Guía docente de Comunicaciones II (2211131)

• Haber superado las asignaturas Sistemas lineales, Teoría de la Comunicación, Comunicaciones I y Señales Digitales.
• Tener conocimientos adecuados sobre utilización de programas de cálculo y simulación (Matlab / Octave o similar).

• Modulación y detección en canales gausianos.
• Espacio de señal. Detección óptima.
• Modulaciones digitales de amplitud fase y frecuencia.
• Canales con interferencia intersimbólica.
• Codificación para protección contra errores. Códigos de bloque.
• Sincronización.

• Conocer los componentes básicos y los bloques funcionales de un sistema de comunicación digital.
• Conocer los parámetros fundamentales, las ventajas y limitaciones de un sistema de comunicación digital.
• Conocer las técnicas de modulación digital y su aplicación a la transmisión en canales con ruido, los conceptos de receptor óptimo y la representación geométrica de señales.
• Conocer los conceptos de modulación digital binaria y M-aria y su impacto en el diseño de sistemas de comunicación digital.
• Conocer y aplicar las técnicas básicas de análisis y diseño de sistemas de modulación de amplitud PAM en banda base y en cuadratura de fase.
• Conocer y aplicar las técnicas básicas de igualación de canal.
• Conocer y aplicar las técnicas básicas de análisis y diseño de sistemas de modulación de fase y frecuencia.
• Conocer y aplicar las técnicas básicas de codificación de bloque para detección / corrección de errores de transmisión.

Tema 1. Introducción

• Sistemas de comunicación digitales y analógicos.
• Elementos de un sistema de comunicación digital.
• Mensajes, caracteres y símbolos.
• Velocidades de transmisión.
• Probabilidad de error.
• Canales.
• Modelos de canal.
• Interferencia inter simbólica.
• Canales no lineales.
• Redundancia y codificación de canal.

Tema 2. Modulación y detección en canales gausianos

• El modelo de sistema de comunicación digital.
• Espacios de Hilbert para señales de energía finita.
• Representación geométrica de señales.
• Transmisor (codificador y modulador).
• Demodulador.
• Decisor.
• Probabilidad de error.
• Transmisión indefinida de símbolos.

Tema 3. Modulaciones de amplitud

• PAM en banda base.
• El criterio de Nyquist.
• Transmisión PAM sobre canales AWGN.
• Transmisión PAM sobre canales lineales.
• Implementación discreta de sistemas PAM.
• PAM paso banda.
• Receptores para PAM paso banda.

Tema 4. Canales con interferencia intersimbólica

• Caracterización de la interferencia inter-simbólica.
• Detector ML en presencia de ISI.
• Igualación (ecualización) lineal.
• Ajuste del receptor.

Tema 5. Modulaciones de fase y frecuencia

• Introducción.
• Modulaciones por desplazamiento de fase. PSK, OQPSK, modulaciones diferenciales DPSK.
• Modulaciones por desplazamiento de frecuencia. Receptores coherentes y no coherentes.

Tema 6. Límites fundamentales en las comunicaciones digitales

• Probabilidad de error de los sistemas binarios más comunes.
• Probabilidad de error de los sistemas M-arios más comunes.
• Comparativa en el plano de eficiencia espectral.

Tema 7. Codificación de canal

• Codificación de forma de onda (waveform coding).
• Estrategias de control de errores.
• Secuencias estructuradas.
• Códigos de bloque lineales.
• Códigos cíclicos.
• Códigos de bloque bien conocidos.

• Práctica 1. Introducción al laboratorio de comunicaciones: Manejo de la instrumentación y entrenador de comunicaciones digitales.
• Práctica 2. Receptor discreto para señales digitales en banda base. Sincronización de símbolo.
• Práctica 3. Conformación de pulsos. Receptor discreto para pulsos conformados.
• Práctica 4. Conformación de pulsos para transmisiones paso-banda: Modulaciones QPSK y DQPSK.
• Práctica 5. Modulación FSK. Detector óptimo en cuadratura.
• Práctica 6. Códigos de bloque lineales: Código de Hamming.

• Apuntes de la asignatura (disponibles en la plataforma digital de la asignatura)
• ARTÉS, F. PÉREZ, Comunicaciones Digitales, Pearson Educación, 2007
• SKLAR, Digital Communications (2ª Ed.), Prentice Hall PTR, 2001

• J.G. PROAKIS, Digital Communications (4ª Ed.) Mc Graw Hill, 2000
• E.A. LEE, D.G. MESSERCHMITT, Digital Communications (3ª Ed.), Kulwer, 2004
• S. HAYKIN, Communications Systems (4ª Ed.), John Wiley & Sons, 2001

Manuales

• Manual de Octave (versión 7.1.0)
• Manual de Octave Forge (paquetes)
• Manual de usuario del osciloscopio digital Promax OD-576*
• Manual de usuario del generador de funciones Promax GF-857*
• Manual de usuario del analizador de espectros Promax AE-766*
• Manual de usuario del entrenador de comunicaciones digitales Promax EC-796*

* Disponibles en la plataforma PRADO de la asignatura.

Información y manuales sobre el software de cálculo y simulación

• MathWorks
• GNU Octave

Artículos clásicos sobre comunicaciones digitales

• IEEE Xplore

Cursos virtuales

• MIT OpenCourseWare
  • R. Gallager and L. Zheng, 6.450 Principles of Digital Communications I
  • D. Forney, 6.451 Principles of Digital Communications II

• MD01. Lección magistral 
• MD02. Actividades prácticas 
• MD03. Seminarios 
• MD04. Actividades no presenciales 
• MD05. Tutorías académicas 

La evaluación ordinaria se llevará a cabo con una componente importante de evaluación continua. La evaluación incluirá tres partes: teoría, resolución de problemas, y prácticas de laboratorio, con pesos en la calificación final del 30%, 30% y 40% respectivamente.

La evaluación de la parte de teoría combinará la resolución de cuestiones teóricas en pizarra por parte del alumnado (que tendrá lugar en cada sesión de clases de teoría), y la realización de pruebas escritas con cuestiones teóricas, realizadas al final de cada sesión de clase de teoría.

La evaluación de la parte de problemas combinará la resolución problemas en pizarra por el alumnado (que tendrá lugar en cada sesión de clases de teoría), y la realización de un examen escrito de resolución de problemas en la convocatoria ordinaria.

La evaluación de la parte de prácticas incluirá (A) la entrega de datos, programas y memorias de prácticas que documenten la actividad realizada en el laboratorio, y (B) la exposición, descripción y justificación de los resultados coherente con la documentación presentada (bien en las sesiones de laboratorio o bien en tutoría).

Calificación final

Para superar la asignatura se requiere alcanzar al menos un 50% de la calificación en cada una de las partes por separado.

La calificación final será la media ponderada de cada una de las tres partes indicadas, de acuerdo con los pesos especificados. Si en alguna de las partes no se alcanzase el mínimo requerido, la calificación final será la mínima de las calificaciones de las partes.

Régimen de asistencia

Es obligatoria la asistencia, al menos, al 80% de las sesiones programadas, tanto de grupo amplio como de grupo reducido. En caso de incumplimiento se calificará con 0 puntos la parte correspondiente (teoría-problemas en el caso de grupo amplio; prácticas en el caso de grupo reducido).

La evaluación extraordinaria incluirá la evaluación de las tres partes por separado (teoría, problemas y prácticas) con la ponderación que se ha previsto para la evaluación ordinaria (30%, 30% y 40%, respectivamente).

Para las partes de teoría y problemas, la evaluación extraordinaria incluirá un examen escrito y un examen oral (con resolución de cuestiones teóricas y problemas en pizarra).

Para la parte de prácticas, se realizará un examen en laboratorio de comunicaciones, en el que el alumnado deberá realizar actividades, documentar las actividades realizadas, y finalmente explicar y justificar los resultados de acuerdo con la documentación presentada.

Aquellos estudiantes que hayan superado la parte de prácticas en evaluación continua y deban asistir a la evaluación extraordinaria, tendrán la opción de conservar su calificación de la parte de prácticas y no realizar el examen de esta parte.

Para aquellos estudiantes que elijan evaluación única final, la evaluación tendrá una estructura similar a la descrita para la evaluación extraordinaria.

Sobre la metodología docente:

La metodología docente de esta asignatura se basa en una serie de actividades a través de las cuales se orientará alumnado en el proceso de adquisición de las competencias y habilidades de la asignatura. Estas actividades estarán necesariamente complementadas con el estudio y el trabajo autónomo del alumno.

Al inicio del curso se proporcionará al alumnado, a través de la plataforma PRADO, el material docente de la asignatura, incluyendo:

• Transparencias de los distintos temas
• Apuntes de la asignatura
• Relaciones de problemas
• Relaciones de cuestiones de teoría
• Guiones de prácticas
• Funciones y scripts de Octave para simulaciones y para la realización de las prácticas

Los estudiantes deberán leer, en los apuntes de la asignatura, antes de cada sesión de teoría, el tema que se vaya a explicar en dicha sesión.

Los estudiantes deberán leer el guion de prácticas correspondiente a la práctica a realizar, antes de la sesión de laboratorio.

Las actividades docentes se desarrollarán, según su naturaleza, en grupos amplios (actividades 1, 2, 3 y 7) en grupos reducidos (actividad 4) o de forma individual (actividades 5, 6 y 7). Las diferentes actividades se describen a continuación.

1. Explicación de conceptos. Al principio de las sesiones de grupo amplio se explicarán los conceptos correspondientes al tema en curso, prestando atención a los aspectos relevantes o aquellos que pueden resultar de mayor dificultad, y resolviendo dudas que han surgido a los estudiantes tras la lectura de los temas en los apuntes de la asignatura. Las explicaciones se apoyarán también con ejemplos y simulaciones implementados en Octave.
2. Resolución de problemas. Esta actividad está diseñada para reforzar la adquisición de los contenidos teóricos mediante su aplicación a la resolución de problemas prácticos. En esta actividad se presentarán a los alumnos ejemplos concretos y en la medida de lo posible prácticos, de aplicación de los contenidos teóricos a la resolución de problemas típicos encontrados en el análisis y/o diseño de sistemas de comunicación digital. Adicionalmente, se suministrarán a los alumnos relaciones con problemas propuestos para su resolución.
3. Evaluación del progreso. Esta actividad corresponde a la resolución oral de cuestiones teóricas y problemas en la pizarra, por parte del alumnado, y la realización de cuestionarios escritos de teoría, realizados al final de cada sesión de grupo amplio, que ayudarán a los estudiantes a monitorizar su progreso en el aprendizaje y desarrollo de las competencias de la asignatura, y contribuirán a la consolidación de calificaciones en evaluación continua.
4. Prácticas de laboratorio. Esta actividad está diseñada para que los alumnos tengan un contacto físico con las señales, así como con los instrumentos del laboratorio de comunicaciones. El objetivo es que desarrollen las habilidades necesarias para el análisis y diseño físico de sistemas de comunicación digital. Las prácticas contendrán una introducción donde se describirán los contenidos teóricos asociados que se relacionarán con los previamente expuestos en la parte teórica de la asignatura. En segundo lugar, cada práctica contendrá un módulo de simulación donde se presentarán los diferentes aspectos de las medidas y procesos a desarrollar (por ejemplo, los efectos del ruido o distorsión en un determinado esquema de modulación). El objeto de esta parte es que los alumnos puedan experimentar en un entorno controlado y reproducible dichos efectos y ensayar las posibles soluciones. Finalmente, la práctica contendrá un parte en la que los alumnos deberán capturar señales físicas y procesarlas para conseguir un determinado objetivo de forma autónoma. Este objetivo será típicamente la decodificación del mensaje a la salida de un sistema de modulación físico para el que tendrán que resolver problemas típicos como el de la sincronización, y la reducción de los efectos del ruido y la distorsión. Como resultado, los alumnos deberán describir con detalle la forma en que el objetivo propuesto ha sido alcanzado, así como los problemas encontrados y las técnicas usadas para resolverlos.
5. Lectura y estudio individual. En su horario de estudio, los alumnos/as deberán leer y estudiar el material proporcionado por el profesorado (apuntes de la asignatura, guiones de prácticas, relaciones de problemas, etc.) de forma previa a las sesiones correspondientes de grupo amplio o grupo reducido (laboratorio), de modo que cuando accedan a la sesión de grupo amplio estén en condiciones de entender los conceptos relevantes de cada tema, y cuando accedan al laboratorio, estén en condiciones de realizar las actividades prácticas aprovechando de forma óptima el tiempo disponible en el laboratorio.
6. Realización individual de simulaciones. En su horario de estudio, los alumnos/as deberán realizar las simulaciones propuestas de forma previa a las sesiones de teoría y prácticas, con objeto de familiarizarse con las señales involucradas en los sistemas de comunicaciones digitales.
7. Tutorías académicas. Se programarán sesiones de tutoría de grupo periódicas, de asistencia voluntaria, para realizar descripciones detalladas de parte de los temas si fuera necesario, profundizar en la resolución de problemas o cuestiones de teoría, analizar en detalle el código de las simulaciones, mostrar ejemplos de documentación de actividad realizada en el laboratorio, aclarar cualquier duda relacionada con el contenido de la asignatura, explicar cómo se pueden simular sistemas o resolver computacionalmente problemas relacionados con la asignatura, y para realizar cualquier tipo de orientación relacionada con técnicas de estudio y aprendizaje o para orientar la formación académica-integral del estudiante futuro ingeniero/a. Las tutorías de grupo se complementarán con tutorías individuales para aquellos/as que lo soliciten.

Información de interés para estudiantado con discapacidad y/o Necesidades Específicas de Apoyo Educativo (NEAE): Gestión de servicios y apoyos (https://ve.ugr.es/servicios/atencion-social/estudiantes-con-discapacidad).

GNU Octave.