Universidad Pública de Navarra - Nafarroako Univertsitate Publikoa

Módulo/Materia

Módulo: Formación Común

Materia: Fundamentos de sistemas de comunicación

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Descripción/Contenidos

Los objetivos de esta asignatura son proveer al estudiante de una introducción a los sistemas de comunicación modernos. En la asignatura se presentan temas generales de los sistemas de comunicación para luego particularizar y profundizar en los conceptos, considerando primero un sistema ideal para luego dar paso a efectos no deseados como el ruido. La asignatura hace uso del material de asignaturas previas como lo son los dominios temporal y frecuencial, así como conocimientos de estadísticas y probabilidad para modelar el ruido en los sistemas de comunicación. Dichos conocimientos son repasados brevemente en la asignatura para luego introducir el material nuevo propios de la asignatura, tales como modulación, representación paso bajo, entropía, etc.

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Competencias genéricas

G2. Trabajo en equipo
G3. Aprendizaje autónomo
G4. Eficiencia en la comunicación oral y escrita
G5. Eficiencia en el manejo de recursos de información
G7. Capacidad para concebir, diseñar, implementar y operar sistemas y servicios en el ámbito de las TIC
CB4. Que los estudiantes puedan transmitir información, ideas, problemas y soluciones a un público tanto especializado como no especializado
CB5. Que los estudiantes hayan desarrollado aquellas habilidades de aprendizaje necesarias para emprender estudios posteriores con un alto grado de autonomía

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Competencias específicas

2.1. Capacidad para aprender de manera autónoma nuevos conocimientos y técnicas adecuados para la concepción, el desarrollo o la explotación de sistemas y servicios de telecomunicación.

2.3. Capacidad para utilizar herramientas informáticas de búsqueda de recursos bibliográficos o de información relacionada con las telecomunicaciones y la electrónica.

2.4. Capacidad de analizar y especificar los parámetros fundamentales de un sistema de comunicaciones.

2.5. Capacidad para evaluar las ventajas e inconvenientes de diferentes alternativas tecnológicas de despliegue o implementación de sistemas de comunicaciones, desde el punto de vista del espacio de la señal, las perturbaciones y el ruido y los sistemas de modulación analógica y digital.

2.8. Capacidad para comprender los mecanismos de propagación y transmisión de ondas electromagnéticas y acústicas, y sus correspondientes dispositivos emisores y receptores.

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Resultados aprendizaje

a) Comprender la evolución extremo a extremo de la transmisión de información en un sistema de comunicación

b) Calcular los parámetros principales de un sistema de comunicaciones

c) Conocer los conceptos de modulación y codificación

d) Diferenciar un sistema analógico de uno digital y sus ventajas/desventajas

e) Identificar las ventajas e inconvenientes de la transmisión en banda base

f) Conocer y aplicar las modulaciones analógicas y digitales

g) Comparar diferentes sistemas de modulación en base a parámetros de ancho de banda y robustez frente a ruido e interferencias

h) Conocer los diferentes métodos de multiplexación

i) Identificar las técnicas de codificación de fuente y de canal más adecuadas a un sistema de comunicación concreto

j) Aplicar los principios básicos de sistemas de comunicaciones a la resolución de problemas propios de la ingeniería

k) Utilizar de forma autónoma las herramientas, instrumentos y aplicativos software disponibles en los laboratorios de las materias básicas y avanzadas. Conocer su funcionamiento y sus limitaciones

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Metodología

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Idiomas

Castellano, con bibliografía en inglés.

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Evaluación

Caso de que se obtuvieran en el segundo o tercer examen unas calificaciones inferiores a las exigidas, pero calculado el promedio de acuerdo con las ponderaciones éste resultara igual o mayor que cinco, la nota final asignada sería de Suspenso-4.9

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Temario

1. Introducción a los sistemas de comunicaciones
1.1 Elementos de un sistema de comunicación
1.2 Efectos del canal sobre la señal transmitida
1.3 Limitaciones fundamentales de un sistema de comunicaciones
1.4 Sistemas de comunicación analógicos y digitales
1.5 Modulación
1.6 Canal de transmisión

2. Señales y sistemas paso banda, autocorrelación y densidad espectral
2.1 Introducción
2.2 Transformada de Hilbert
2.3 Representación equivalente pasa bajo de señales pasa banda
2.4 Representación equivalente paso bajo de sistemas pasa banda
2.5 Representación de señales moduladas como señales paso banda
2.6 Autocorrelación y densidad espectral
2.7 Potencia y Energía

3. Señales aleatorias, ruido y procesos estocásticos ergódicos
3.1 Introducción
3.2 Conceptos básicos de la teoría de probabilidad
3.3 Caracterización de señales aleatorias: procesos aleatorios
3.4 Procesos aleatorios y sistemas lineales. Densidad espectral de potencia
3.5 Procesos aleatorios pasa banda
3.6 Ruido

4. Modulaciones lineales
4.1 Introducción
4.2 Modulación de amplitud (AM)
4.3 Modulación en doble banda lateral con portadora suprimida (DSB-SC)
4.4 Modulación en banda lateral única(SSB, Single Side Band)
4.5 Modulación en banda lateral residual (VSB, Vestigial Side Band)
4.6 Moduladores
4.7 Demodulación de señales moduladas linealmente
4.8 Detección síncrona o coherente
4.9 Multiplexado por división de frecuencia (FDM)
4.10 modulación en cuadratura QAM y banda laterales independientes
4.11 Interferencias en modulaciones lineales
4.12 Ruido en modulaciones lineales

5. Modulaciones angulares
5.1 Introducción
5.2 Modulación Angular: Aspectos básicos
5.3 Modulación angular de banda estrecha
5.4 Modulación angular de un tono
5.5 Modulación angular de señales periódicas
5.6 Ancho de banda de transmisión
5.7 Generación de señales FM
5.8 Demodulación de señales FM
5.9 Interferencias y ruido en modulaciones angulares
5.10 Distorsión en modulaciones angulares: limitadores y multiplicadores de frecuencia
5.11 Algunos ejemplos prácticos
5.12 Ruido en receptores PM y FM
5.13 Comparación de las modulaciones de onda continua

Prácticas:

1. Instrumentación básica en comunicaciones (3h)

2. Señales aleatorias y ruido (4h)

3. Comunicaciones analógicas I (4h)

4. Comunicaciones analógicas II (4h)

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Programa de prácticas experimentales

PRÁCTICA 1: Instrumentación e introducción a las comunicaciones

OBJETIVOS

1. Familiarizarse con instrumentación básica de uso común en comunicaciones.
2. Ser capaces de generar distintas formas de onda y analizarlas tanto en el dominio del tiempo como en el dominio de la frecuencia.
3. Ilustrar el concepto de modulación de amplitud (AM)
4. Ilustrar el concepto de modulación de frecuencia (FM)
5. Familiarizarse con instrumentación electrónica de uso común en ingeniería de telecomunicación

PRÁCTICA 2: Estudio de procesos aleatorias, propiedades estadísticas, estacionariedad y ergodicidad

OBJETIVOS

1. Trabajar con propiedades estadísticas sencillas de variables aleatorias
2. Estudiar procesos aleatorios estacionarios y/o ergódicos.
3. Determimar las propiedades estadísticas de señales prácticas.

PRÁCTICA 3: Modulaciones Lineales

OBJETIVOS

1. Afianzar los conceptos estadísticos de procesos aleatorios estacionarios y ergódicos.
2. Estudiar la familia de modulaciones lineales (AM, DSB-SC, SSB y VSB) mediante tratamiento estadístico dentro de un sistema de transmisión completo (modulador, canal y demodulador).
3. Comprender la utilidad de las herramientas vistas en la asignatura para la descripción y el modelado de los sistemas de comunicación.

PRÁCTICA 4: Modulaciones Angulares FM/PM

OBJETIVOS

1. Estudiar las modulaciones angulares empleando el mismo procedimiento que las modulaciones lineales.
2. Ilustrar el concepto de modulación de frecuencia (FM)
3. Comprender la utilidad de las herramientas vistas en la asignatura para la descripción y el modelado de los sistemas de comunicación.
4. Analizar y relacionar la representación en el dominio del tiempo y en el dominio de la frecuencia de señales moduladas en FM, y medir los principales parámetros de la señal en ambos dominios.
5. Emplear el receptor SDR y el software Linux-GNUradio, para simular una comunicación en FM y como receptor de FM

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Bibliografía

Acceda a la bibliografía que el profesorado de la asignatura ha solicitado a la Biblioteca.

Bibliografía Básica

- Communication systems 5th edition. S. Haykin y M. Moher. John Wiley & Sons, 2010

- Fundamentals of communication systems. J.G.Proakis, M. Salehi, Pearson, 2014

- Analog and Digital Communications (Schaum's Outlines), Huei P. Hsu, 2003

Bibliografía complementaria

- Introducción a la teoría y sistemas de comunicación. Lathi, Limusa 2003

- Communication systems : an introduction to signals and noise in electrical communication. B. Carlson, McGraw Hill, 2002

- Digital and analog communication systems. Leon Couch, Prentice Hall 2001

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