SISTEMAS DE COMUNICACIONES DIGITALES
El objetivo general
de esta materia enfatiza el entendimiento de los contenidos en lugar
de su memorización, con el fin de estimular el pensamiento
creativo mediante la lectura y el desarrollo de habilidades innovadoras
entre al alumnado, en el área de las Telecomunicaciones.
Se aplican métodos de enseñanza enfocados en el aprendizaje
del educando. La instrucción se realiza mediante clases de
teoría y prácticas de laboratorio y gabinete. Esto
se hace con el objeto de desarrollar las habilidades citadas en
forma óptima, así como estimular el desarrollo de
habilidades de comunicación, habilidades interpersonales
y de dinámica del grupo.
Se espera que el estudiante participe activamente durante las clases.
El número de horas cátedra semanales está limitado,
por ello, se espera que el alumno dedique un tiempo adecuado al
autoaprendizaje en su lugar de estudio.
El uso eficaz y la correcta aplicación de los sistemas de Telecomunicación Digitales juegan una parte crucial en nuestras vidas. El explosivo desarrollo de las Comunicaciones Digitales en la última década no hace mas que confirmar la importancia que estas tienen en el desarrollo económico y social de un país. Es esencial para un Ingeniero en Electrónica tener un dominio de los fundamentos de esta área de la Ingeniería. Además, en el campo laboral de estos, se destaca la demanda de especialistas en el tema Comunicaciones Digitales.
En el estudio de esta materia, se desarrollarán habilidades que permitirán al alumno entender los principios sobre los que se basan los Sistemas de Comunicaciones Digitales y se formará una plataforma de conocimientos, actitudes y aptitudes para la especialización en este campo, posibilitando asimismo el seguimiento de la evolución que las Comunicaciones Digitales están desarrollando en este siglo que comienza.
Se estudian aquín temas como Estadística, Análisis de Fourier Generalizado, Modulación Digital, Muestreo y Cuantificación de Señales. El trabajo cubierto en esta materia es la continuación y profundización de los contenidos, alcance y objetivos cubiertos por la materia Sistemas de Comunicaciones Analógicas, la cual se cursa normalmente antes de esta y sirve como preludio para los temas que en la actualidad y a futuro poseerán un mayor desarrollo.
TABLA DE CONTENIDOS
ORGANIZACIÓN DE LA MATERIA
1.PREMISA GENERAL
2. COMPOSICIÓN DE LA CÁTEDRA,
LUGARES DE DICTADO Y HORARIOS DE CONSULTA
2.1 Asignación de tareas a los miembros de cátedra
3. MATERIALES DE ESTUDIO
3.1 Bibliografía recomendada por unidades
4. METODOLOGÍA Y TÉCNICAS
DE ENSEÑANZA-APRENDIZAJE
4.1 Tiempo de dedicación a la materia
4.2 Clases mixtas de teoría
y práctica
4.3 Clases de Laboratorio
4.4 Clases demostrativas de equipos
reales de comunicaciones y visitas guiadas a empresas
4.5 Proyecto de investigación
5 REGLAS DE EVALUACIÓN
DIDACTICA - ADQUISICIÓN
DEL CONOCIMIENTO
1 OBJETIVOS DE LA MATERIA
1.1 Objetivos Generales
2 CONTENIDOS
2.1 Requisitos previos
2.2 Programa Analítico
2.3 Tabla Estructural de la materia
2.4 Actividades curriculares
2.5 Cronograma.
3. PAUTAS SOBRE EL SEGUIMIENTO
DE LAS UNIDADES DE ESTUDIO
3.1 Objetivos específicos de aprendizaje
3.2 Unidades de estudio
3.3 Actividades de estudio autónomo
3.4 Características sobre la Evaluación Continua
3.5 Criterios de evaluación
4 UNIDADES DE ESTUDIO
4.1 Unidad 1: Formato y transmisión banda base.
4.2 Unidad 2: Modulación y Demodulación Pasabanda.
4.3 Unidad 3: Intercambios en los esquemas de modulación
4.4 Unidad 4: Sincronización
5 ENCUESTAS
ORGANIZACIÓN DE LA MATERIA
2. COMPOSICIÓN DE LA CÁTEDRA, LUGARES DE DICTADO Y HORARIOS DE CONSULTA
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Nombre Docente
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Cargo
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Dirección
de Email
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ING. JUAN PABLO
AGUIAR
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Profesor titular (semi dedicación) |
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ING. ALEJANDRO
DIMAS MARTÍN
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Jefe de trabajos
prácticos (semi dedicación)
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ING. GRACIELA
BECCI
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Jefe de trabajos
prácticos (simple dedicación)
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SR. MARCELO
SEGURA
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Ayudante de
segunda alumno:
(simple dedicación) |
Lugares de dictado
normal de la materia:
- Aula 6-8 Pabellón Central
- Laboratorio de Comunicaciones del Dpto. de Electrónica
y Automática FI UNSJ
- Gabinete de Computación
- Oficina de la Cátedra
2.1 Asignación de tareas a los miembros de cátedra
La cátedra cuenta con un Profesor Titular, un Jefe de Trabajos Prácticos dedicación semiexclusiva y un Ayudante de segunda alumno, las tareas que estos últimos desempeñaran son: apoyatura en las clases prácticas y durante la toma de evaluaciones parciales, traducción de material, como así también, la realización de circuitos correspondientes a las practicas, manejo de herramientas en PC's, etc.
Las tareas de organización, generación, realización y evaluación de clases teóricas y practicas estarán a cargo del profesor responsable de la asignatura con la eventual asistencia de todo el plantel docente de la Cátedra.
Se propone que la asignación de horarios de consulta sea del veinte por ciento de la dedicación correspondiente a cada docente, según la normativa vigente. Los horarios se cubrirían de tal manera de contar con la debida asisten-cia a los alumnos en horarios matutinos y vespertinos.
Esta información se encontrará en el Departamento de Elec-trónica y Automática y en las respectivas carteleras de la cátedra, elemento este de comunicación sobre resultados, cam-bios extraordinarios de horarios, etc. de suma importancia.
Libro prescrito:
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[1] SKLAR, B., Digital Communications, Fundamentals and Applications Prentice-Hall, 1988 (En biblioteca). Este libro se usará extensivamente y es conveniente que cada estudiante obtenga una versión del mismo. |
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Material recomendado:
[2] SHANMUGAM K.S.,
Digital and Analog Communication Systems, John Wiley, 1979, (En
biblioteca).
[3] B. CARLSON Communication Systems, 3ra. Ed, McGraw-Hill, Nueva
York, 1986, (En biblioteca).
[4] COUCH L. W., Digital and Analog Communication Systems, 5ta..
Ed, Maxwell Macmillan, Nueva York, (En Cátedra).
[5] TOMASI W., Sistemas de Comunicaciones Electrónicas (segunda
edición), Prentice Hall 1996, (En Cátedra).
[6] STREMLER F.G., Introducción a los Sistemas de Comunicación,
Addison-Wesley Iberoamericana, 1993, (En Cátedra).
[7] Communication Systems suing MATLAB, Brooks/Cole Thomson Learning,
2000. ISBN: 0-534-37173-6
[8]Apuntes de Cátedra. (En Cátedra).
Se espera que el estudiante tenga acceso a una computadora personal ya sea propia o perteneciente a los laboratorios de computación de la facultad para realizar las actividades de estudio autónomas y las practicas de gabinete de computación (simulación de sistemas de comunicación).
3.1 Bibliografía recomendada por unidades
| Bibliografía |
1
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2
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3
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6
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7
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8
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| Unidad 1 |
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| Unidad 2 |
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| Unidad 3 |
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| Unidad 4 |
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4. METODOLOGÍA Y TÉCNICAS
DE ENSEÑANZA-APRENDIZAJE
4.1 Tiempo de dedicación a la materia
El número de clases a la semana consta de 3 módulos
de 100 minutos (dos horas áulicas) cada una. Inclúyense
en éstas, las clases de teoría y los prácticos
de gabinete. El trabajo Practico de Laboratorio de Comunicaciones
consistirá de un experimento que tomará 3 horas y
los Trabajos Prácticos de Computación serán
dos, cada uno con una duración aproximada de 3 horas.
En esta materia semestral, en estima que el alumno debe invertir alrededor de 160 horas áulicas para dominar las habilidades requeridas (incluso tiempo para la preparación de pruebas y exámenes). El tiempo de clases es aproximadamente 6 horas áulicas por semana y significa que deben consagrarse al estudio de esta materia por lo menos otras 5.5 horas por semana para completar el total en 14 semanas.
4.2 Clases mixtas de teoría y práctica
Las conferencias se presentan en un estilo mixto, mediante una exposición de los temas correspondientes, promoviéndose la participación de los alumnos mediante interrogatorios, resolución de problemas y actividad grupal.
Para beneficiarse al máximo de las conferencias, el estudiante debería leer las secciones pertinentes en el texto prescrito. El propósito principal de las conferencias es guiar al aprendiz en su proceso de aprendizaje y brindar al docente, información sobre las actitudes tomados por el alumnado y el grado de avance en el aprendizaje de los mismos.
Generalmente no se esperaría que el estudiante tome notas detalladas pero si que las mismas clarifiquen temas que se intentaron aprender pero no fueron bien entendidas.
Los trabajos prácticos serán de tipo áulico, realizándose inmediata-mente después del estudio y análisis de los temas de las unidades teóricas corres-pondientes. Se propone una clase de dos horas áulicas un día a la semana para la realización de las practicas de gabinete de computadoras y/o de laboratorios.
La Práctica en el Laboratorio de Comunicaciones incluirá la realización y eventualmente el diseño por parte de un grupo de alumnos de un sistema o sub-sistema de comunicaciones digitales. A continuación se brinda una lista de posibles sistemas a desarrollar:
Modulación ASK
Otros temas pueden ser aceptados previa autorización del profesor.
4.4 Clases demostrativas de equipos reales de comunicaciones y visitas guiadas a empresas
En la medida de lo posible, la cátedra propondrá la realización de clases demostrativas, explicadas por miembros de la cátedra, con la eventual colaboración de otros profesionales especialistas, no pertenecientes a la misma. Dichas clases, en caso de realizarse, serán comunicadas a través de los avisadores de la cátedra.
Se realizará por grupos de mas de dos y de hasta cinco alumnos, acerca de algún tema específico de Comunicaciones Digitales. Una vez seleccionado el tema, cada grupo debe comunicar por e-mail al profesor el tema a tratar, y el profesor les confirmará si se puede, dado que los temas serán tomados de acuerdo al orden de llegada. En aquellos temas que se hayan visto en clase, se espera que el trabajo profundice en el tema y no sólo repita lo visto en clase. Se fijará una fecha a principios de Noviembre para la presentación de los trabajos (Power Point) y el escrito no debería superar unas 6 páginas tamaño A4. Se buscarán fechas tentativas de exposición pública de estos trabajos con el fin de que el resto del grupo que cursa la materia pueda asistir a las mismas.
Se premiará fuertemente aquellos trabajos que incluyan una demostración práctica usando Matlab, System View o LabView. A continuación se brinda una lista de posibles temas a desarrollar:
Otros temas pueden ser aceptados previa autorización del profesor.
El propósito de evaluación es doble, a saber: determinar
una nota final y practicar una evaluación continua que permita
realizar ajustes a la metodología usada para el desarrollo
de la materia. Se evaluará a los alumnos mediante el examen
final o integrativa final de acuerdo a la reglamentación
vigente, en las fechas establecidas por el calendario académico.
Aparte de esto, los resultados de los trabajos prácticos
y de los parciales establecerán una nota que también
contribuirá hacia la calificación final de la materia.
La nota final será un promedio pesado con las notas que obtuvo
durante la cursada.
La asistencia y presentación de informes escritos sobre las prácticas de laboratorio es obligatoria.
Para obtener la certificación definitiva el estudiante debe obtener una nota semestral mínima de por lo menos 60%.
Cálculo de
la nota semestral
La nota del semestre es determinada como sigue:
Semestre total 100%
Parciales del semestre
Los parciales serán dos e involucrarán, cada uno,
las unidades 1 y 2 respectivamente. Estos serán de 90 minutos
cada uno, aproximadamente. El horario y fechas serán anunciados
en el Avisador Departamental y/o Sitio asignado oportunamente. Es
responsabilidad del estudiante informarse al respecto. Existirán
sendas recuperaciones para los parciales y se realizarán
en horario extraordinario entre una y dos semanas a posteriori de
realizada la evaluación parcial. Pudiendo el alumno mejorar
la nota obtenida en la primera evaluación si así lo
desea.
Trabajo de Investigación y Prácticas de Laboratorio
Los mismos deberán ser presentados en fechas que se establezcan oportunamente, una por grupo de al menos 3 y a lo sumo 5 alumnos.
Examen final:
El examen final tendrá una duración máxima de tres horas (180 minutos) y se tomará en las fechas establecidas por el calendario académico. Este examen constará de dos partes: a) Resolución de un problema de diseño típico de un sistema de Comunicaciones Analógicas del tipo de los vistos en las Prácticas de Gabinete y b) Exposición oral de un tema seleccionado al azar.
La nota final se calcula como sigue:
Nota final total 100%
Sobre la posibilidad de rendir la materia en condición de libre, la cátedra acepta tal posibilidad, ajustándose a las reglamentaciones que sobre el tema existen.
DIDACTICA - ADQUISICIÓN
DEL CONOCIMIENTO
1 OBJETIVOS DE LA MATERIA
La comprensión
de sistemas de la telecomunicación es esencial para el Ingeniero
en Electrónica. La tecnología cambia a gran velocidad,
produciendo un enorme impacto en los sistemas de comunicación.
Para poder asimilar estos cambios, es necesaria una comprensión
de los principios fundamentales sobre los que estos están
basados. En esta materia el alumno desarrollará habilidades
que le permitirán:
- Entender los principios de los Sistemas de Comunicaciones y Digitales
- Analizar los sistemas existentes
- Mejorar y modificar los servicios existentes
- Planificar y desarrollar nuevos equipos de comunicación
y sistemas que se encontrarían en el futuro.
- Poseer una sólida base de conocimientos que le permitirán
especializarse y mantenerse actualizado a medida que estos evolucionen.
Para lograr los objetivos, es recomendable la asistencia a las clases
de teoría, con una activa participación en las mismas.
La asistencia a las clases grupales de laboratorio y a las clases
de exposición de los Proyectos de Investigación son
obligatorias en un 75%, mientras que es obligatoria su presentación
por parte del grupo. Además, se aconseja al estudiante a
que realice un programa de estudio sistemático bien estructurado,
en el que se estudie la materia sondeando los temas de manera científica
e innovadora, en lugar de memorizar en forma simple y pasiva. En
promedio, a esta materia, deben consagrársele once horas
y media (6 + 5.5) (áulicas) al estudio por semana.
Se espera que al aprobar la materia el alumno esté en condiciones de:
1) Resolver problemas
de diseño: Planteada una situación problemática
de diseño, ser capar de analizar y resolver problemas de diseño
de sistemas de comunicación simples tales como cálculos
de potencia y de espectro de frecuencia.
2) Aplicar los conocimientos fundamentales y los especializados:
Calcular los parámetros que caracterizan a los sistemas de
comunicación mediante la aplicación de principios
fundamentales y conceptos de Fourier y Teoría de Probabilidad,
poder analizar sistemas de comunicaciones simples o complejos desglosando
estos últimos en sus bloques constructivos.
3) Investigar, Experimentar y Analizar datos: Dirigir experimentos
de laboratorio, usando el equipamiento apropiado, calcular y verificar
ciertos principios de los sistemas de la modulación digital,
analizar, interpretar y obtener conclusiones sobre los resultados
de una manera científica y estructurada.
4) Trabajar en equipos multidisciplinarios: Se requiere de los estudiantes el trabajo en grupo y en equipo durante las sesiones de laboratorio. Esto contribuirá al desarrollo de ciertas habilidades interpersonales, culturales y de comunicación, a valorar el trabajo en equipo y a actuar en forma solidaria y crítica.
5) Desarrollar habilidades de aprendizaje: El alumno desarrollará habilidades de aprendizaje, como comprensión de conceptos fundamentales aplicando la lógica y el razonamiento científico haciendo uso de la bibliografía disponible, como así, también de los medios electrónicos de búsqueda de información.
6)Conocer y comprender la importancia de la normalización de sistemas y partes.
En el curso de "Sistemas de Comunicaciones Digitales" el estudiante podrá analizar un sistema de comunicaciones digitales en banda base considerando los efectos de la interferencia intersimbólica (ISI) y el ruido en el canal (AWGN). También podrá caracterizar sistemas de transmisión digital que utilizan modulación binaria o multisímbolo, desde la descripción temporal y frecuencial de las señales hasta el cálculo de potencia, anchos de banda y la tasa de bit erróneo (BER). Asimismo tendrá la capacidad de cuantificar la eficiencia espectral de distintos esquemas contrastando estos valores con los valores de la relación de energía de bit a densidad de ruido (Eb/N0). Comprenderá las técnicas usadas en la sincronización de los sistemas y podrá determinar su respectiva velocidad y como esta afecta a la BER. Finalmente comprenderá las formas de realizar una correcta multicanalización de señales digitales.
Antes de la admisión a la cursada de esta materia deben tenerse aprobadas las materias con correlatividad fuerte y con certificación definitiva aquellas de correlatividad débil de acuerdo al nuevo sistema de correlatividades del plan de estudio de Ingeniería en Electronica. Es altamente recomendable que se haya aprobado la materia Sistemas de Comunicaciones Analógicas.
De todas maneras, se espera que los estudiantes revisen los conceptos pertinentes a: Programación Matlab-Simulink, Análisis Estadístico y Procesos Estocásticos, Sistemas Digitales y Procesamiento Digital de Señales.
2.1.1 Articulación con otras materias en el plan de estudio
Nota: Entre paréntesis (n), corresponde al nvo. Semestre.
2.2.1 Unidad de Aprendizaje #1: Formato y transmisión banda base.
Introducción a las Comunicaciones Digitales. Diagrama de Bloques típico y transformaciones.
Sistemas banda base. Formateo de la información textual. Mensajes caracteres y símbolos. Formateo de la información analógica. Teorema del Muestreo. Muestreo impulsivo, natural y real. Fuentes de degradación. Efectos de muestreo y cuantificación. Ruido, saturación, agitación del temporizador (jitter). Efectos del canal: Ruido e ISI. PCM: Modulación de pulsos codificados. Cuantificación uniforme y no uniforme. Compansión.
Modulación Delta. Modulación Delta adaptativa.
Transmisión banda base. Tipos de forma de onda. Detección de señales binarias inmersas en ruido. Estructura del receptor de máxima verosimilitud (Óptimo). El filtro adaptado. Realización del filtro adaptado mediante correlación. Probabilidad de bit erróneo en señalización binaria. Transmisión banda base multinivel. Tamaño de la palabra código PCM.
Interferencia Inter-simbólica (ISI). Formación de pulsos para reducción de ISI. Tipos de degradación del desempeño de error. Demodulación/Detección de pulsos conformados.
Ecualización. Tipos de ecualizadores. Ecualización de preajuste y adaptativa. Tasa de actualización del filtro.
Señalización de respuesta parcial. Señalización duobinaria. Precodificación. Función de transferencia equivalente duobinaria. Comparación entre sistemas binario y duobinario. Señalización polibinaria.
2.2.2 Unidad de Aprendizaje #2: Modulación y Demodulación Pasabanda.
Introducción a la necesidad de la modulación. Señales y Ruido. Punto de vista geométrico de las señales y el ruido. Energía de la forma de onda. Generalización de la transformada de Fourier.
Técnicas de modulación digital pasabanda. Señalización por desplazamiento de fase (PSK). Señalización por desplazamiento de frecuencia. (FSK). Señalización por desplazamiento de amplitud (ASK). Señalización de amplitud y fase.
Detección de señales en ruido Gaussiano. Regiones de decisión. Receptor de correlación. Umbral de decisión binario.
Detección
coherente para esquemas PSK y FSK. Filtro adaptado muestreado.
Detección no coherente: FSK y PSK diferencial. Espaciado
entre tonos en FSK ortogonal con detección no coherente.
Desempeño en error para sistemas binarios. Relación
Eb/No. Cálculo de la probabilidad de bit erróneo para:
BPSK con detección coherente, PSK codificada diferencialmente
con detección coherente y no coherente, FSK con detección
coherente y no coherente. Comparación del desempeño
en error para distintos tipos de modulación.
Señalización M-aria su desempeño. Punto de vista vectorial de la señalización MPSK y MFSK. Desempeño en error de símbolo para sistemas M-arios: MPSK y MFSK. Probabilidad de símbolo erróneo y Probabilidad de bit erróneo para señales ortogonales y señales de múltiple fase.
2.2.3 Unidad de Aprendizaje #3: Intercambios en los esquemas
de modulación
Introducción: Metas del diseñador de un sistema de comunicación.
El plano de Probabilidad de error. Ancho de banda mínimo de Nyquist. Teorema de la Capacidad de Shannon - Hartley. Límite de Shannon. Entropía. Equivocación y tasa efectiva de transmisión.
Plano de eficiencia de ancho de banda. Eficiencia de ancho de banda de la modulación MPSK y MFSK. Analogías entre los planos eficiencia de ancho de banda y probabilidad de error.
Intercambios en modulación y codificación. Definición, designación y evaluación de un sistema de comunicación digital. Señalización M-aria. Sistemas limitados en ancho de banda. Sistemas limitados en potencia. Requerimientos para la señalización MPSK y MFSK. Ejemplos de sistemas no codificados y codificados.
Modulación espectralmente eficiente: Esquemas de señalización QPSK, Offset QPSK y MSK. Modulación de amplitud en cuadratura QAM.
2.2.4 Unidad de Aprendizaje # 4: Sincronización.
Introducción. Significado de la sincronización. Costos vs. beneficios de la sincronización.
Sincronización de receptor. Sincronización de frecuencia y fase. Lazo enganchado en fase (PLL) para sistemas coherentes con portadora y con portadora suprimida. Lazo de Costas.
Sincronización de símbolo. Sincronizadores de lazo abierto y cerrado. Errores de sincronización de símbolo y desempeño de símbolo erróneo.
Sincronización de cuadro. Bit marcador. Palabras código sincronizadoras Barker y Willard.
Multiplexores Digitales. Tramas. Almacenes elásticos. Bits empaquetados
2.3 Tabla Estructural de
la materia
| Unidad de estudio y Contenidos | Metodología de Instrucción | Horas de dedicación | N° de Sesiones |
| 1 Formato y transmisión
banda base 1.1 Introducción a las Comunicaciones Digitales 1.2 Sistemas banda base 1.3 Formateo de la información 1.4 Modulación Delta. Modulación Delta adaptativa 1.5 Transmisión banda base 1.6 Interferencia Inter-simbólica (ISI) 1.7 Ecualización. 1.8 Señalización de respuesta parcial. |
Clases de Teoría;
Clases Prácticas de Gabinete; Estudio Autónomo |
50 | 15 + eventuales consultas |
| 2.0 Modulación
y Demodulación Pasabanda 2.1 Introducción a la necesidad de la modulación 2.2 Técnicas de modulación digital pasabanda 2.3 Señalización (PSK). 2.4 Señalización (FSK). 2.5 Señalización (ASK) 2.6 Detección de señales en ruido Gaussiano 2.7 Detección coherente 2.8 Detección no coherente 2.9 Desempeño en error para sistemas binarios 2.10 Relación Eb/No |
Clases de Teoría
y de práctica; Clases de Gabinete de Computación;
Laboratorio; Estudio Autónomo |
40 | 12 + eventuales consultas |
| 3 Intercambios
en los esquemas de modulación
3.1 Metas del
diseñador de un sistema de comunicación |
Clases de Teoría;
Estudio Autónomo; Tutoriales de computación |
30 | 9 |
| 4 Sincronización 4.1 Significado de la sincronización 4.2 Sincronización de receptor 4.3 Sincronización de frecuencia y fase 4.4 Sincronización de símbolo 4.5 Sincronización de cuadro 4.6 Multiplexores Digitales |
Clases de Teoría;
Estudio Autónomo; Tutoriales de computación |
20 | 6 |
La siguiente tabla da una apreciación global de las actividades a realizar por el alumno durante el semestre:
| Clases de Teoría | 50 x 50 minutos para: Teoría, revisiones de conceptos, revisiones de los parciales |
| Clases Prácticas de Gabinete | 25 x 50 minutos |
| Clases Laboratorio Comunicaciones y Computación | 3 x 3 horas (se excluye el tiempo de preparación) |
| Parciales | 2x 100 minutos |
| Proyecto de Investigación | 1 x 8 horas (en el Hogar) |
| Estudio | 56 x 50 minutos |
| Examen Final | 1 x 180 minutos (Máximo) |
Clases de Teoría
50 x 50 minutos para: Teoría, revisiones de conceptos, revisiones
de los parciales
Clases Prácticas de Gabinete 25 x 50 minutos
Clases Laboratorio Comunicaciones y Computación 3 x 3 horas
(se excluye el tiempo de preparación)
Parciales 2x 100 minutos
Proyecto de Investigación 1 x 8 horas (en el Hogar)
Estudio 56 x 50 minutos
Examen Final 1 x 180 minutos (Máximo)
La siguiente tabla da una apreciación estimativa de la cronología
del dictado de las clases de teoría durante el semestre:
| Semana |
1
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2
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3
|
4
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5
|
6
|
7
|
8
|
9
|
10
|
11
|
12
|
13
|
14
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| Unidad 1 |
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| Unidad 2 |
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| Unidad 3 |
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| Unidad 4 |
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3. PAUTAS SOBRE EL SEGUIMIENTO DE LAS UNIDADES DE ESTUDIO
La información cedida en las próximas secciones de esta planificación intenta ayudar a los estudiantes en su aprendizaje y en la obtención de las habilidades requeridas y así, lograr los objetivos de aprendizaje de una manera eficaz. Se incluye información específica para cada una de las unidades de estudio.
3.1 Objetivos específicos de aprendizaje
Los objetivos específicos de aprendizaje para cada unidad de estudio son esenciales para el logro de los objetivos generales de la Sección 1.1.
3.2 Unidades de estudio
Se da aquí
el título de la unidad de estudio y las referencias recomendadas
como material del estudio. El estudio del material citado se considera
como el requisito mínimo para el logro satisfactorio de los
objetivos.
3.3 Actividades de estudio autónomo
Se da aquí la información sobre los ejercicios y problemas relacionados al material del estudio que debe ser atendido y que está de acuerdo con el criterio de valoración del tema de estudio.
3.4 Características sobre la Evaluación Continua
Se da información aquí sobre las evaluaciones de las tareas propuestas.
3.5 Criterios de evaluación
El criterio de evaluación es una lista de habilidades específicas que deben ser dominadas por el estudiante, a fin de adquirir resultados sobre el aprendizaje del tema del programa. Durante la evaluación (parciales y el examen final) se evaluará a los estudiantes de acuerdo a éstos criterios.
4.1 Unidad 1: Formato y transmisión banda base.
4.1.1. Objetivos
específicos de aprendizaje
Al finalizar la unidad, se espera que el alumno sea capaz de:
- Entender la necesidad
del uso del bloque de formateo para la transmisión digital
de información tipo texto y analógica.
- Comprender claramente las operaciones requeridas para poder transmitir
una señal analógica a través de un sistema
de comunicación digital.
- Discernir entre las posibles fuentes de corrupción en un
sistema de comunicación.
- Conocer diversos esquemas utilizados en la transmisión
digital de señales analógicas y sus ecuaciones de
diseño.
- Comparar los sistemas de comunicación analógica
y digital banda base, utilizados para la transmisión de señales
analógicas y poder señalar en forma precisa las ventajas
y desventajas de cada uno.
- Reconocer las ventajas comparativas entre las técnicas
utilizadas para la transmisión de datos en banda base y conocer
en detalle los diferentes aspectos involucrados en la transmisión
directa de señales digitales en forma de pulsos.
- Aplicar procedimientos de diseño que permitan adaptar un
determinado esquema de señalización a las características
del canal.
4.1.2 Contenidos de la Unidad
- Introducción
a las Comunicaciones Digitales
- Sistemas Banda Base
- Formateo de la información textual
- Formateo de la información analógica.
- Fuentes de degradación.
- Modulación Delta. Modulación Delta adaptativa.
- Transmisión banda base
- Codificación correlativa
- Transmisión Banda Base
- Detección de Señales Binarias en Ruido Gaussiano
- Transmisión Banda Base Multinivel
- Interferencia Intersimbólica
- Ecualización
-
Estos temas se cubren en las siguientes referencias:
Referencia [1] Capítulo
2
Referencia [2] Capítulo 10
Referencia [8] Capítulo 1.
4.1.3 Actividades de estudio autónomas
- Resolver las guías
de problemas correspondientes a esta unidad
- Buscar las similitudes entre el formateo y la codificación
de fuente
- Comprender el significado y la necesidad del sobremuestreo en
el proceso de formateo de información
- Explicar y evaluar los conceptos de: fidelidad, el ancho de banda
y retardo de tiempo, cuando se usa PCM para digitalizar información
analógica
- Explicar por que Eb/No representa una figura de
- Comprender por qué se usan los términos "Filtro
Adaptado" y "Correlador" como sinónimos
- Describir las dos formas corrientes de caracterizar laBER vs.
Eb/No
- Describir una metas razonables de compresión del ancho
de banda sin incurrir en ISI
- Describir las diferencias entre los ecualizadores que usan como
solución el forzado de ceros y aquellos que usan como solución
el mínimo error cuadrático medio.
4.1.4 Evaluación Continua
Se espera que el alumno intente resolver los problemas de la guía correspondiente, aunque no se solicita presentación de las mismas.
Al finalizar el dictado de los temas correspondientes a la unidad se tomara un control de información del tipo multiple-choice de 15 minutos de duración.
Los contenidos de esta unidad serán los comprendidos en el Parcial #1
4.1.5 Criterios de evaluación
El estudiante debería ser capaz de:
- Dibujar y explicar
los bloques constructivos de un sistema de comunicaciones digitales
en Banda Base
- Dar Formato apropiado a la información textual y analógica.
- Señalar Fuentes de degradación durante el formateo
de la información
- Comprender la utilidad de la Codificación correlativa
- Verificar el desempeño de la recepción óptima
de Señales Binarias en Ruido Gaussiano
- Evaluar los costos vs. beneficios de la Transmisión Banda
Base Multinivel
- Conocer los métodos para reducir la Interferencia Intersimbólica
4.2 Unidad 2: Modulación y Demodulación Pasabanda.
4.2.1. Objetivos específicos de aprendizaje
Al finalizar la unidad, se espera que el alumno sea capaz de:
- Entender la representación
geométrica de señales digitales y el ruido
- Poder usar la representación geométrica en la evaluación
de señales transmitidas
- Entender la decodificación y la demodulación óptima
- Explicar y comparar el desempeño de diferentes señales
sobre un canal AWGN
- Poder determinar la probabilidad de error de diferentes métodos
de modulación
- Explicar y determinar las características necesarias para
describir el desempeño del sistema
- Conocer diversos esquemas de modulación y demodulación
digital que mejoran algún aspecto específico de diseño,
esto es, el ancho de banda y la potencia
- Reconocer en el plano de eficiencia espectral y en el plano de
eficiencia de potencia los distintos esquemas de modulación
estudiados e interpretar correctamente su significado.
4.2.2 Contenidos de la Unidad
- Representación
geométrica de formas deonda de señal y ruido
- Representación de señales en el espacio Bidimensionales
- Representación de señales en el espacio Multidimensionales
- Receptor óptimo para señales moduladas digitalmente
sobre canales AWGN
- Demodulator de correlación
- Demodulator de Filtro Adaptado
- Demodulación y detección de señales de portadora
modulada en amplitud (ASK)
- Demodulación y detección de señales de portadora
modulada en fase (PSK)
- Demodulación y detección de señales moduladas
en frecuencia (FSK)
- Desempeño en error para sistemas binarios.
Estos temas se cubren en las siguientes referencias:
Referencia [1] Capítulo
3
Referencia [2] Páginas 380 - 442 .
Referencia [3] Capítulo 3-6
Referencia [8] Capítulo 2
4.2.3 Actividades de estudio autónomas
Resolver las guías de problemas correspondientes a esta unidad
Experimentar con el software LabView 6i e instalar el programa "Communications Laboratory" (provistos ambos por la cátedra en forma de shareware). Observar los efectos tales como: variación de la relación señal ruido, del ancho de banda, la forma de los espectros etc., que se produce al variar parámetros sobre diferentes sistema de comunicaciones digitales.
Se comienza aquí con el trabajo de Investigación citado previamente en la sección 4.5 de la parte de ORGANIZACIÓN.
Realizar la practica correspondiente al Laboratorio de Comunicaciones y la correspondiente al de Computación.
4.2.4 Evaluación Continua
Se espera que el alumno intente resolver los problemas anteriores aunque no se solicita presentación de las mismas.
Con respecto a la simulación de sistemas de comunicaciones digitales, se establecerá una fecha pertinente para la presentación del informe siguiendo los lineamientos establecidos en las guías que quedarán a disposición oportunamente.
Al finalizar el dictado de los temas correspondientes a la unidad se tomara un control de información del tipo multiple-choice de 15 minutos de duración.
Los contenidos de esta unidad serán los comprendidos en el Parcial #2
4.2.5 Criterios de evaluación
El estudiante debería ser capaz de:
- Realizar la representación
geométrica de señales digitales y el ruido
- Evaluar el desempeño de los Sistemas de Comunicaciones
Digitales
- Entender la decodificación y la demodulación óptima
y en transmisiones digitales
- Comparar el desempeño de diferentes señales moduladas
sobre un canal AWGN
- Calcular la probabilidad de bit erróneo y de símbolo
erroneo de distintos sistemas
- Distinguir aquellos aspectos específicos de diseño
que optimizan el ancho de banda o la potencia.
4.3 Unidad 3: Intercambios en los esquemas de modulación
4.3.1. Objetivos específicos de aprendizaje
Al finalizar la unidad, se espera que el alumno logre:
- Ser capaz de entender
las metas que persigue el diseñador de un sistema de comunicación
- Ser capaz de analizar correctamente la información que
provee el plano de Probabilidad de Error
- Comprender el Teorema de la Capacidad de Shannon - Hartley
- Ser capaz de analizar correctamente la información que
provee el Plano de Eficiencia de Ancho de Banda
- Ser capaz de realizar intercambios entre potencia y ancho de banda
en sistemas con modulación y codificación
4.3.2 Contenidos de la Unidad
- Metas del diseñador de un sistema de comunicación
- El plano de Probabilidad de error
- Teorema de la Capacidad de Shannon - Hartley. Límite de
Shannon. Entropía
- Equivocación y tasa efectiva de transmisión
- Plano de eficiencia de ancho de banda. Eficiencia
- Intercambios en modulación y codificación
- Modulación QPSK, Offset QPSK y MSK
- Modulación de amplitud en cuadratura QAM.
Referencia [1] páginas 520 - 566
4.3.3 Actividades de estudio autónomas
Realizar la práctica correspondiente al Gabinete de Computación con simulación usando MATLAB SIMULINK.
4.3.4 Evaluación Continua
Se establecerá una fecha tentativa para la presentación de la práctica de Gabinete de Computación correspondiente. Por razones de tiempo, los temas de estudios correspondientes a esta unidad no se incluirán en ningún parcial pero se evaluarán mediante un control de información del tipo multiple-choice de 15 minutos de duración.
4.3.5 Criterios de evaluación
El estudiante debería ser capaz de:
- Analizar los planos
de Probabilidad de Error y de Eficiencia de Ancho de Banda en forma
intercambiable para un mismo esquema de modulación
- Comprender acabadamente la implicancias del Teorema de la Capacidad
de Shannon - Hartley
- Evaluar la eficiencia en potencia y en el ancho de banda de los
sistemas de modulación digital de portadora.
4.4 Unidad 4: Sincronización
4.4.1. Objetivos específicos de aprendizaje
Se espera que al finalizar la Unidad, el alumno sea capaz de:
- Conocer y entender
como funciona un lazo enganchado en fase (PLL)
- Dibujar, explicar y derivar las relaciones matemáticas
de cada uno de los subsistemas de un PLL
- Construir un PLL y medir sus parámetros importantes
- Demostrar la recuperación de portadora y la detección
sincrónica
- Comprender la necesidad de la sincronización de símbolo
y de cuadro
4.4.2 Contenidos de la Unidad
- Definición
de Sincronización
- Costos y Beneficios de la Sincronización
- Sincronización del Receptor de Fase y Frecuencia, de símbolo
y de Cuadro
- Multiplexores Digitales
Estos temas se cubren en las siguientes referencias:
Referencia [1] páginas
520 - 566
Referencia [2] páginas 549 - 555
Referencia [6] páginas 419 - 445.
4.4.3 Actividades de estudio autónomas
Se continua experimentando con el software LabView 6i demo y el programa "Communications Laboratory". Observar los efectos tales como: variación de la probabilidad de bit erróneo, que se produce al variar la sincronización de diferentes sistema de comunicaciones digitales.
Se finaliza con el trabajo de Investigación.
4.4.4 Evaluación Continua
Por razones de tiempo, los temas de estudios correspondientes a esta unidad no se incluirán en ningún parcial pero se evaluarán mediante un control de información del tipo multiple-choice de 15 minutos de duración.
4.4.5 Criterios de evaluación
El estudiante debería ser capaz de:
- Comprender acabadamente
el funcionamiento del PLL
- Evaluar el desempeño de los sistemas cuando la sincronización
no es la óptima
- Evaluar la probabilidad de perder el sincronismo de cuadro debido
a errores de símbolo.
- Sobre el inicio
y sobre el final del semestre se propone realizar sendas encuestas
al alumnado con las que se pretende, en el caso de la primera, obtener
un conocimiento del nivel académico alcanzado hasta ese momento
por el alumno promedio y en el caso de la última, permitir
a la cátedra crecer y fortalecerse en un área en permanente
evolución como la tratada.
- Se tratará en ambos casos de hacer notar al alumno que
es él, el principal beneficiario del esfuerzo académico,
para que de esta manera, pueda responder las preguntas especificas
con seriedad y responsabilidad.
APUNTES DE LA CATEDRA
 Tema |  Pdf |  Comprimido |
| Fundamentos de Probabilidad | ||
| Transmisión Banda Base | ||
| Modulación Digital | ||
| Modulación Delta | ||
| Práctica 1Formato de la Información | ||
| Práctica 2 Demodulación / Detección Banda Base | ||
| Práctica 3 Modulación / Demodulación Pasa Banda |