Guía Docente 2017/2018 · la conversión analógica-digital, para una vez en el dominio digital analizar la transmisión de este tipo de señales en banda base y con modulaciones

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Universidad Católica San Antonio de Murcia – Tlf: (+34) 968 278 160 [email protected] – www.ucam.edu

Guía Docente 2017/2018

Teoría de la Comunicación

Communication Systems

Grado en Ingeniería en Sistemas de Telecomunicación

Modalidad de enseñanza presencial


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Teoría de la Comunicación - Telf: (+34) 968 278825

Índice

Teoría de la Comunicación ................................................................................................. 2

Breve descripción de la asignatura ................................................................................... 2

Requisitos previos ............................................................................................................... 3

Objetivos .............................................................................................................................. 3

Competencias y resultados de aprendizaje ...................................................................... 3

Metodología ......................................................................................................................... 4

Temario ................................................................................................................................. 5

Relación con otras asignaturas del plan de estudios ...................................................... 7

Sistema de evaluación ........................................................................................................ 7

Bibliografía y fuentes de referencia ................................................................................... 8

Web relacionadas ................................................................................................................ 9

Recomendaciones para el estudio ................................................................................... 10

Material didáctico .............................................................................................................. 10

Tutorías .............................................................................................................................. 11


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Teoría de la Comunicación Módulo: Común.

Materia: Teoría de la Señal.

Carácter: Obligatoria.

Nº de créditos: 6.0 ECTS.

Unidad Temporal: 2º curso – 2º semestre.

Profesor/a de la asignatura: Francisco Javier Rodríguez Martínez

Email: [email protected]

Horario de atención a los alumnos/as: martes, de 11:30 h a 12:30 h.

Profesor/a coordinador de módulo, materia o curso:

Coordinador del Módulo: Prof. Rafael Berenguer Vidal

Coordinador del Curso Académico (2º Curso): Prof. Ángel J. García Collado

Breve descripción de la asignatura Un sistema de comunicaciones transfiere información desde su fuente al destinatario a través de cierta distancia. Hay un elevado número de aplicaciones de los sistemas de comunicaciones y por este motivo no se puede cubrir en primera instancia los detalles de cada sistema. En general un sistema de comunicaciones típico incluye numerosos componentes que entran dentro de la ingeniería de telecomunicaciones (circuitos, electrónica, electromagnetismo, procesado de señal, microprocesadores y redes de comunicaciones). Por este motivo se debe plantear una aproximación al concepto desde un punto de vista general, reconociendo que todos los sistemas de comunicaciones tienen la misma función básica que es la transferencia de información.

En esta asignatura se estudiarán las señales y su transmisión a través de sistemas de comunicaciones. Con este fin, se iniciará la asignatura con el estudio de las modulaciones analógicas, tanto las modulaciones en amplitud como las modulaciones angulares. Seguidamente se analizará la influencia del ruido en comunicaciones analógicas, haciendo uso de los conceptos probabilidad y procesos aleatorios.

Finalmente se pasará al estudio de la transmisión de las señales digitales. Con este fin se estudiará la conversión analógica-digital, para una vez en el dominio digital analizar la transmisión de este tipo de señales en banda base y con modulaciones digitales.

Brief overview of the subject A communication system transfer information from its source to a destination some distance away. There are so many different applications of communication systems that we cannot cover in detail all the parts of each system. A typical system involves numerous components that run the gamut of Telecommunication Engineering –circuits, electronics, electromagnetic, signal processing, microprocessors and communication networks-. Therefore, we approach the subject from a general viewpoint, recognizing that all communication systems have the same basic function of information transfer.


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This course will explore the transmission of signals through communication systems. For this purpose, the subject will start with the study of analog modulations, both linear and angle ones. Afterward, the influence of noise in analog communications will be analyzed, by means of concepts of probability and random processes.

Finally the transmission of digital signals will be conducted. To this end, digitization and sampling techniques will be first explained. This allows us to transform an analog signal into a digital one and vice versa. These digital signals can be transmitted by means of baseband digital transmission of band-pass digital one. Last sections of the subject will discuss these transmission systems.

Requisitos previos Para conseguir los objetivos fijados para esta asignatura es necesario que el alumno haya adquirido las competencias asociadas a la asignatura “Señales y Sistemas”, por su estrecha relación con ésta. Asimismo, es recomendable que el alumno haya adquirido o esté en proceso de adquisición de las competencias correspondientes a las asignaturas de “Cálculo” (I y II), “Álgebra”, “Probabilidad y modelos aleatorios”, “Física” (I y II), “Campos electromagnéticos”, “Análisis y síntesis de circuitos” (I y II) y “Electrónica digital”.

Objetivos Los objetivos específicos de la asignatura son:

1. Introducir al estudiante en la teoría de la comunicación y en los procedimientos necesarios para permitir la transmisión de señales a través de diferentes medios.

2. Describir las modulaciones analógicas y analizar cómo influyen en la transmisión de señales de esta naturaleza.

3. Relacionar los conceptos de probabilidad y ruido con las señales en su transmisión.

4. Introducir la conversión analógica-digital y estudiar su influencia en los sistemas de comunicaciones.

5. Describir las modulaciones digitales y su influencia en la transmisión de señales de esta naturaleza.

Competencias y resultados de aprendizaje Competencias específicas

B4. Comprensión y dominio de los conceptos básicos de sistemas lineales y las funciones y

transformadas relacionadas, teoría de circuitos eléctricos, circuitos electrónicos, principio físico de

los semiconductores y familias lógicas, dispositivos electrónicos y fotónicos, tecnología de materiales

y su aplicación para la resolución de problemas propios de la ingeniería.

RA: Comprender de manera autónoma de nuevos conocimientos y técnicas adecuados para la

concepción, el desarrollo o la explotación de sistemas y servicios de telecomunicación.


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RA: Adquirir de la capacidad y la destreza que le permitan analizar y especificar los parámetros

fundamentales de un sistema de comunicaciones.

RA: Adquirir de la capacidad de utilizar aplicaciones informáticas para apoyar el desarrollo y

explotación de redes, servicios y aplicaciones de telecomunicación y electrónica.

RA: Adquirir de la capacidad para utilizar herramientas informáticas de búsqueda de recursos

bibliográficos o de información relacionada con las telecomunicaciones, las matemáticas aplicadas a

las comunicaciones y la electrónica.

RA: Conocer de las bases de la teoría de la señal que le capaciten para el aprendizaje de nuevos

métodos y tecnologías, y que le habiliten para el ejercicio de la profesión en base a las atribuciones

profesionales del título.

Metodología

Metodología Horas Horas de trabajo

presencial Horas de trabajo

no presencial

Clase teórica 28.5

60 horas (40 %) Clases prácticas y trabajo en grupo

15.0

Evaluación 4.5

Tutorías académicas 12.0

Estudio personal 45.0

90 horas (60 %) Preparación de trabajos y ejercicios

37.5

Actividades de aprendizaje virtual

7.5

TOTAL 150 60 90

Clase teórica: Exposición teórica por parte del profesor del temario de la asignatura en 28.5 horas. Tendrán lugar en un aula de la Universidad.

Clases prácticas y trabajo en grupo: El alumno dedicará 15 horas a la realización de actividades prácticas y de seminarios grupales, a efectuar en aula y en laboratorio.

Evaluación: El alumno empleará de 4.5 horas en la realización de exámenes presenciales. Se realizará un examen parcial de la asignatura y un examen final de la misma. Se seguirán los criterios generales de evaluación de la Universidad.


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Tutorías académicas: El alumno empleará 12 horas en la asistencia a tutorías presenciales en las que se abordarán aspectos concretos de los temas desarrollados.

Estudio personal: El alumno empleará 45 horas en el estudio del temario de la asignatura.

Preparación de trabajos y ejercicios: Las prácticas y ejercicios de la asignatura presentadas en los seminarios y clases prácticas y trabajo en grupo requieren de 37.5 horas de trabajo no presencial por parte del alumno.

Actividades de aprendizaje virtual: El alumno empleará 7.5 horas no presenciales en la realización del trabajo en equipo.

Temario

Programa de la enseñanza teórica

TEMA 1. INTRODUCCIÓN A LA TEORÍA DE LA COMUNICACIÓN.

1.1. Sistemas de Comunicación

1.2. Elementos de un Sistema de Comunicación

1.3. Limitaciones Fundamentales en la Transmisión

TEMA 2. PROBABILIDAD Y PROCESOS ALEATORIOS.

2.1. Variables aleatorias

2.2. Funciones de probabilidad de las variables aleatorias

2.3. Estadísticos de las variables aleatorias

2.4. Procesos aleatorios

2.5. Distribuciones de probabilidad de los procesos aleatorios

2.6. Estadísticos de los procesos aleatorios

2.7. Estacionareidad de los procesos aleatorios

2.8. Ergodicidad de los procesos aleatorios

2.9. Potencia y densidad espectral de potencia de un proceso aleatorio

2.10. Propiedades de la autorrelación y densidad espectral de potencia

2.11. Ruido

2.12. Procesos gausianos


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TEMA 3. MODULACIONES EN AMPLITUD.

3.1. Transformada de Hilbert

3.2. Introducción a las modulaciones

3.3. Modulación en amplitud (AM)

3.4. Modulación de doble banda lateral

3.5. Modulación en banda lateral única (BLU)

3.6. Modulación en banda lateral residual (BLR)

3.7. Modulación con un tono y análisis fasorial

3.8. Moduladores y demoduladores

3.9. Múltiplex por división en la frecuencia

3.10. Modulación de amplitud en cuadratura (QAM)

TEMA 4. CONVERSIÓN ANALÓGICA-DIGITAL.

4.1. Introducción

4.2. Teorema del muestreo

4.3. Reconstrucción de una señal mediante interpolación

4.4. Muestras de señales paso banda

TEMA 5. TRANSMISIÓN DIGITAL A TRAVÉS DE CANALES EN BANDA BASE.

5.1. Introducción

5.2. Modelo de sistema de comunicación digital

5.3. Códigos de línea

5.4. Limitaciones en la transmisión

5.5. Influencia del ruido

TEMA 6. MODULACIONES DIGITALES.

6.1. Introducción

6.2. Análisis espectral


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6.3. Tipos de modulaciones en amplitud

6.4. Constelaciones. Representación

6.5. Modulación PSK

Programa de la enseñanza práctica

Seminario 1 (2 horas). Tema 2: ejercicios y planteamientos prácticos referentes a los aspectos y conceptos presentados en el tema 2 de la asignatura.



Práctica 1 (2 horas). Modulaciones analógicas. Realización a través del entrenador UniTrain.

Práctica 2 (2 horas). Modulaciones digitales. Realización a través del entrenador UniTrain.

Práctica 3 (2 horas). Modulaciones analógicas. Realización a través de la herramienta Matlab.

Práctica 4 (2 horas). Modulaciones digitales. Realización a través de la herramienta Matlab.

Para la realización de las prácticas se hará uso de la instalación del software Matlab y el Communication System Toolbox en los ordenadores de las API presenciales, y desde el propio ordenador del alumno a través de la API Virtual (http://www.ucam.edu/servicios/informatica/api-virtual). También se hará uso del entrenador hardware y software UniTrain.

Relación con otras asignaturas del plan de estudios “Teoría de la Comunicación” es una prolongación de la asignatura “Señales y Sistemas” perteneciente al mismo módulo y materia. Por tanto, la relación entre ambas es estrecha y por tanto, se da por supuesto que el alumno ha adquirido las competencias correspondientes a Señales y Sistemas.

Tiene asimismo relación con asignaturas del módulo de Formación Básica (fundamentalmente las materias “Fundamentos Matemáticos”, “Fundamentos Físicos”, “Análisis y Síntesis de Circuitos”). Por otra parte, guarda también una estrecha relación con las materias del bloque Común, “Redes, Sistemas y Servicios de Telecomunicación”, “Medios de Transmisión”), debido a que en la mayoría de estas materias se hacen referencia a los conceptos introducidos en “Teoría de la Comunicación”.

Sistema de evaluación Convocatoria de Febrero/Junio/Septiembre:

- Parte teórica: 80% de la nota total.

- Parte práctica: 20% de la nota total.


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El alumno superará la asignatura cuando la media ponderada sea igual o superior a 5 puntos y tenga una nota de, al menos, 4 puntos en todas las partes que componen el sistema de evaluación cuya ponderación global sea igual o superior al 20% en convocatoria oficial. Para eliminar materia en el examen parcial de la asignatura que se hace a mitad de cuatrimestre, el alumno tiene que sacar una nota igual o superior a 5 puntos.

Si el alumno tiene menos de un 4 en alguna de las partes cuya ponderación sea igual o superior al 20%, la asignatura estará suspensa y deberá recuperar esa/s parte/s en la siguiente convocatoria dentro del mismo curso académico. La/s parte/s superada/s en convocatorias oficiales (Febrero/Junio) se guardarán para las sucesivas convocatorias que se celebren en el mismo curso académico.

En caso de que no se supere la asignatura en la Convocatoria de Septiembre, no contarán las partes aprobadas para sucesivos cursos académicos.

El sistema de calificaciones (RD 1.125/2003. de 5 de septiembre) será el siguiente:

0-4,9 Suspenso (SS)

5,0-6,9 Aprobado (AP)

7,0-8,9 Notable (NT)

9,0-10 Sobresaliente (SB)

La mención de “matrícula de honor” podrá ser otorgada a alumnos que hayan obtenido una calificación igual o superior a 9,0. Su número no podrá exceder del 5% de los alumnos matriculados en una materia en el correspondiente curso académico, salvo que el número de alumnos matriculados sea inferior a 20, en cuyo caso se podrá conceder una sola matrícula de honor.

En todos los casos

Para la evaluación se exige una adecuada expresión y una correcta ortografía.

El profesor se reserva el derecho a una revisión oral del examen en caso de considerarlo pertinente para una adecuada evaluación.

Bibliografía y fuentes de referencia

Bibliografía básica

“Communication Systems“, Carlson A. B., Crilly P. B., Rutledge J. C., Fifth Edition, McGraw Hill,

2009. (Temas de 1-6)

“Communication Systems”, Haykin S., International Student Version, 5th Edition, WILEY Higher

Education, 2009. (Temas de 1-6)

Bibliografía complementaria


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“Analog and Digital Communications”, S. Kundu, Pearson, 2010

“Analog and Digital Communications (Schaum's Outlines)”, H. P. Hsu, McGraw Hill, 2002

“Communication Systems Engineering“, Proakis J.G., Salehi M., 2/E, Pearson, 2002.

“Digital Communications: Fundamentals and Applications”, Sklar B., 2/E, Prentice Hall, 2001

“Sistemas de Comunicación”, Haykin S., Van Veen B., 1ª edición, Limusa-Wiley, 2002.

Web relacionadas Signals and Systems (MIT)

http://ocw.mit.edu/courses/electrical-engineering-and-computer-science/6-003-signals-and-systems-fall-2011/

Introduction to Communication, Control, and Signal Processing (MIT)

http://ocw.mit.edu/courses/electrical-engineering-and-computer-science/6-011-introduction-to-communication-control-and-signal-processing-spring-2010/

Principles of Digital Communication I (MIT)

http://ocw.mit.edu/courses/electrical-engineering-and-computer-science/6-450-principles-of-digital-communication-i-fall-2009/

An Introduction to MATLAB

http://cnx.org/content/col10323/latest/

Information and Signal Theory


Noise in communications


Brief Notes on Signals and Systems


Applets sobre modulaciones

http://educypedia.karadimov.info/electronics/javamodulation.htm

Matlab (página para estudiantes).

http://www.mathworks.es/academia/student_center/

Tablas y formulas matemáticas.

http://www.sosmath.com/tables/tables.html


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Recomendaciones para el estudio Las recomendaciones básicas para estudiar la materia consisten en primer lugar en disponer de los conocimientos de base para iniciar su estudio. Por este motivo, es conveniente que el alumno haya adquirido las competencias indicadas en el apartado de requisitos previos.

En segundo lugar se anima a los estudiantes a seguir un estudio continuado de la materia con el fin de poder ir asimilando conocimientos. El estudio y asimilación de cada jornada docente deberá realizarse antes de la siguiente clase y complementa-do con la realización de los problemas y cuestiones propuestas. Como tiempo de estudio, se propone como mínimo un tiempo de estudio similar al indicado en la tabla de actividades formativas y metodología de enseñanza aprendizaje de esta asignatura.

Por este motivo, el punto clave para superar la asignatura con éxito, es “comprender” la materia y no tanto su “memorización”. En caso de dudas o cuestiones, el estudiante debe preguntar al profesor bien en clase, en el horario de atención al alumno o bien telemáticamente. Como regla general una duda correctamente resuelta evita cinco interrogantes en el futuro.

Parte fundamental de la asignatura es la realización de los ejercicios y problemas propuestos en los diferentes boletines. La solución de éstos serán entregados el día indicado por el profesor. Adicionalmente en la jornada planificada, algunos alumnos realizarán en pizarra alguno de los problemas propuestos del boletín. El alumno deberá haber preparado previamente los problemas por si se le solicita que realice el problema en la pizarra.

Las prácticas deben ser realizadas por el alumno, y siempre con el objetivo claro de relacionar los ejercicios prácticos con los conocimientos teóricos a asimilar. En la siguiente práctica, el alumno deberá entregar la memoria con las soluciones a los ejercicios propuestos.

Por último, y con respecto a la asistencia, aunque se fijan unos mínimos en teoría y práctica, se recomienda a los alumnos la asistencia a la totalidad de las jornadas teóricas y prácticas de la asignatura.

Material didáctico Se precisa acceso a internet y las herramientas ofimáticas habituales. Cada tema será presentado en un documento pdf disponible desde el Campus Virtual, que será ampliado y comentado en las clases presenciales y resto de actividades presenciales.

Es recomendable el uso de calculadora científica y disponer de un lápiz de memoria para poder llevar a las sesiones prácticas y seminarios los documentos necesarios para su realización, así como la confección de las memorias a entregar.

Los conceptos teóricos impartidos serán complementados mediante el trabajo con software Matlab y applets de acceso libre que permita al alumno visualizar e interactuar con los parámetros estudiados en las sesiones teóricas. El software Matlab, así como sus toolboxes, es accesible para los alumnos desde un API presencial ubicado en la propia Universidad o un API Virtual. El API Virtual es una plataforma que permite acceder, desde cualquier dispositivo con conexión a internet, a un gran número de aplicaciones informáticas sin necesidad de ninguna instalación previa. Los programas están listos para usarse directamente desde el api.ucam.edu


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Gracias a esta infraestructura, es posible guardar cualquier archivo en el que se esté trabajando en un pendrive y continuar con el trabajo en casa o cualquier ordenador de la Universidad de forma segura y sin necesidad de preocuparte por nada más. Se precisa el usuario y clave de alumno UCAM para acceder (http://www.ucam.edu/servicios/informatica/api-virtual/como-acceder).

También se hará uso de material hardware de prácticas, en concreto el entrenador UniTrain, el cual se utilizará en el laboratorio para dos de las prácticas de la asignatura.

Tutorías Las tutorías se dedicarán a reforzar los conceptos y a comprobar que el alumno asimila todo lo explicado en las clases magistrales. Los objetivos formativos planteados para la tutoría son:

Orientación sobre los contenidos de la asignatura, los sistemas de evaluación y la metodología de enseñanza-aprendizaje, así como su vincula con otras materias y con el ejercicio profesional.

Seguimiento y evaluación de trabajos, problemas y ejercicios planteados como horas de trabajo no presencial.

Aclaración de dudas personales sobre los contenidos de la asignatura, memorias de las prácticas, trabajos o ejercicios planteados.

Entre las actividades que se van a realizar en estas sesiones tenemos:

Una primera sesión de planificación y planteamiento de la asignatura.

Tras cada tema se planteará una sesión de resolución de problemas a realizar por el estudiante en pizarra y con apoyo del profesor.

Antes del examen parcial y examen final una o varias sesiones de resolución de dudas, consolidación de conocimientos y actividades complementarias para asentar conocimientos impartidos.

La metodología de enseñanza va a ser compartida entre clase magistral y clase de resolución de problemas en pizarra por parte del alumno.

Los trabajos y problemas realizados por los alumnos en las sesiones de tutorías se tendrán en cuenta de forma positiva en la Evaluación Continua.

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