir els objectius següents:

• Descriure els components, funcionament general i finalitat d'un sistema de comunicacions digitals

• Identificar les avantatges d'un sistema de comunicacions digital envers d'un analògic

• Transformar la informació d'entrada a un format digital

• Descriure l'estructura d'un receptor i enumerar i explicar les fonts d'error per la detecció d'un senyal

• Dissenyar filtres adaptats per una detecció òptima

• Representar senyals a l'espai del senyal

• Dissenyar filtres d'equalització

• Descriure els diferents esquemes de modulació amb portadora utilitzats en comunicacions digitals

• Classificar els mètodes de detecció de la informació transmesa (coherent/no coherent)

• Calcular les probabilitats d'error associades a diferents esquemes de detecció i avaluar el seu interès en diferents situacions

• Analitzar els objectius i restriccions pel disseny d'un sistema de comunicacions digitals

• Determinar quins esquemes de modulació-codificació són els més adequats en diferents sistemes limitats en potència o en ample de banda

• Analitzar els avantatges i inconvenients de les principals modulacions d'espectre estès

• Relacionar les modulacions d'espectre estès amb les tècniques d'accés múltiple

• Metodologia

Enfocament metodològic de l'assignatura

L'objectiu principal del disseny de l'assignatura de TC-II és el d'implicar l'estudiant de forma contínua en el desenvolupament de l'assignatura mitjançant l'avaluació contínua i l'estudi personal com complement imprescindible a les classes magistrals. La dificultat d'aquesta assignatura fa que aquest treball continu al llarg de tot el trimestre sigui fonamental per assolir els coneixements mínims que es requereixen. No obstant, s'ofereix la possibilitat, a aquells estudiants que ho desitgin, de renunciar a l'avaluació contínua, com es detalla a la Secció 6 d'aquest document.

La metodologia EEES comporta una configuració del cicle d'aprenentatge que divideix les activitats en presencials i no presencials, representant les primeres un 25-30% de la càrrega total de treball de l'assignatura i, conseqüentment, un 75-70% de treball de l'estudiant fora de l'aula. Per cada hora de classe, l'alumne hauria de dedicar una mica més d'un parell d'hores a l'assignatura de forma no presencial. Hi ha dos tipus de classes presencials: les magistrals i els seminaris. Les primeres es realitzen amb el conjunt d'alumnes de l'assignatura i representen un 70% del total (20 hores), deixant un 30% (13 hores) de les classes presencials pels seminaris, on hi ha un nombre reduït d'estudiants (menys de 15).

GRAU

Treball de l'estudiant

75-70%

Docència

25-30%

Magistralitat

70%

(gran grup)

Seminaris

30%

(de 16 estudiants)

Les classes magistrals (2h amb un descans de 10 minuts) es dediquen bàsicament a la presentació del context i dels coneixements teòrics de l'assignatura, així com a fer algunes demostracions amb simuladors software i exemples de resolució de problemes típics. Es demanarà una participació activa de l'estudiant a les classes magistrals mitjançant activitats per parelles o individuals per resoldre, per complementar les explicacions teòriques del professor. Aquestes es fonamenten en transparències en format electrònic que els estudiants tindran disponibles a la pàgina Moodle de l'assignatura des de principi de curs.

Els seminaris (2h) es dediquen principalment a la correcció en grup i/o presentació dels diferents controls parcials i entregables de l'assignatura, entre els quals hi ha resolució de problemes, resums de capítols de llibres, presentacions en grup o visualització de documentals sobre científics entre d'altres.

 Organització temporal: sessions, activitats d'aprenentatge i temps estimat de dedicació

L'organització temporal de les classes magistrals i seminaris, així com una planificació aproximada dels entregables (en un altre fulla) es mostren al fitxer Excel adjunt a continuació.

Fonts d'informació i recursos didàctics

. Fonts d'informació per a l'aprenentatge. Bibliografia bàsica (suport paper i electrònic)

•˜      B. Sklar, "Digital Communications" (2nd Edition), Prentice Hall, 2001. Aquesta és la "Bíblia" de l'assignatura.

 Fonts d'informació per a l'aprenentatge. Bibliografia complementària (suport paper i electrònic)

•˜      S. Haykin, "Communication systems" (4th Edition), John Wisley & Sons, 2001

•˜      A.B. Carlson, "Communication systems" (4th Edition), McGraw-Hill, 2002

•˜      J.G. Proakis, "Digital communications", (4th Edition), McGraw-Hill, 2000

 Recursos didàctics. Material docent de l'assignatura

•-  Transparències de cada sessió magistral penjada al Moodle. Exemple adjunt a continuació.

•-   Exercicis, documents addicionals, referències web, diferent material disponible al Moodle de l'assignatura

 Recursos didàctics. Materials i eines de suport 

•- Moodle