Drukuj Eksport do pliku (MS Word)
Nazwa przedmiotu:
Podstawy transmisji cyfrowej
Koordynator przedmiotu:
Andrzej DĄBROWSKI
Status przedmiotu:
Obowiązkowy
Poziom kształcenia:
Studia I stopnia
Program:
Elektronika
Grupa przedmiotów:
Przedmioty techniczne
Kod przedmiotu:
PTC
Semestr nominalny:
4 / rok ak. 2015/2016
Liczba punktów ECTS:
3
Liczba godzin pracy studenta związanych z osiągnięciem efektów uczenia się:
Bilans nakładu pracy studenta: - udział w wykładach: 15 x 2 h = 30 h, - przygotowanie do kolejnych wykładów (przejrzenie materiałów do wykładu i dodatkowej literatury): 15 x1 h = 15 h, - udział w konsultacjach : 3h, - przygotowanie do egzaminu: 12 h, Suma: 30+15 +3 +12 =60 h
Liczba punktów ECTS na zajęciach wymagających bezpośredniego udziału nauczycieli akademickich:
3
Język prowadzenia zajęć:
polski
Liczba punktów ECTS, którą student uzyskuje w ramach zajęć o charakterze praktycznym:
Formy zajęć i ich wymiar w semestrze:
  • Wykład30h
  • Ćwiczenia0h
  • Laboratorium0h
  • Projekt0h
  • Lekcje komputerowe0h
Wymagania wstępne:
Brak
Limit liczby studentów:
130
Cel przedmiotu:
- zapoznanie studentów z zasadami realizacji transmisji cyfrowej - ukształtowanie wiedzy studentów odnośnie elementów funkcjonalnych systemu transmisji cyfrowej takich jak: media tansmisyjne, kodowanie źrodła sygnału, metody modulacji, kodowanie korekcyjne, synchronizacja oraz korekcja sygnałów cyfrowych
Treści kształcenia:
1. Kodowanie źródeł sygnału System kodowania źródłowego sygnałów. Cel kodowania źródłowego. Rodzaje kompresji. Parametry algorytmów kompresji. Kodowanie bezstratne i stratne. Kodowanie sygnałów audio. Podstawowe informacje dot. sygnału mowy. Kwantyzacja.Techniki kodowania stratnego: PCM, DPCM. Sygnał video - definicja i podstawowe paramtery. Kompresja MPEG: stopień kompresji, redundancja (a) kodu, (b) przestrzenna, (c) psychowizualna; Dwuwymiarowa transformata DCT, kwantyzacja, Zig-Zag, kodowanie RLE, kod Huffmana. Ocena jakości sygnału audio i video. 2. Media transmisyjne Zasadnicze właściwości i fizyczne podstawy działania kanału. Linie kablowe. Transmisja sygnałów z bardzo dużymi prędkościami (falowód, światłowód). Źródła sygnałów dla światłowodów. Elementy fotoczułe w odbiornikach. Linia długa. Radiolinie i radiotelefonia. Czynniki zakłócające transmisję: szumy, zakłócenia zewnętrzne, wielotorowość, efekt Dopplera. 3. Sygnały cyfrowe naturalne i zmodulowane Widma sygnałów. Transmisja w paśmie podstawowym (baseband). Impulsy elementarne, sygnały okresowe i cyfrowe sygnały o charakterze losowym. Widmowa gestość mocy. Metody kształtowania widma sygnałów w paśmie podstawowym: kodowanie transmisyjne, skrambling. Modulacje cyfrowe proste: ASK, FSK, PSK. Modulacje o stałej obwiednisygnału: O-QPSK, pi/4-QPSK. Widma sygnałów zmodulowanych. Efektywność widmowa, jakość transmisji cyfrowej. Generacja sygnałów zmodulowanych,modulator kwadraturowy. Modulacje mieszane - QAM. Systemy wieloczęstotliwościowe, OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing). Celowe rozpraszanie widma, zwielokrotnianie Definicja systemu z celowym rozpraszaniem widma (spread spectrum), ogólne schematy systemów spread spectrum, najważniejsze modulacje (Direct Sequence,Frequence Hopping, Time Hopping). Metody zwielokrotniania sygnałów cyfrowych (częstotliwościowe, czasowe i kodowe). 4. Odbiór sygnałów Model kanału z szumem białym gaussowskim. Twierdzenie Shannona o przepustowości kanału i jego interpretacja. Odbiór optymalny symboli w obecności szumu białego: korelator i filtr dopasowany. Odbiorniki kodu unipolarnego, bipolarnego, sygnałów FSK, PSK. Odbiornik kwadraturowy dla sygnałów PSK oraz AM-PM. Odbiór sygnałów DPSK: koherentny i niekoherentny. Porównanie modulacji cyfrowych. 5.Filtracja i adaptacyjna korekcja sygnałów cyfrowych Model kanału ze zniekształceniami interferencyjnymi (ISI- intersymbol interference), eliminacja ISI przez kształtowanie widma sygnału- kryteria Nyquista. Charakterystyki "podniesiony kosinus". Wpływ zniekształceń amplitudowych i fazowych na ISI. Korektor transwersalny i jego zastosowania do eliminacji ISI. Algorytmy automatycznej i adaptacyjnej pracy korektora. 6. Kody blokowe i splotowe Cel kodowania nadmiarowego. Zysk kodowy. Możliwości detekcyjne i korekcyjne kodów. Dekodery twardo- i miękko-decyzyjne. Rodzaje kodów nadmiarowych. Ogólna zasada konstrukcji kodu blokowego. Kody cykliczne systematyczne i niesystematyczne. Kody BCH i Reeda-Solomona. Zasada pracy systemów ze sprzężeniem zwrotnym ARQ. Budowa kodera splotowego. Algorytm Viterbiego. Model kodera TCM. Metoda Ungerboecka "przyporządkowania przez podział zbioru". Pojęcie błędów seryjnych. Kodowanie kaskadowe i przeplot blokowy. 7. Synchronizacja Cel stosowania i rodzaje synchronizacji. Model idealnej analogowej pętli fazowej. Analiza dynamiczna pętli. Dyskretna pętla fazowa DPLL. Metody odtwarzania fali nośnej. Odtwarzanie elementowej podstawy czasu. Metoda zdejmowania obwiedni.
Metody oceny:
Egzamin przeprowadzany w formie pisemnej.
Egzamin:
tak
Literatura:
[1] A. Dąbrowski, P. Dymarski (red.) Podstawy transmisji cyfrowej, Oficyna Wydawnicza PW, 2009. [2] S.Haykin "Systemy telekomunikacyjne", WKiŁ, 1998. [3] A.Drozdek "Wprowadzenie do kompresji danych", WNT, 2007
Witryna www przedmiotu:
http://cygnus.tele.pw.edu.pl/potc/
Uwagi:
Brak

Efekty uczenia się

Profil ogólnoakademicki - wiedza

Efekt W1
Schemat blokowy łącza telekomunikacyjnego, funkcje poszczególnych bloków.
Weryfikacja: egzamin pisemny
Powiązane efekty kierunkowe: K_W03
Powiązane efekty obszarowe: T1A_W02, T1A_W07
Efekt W2
Podstawowe cechy sygnału mowy.
Weryfikacja: egzamin pisemny
Powiązane efekty kierunkowe: K_W03
Powiązane efekty obszarowe: T1A_W02, T1A_W07
Efekt W3
Idea i podstawowe parametry procesu próbkowania i kwantyzacji
Weryfikacja: egzamin pisemny
Powiązane efekty kierunkowe: K_W03
Powiązane efekty obszarowe: T1A_W02, T1A_W07
Efekt W4
Ogólna znajomość modulacji szerokopasmowych z celowym rozpraszaniem widma (ang: Spread Spectrum System) z modulacjami DS. (ang: Direct Sequence) i FH (ang: Frequency Hopping) oraz ich najważniejszych właściwości i zastosowań.
Weryfikacja: egzamin pisemny
Powiązane efekty kierunkowe: K_W10
Powiązane efekty obszarowe: T1A_W03, T1A_W07
Efekt W5
Znajomość metod zwielokrotniania sygnałów ( częstotliwościowego, czasowego i kodowego)
Weryfikacja: egzamin pisemny
Powiązane efekty kierunkowe: K_W10
Powiązane efekty obszarowe: T1A_W03, T1A_W07
Efekt W6
Graniczne wartości w transmisji: Twierdzenie Nyquista i Shannona
Weryfikacja: egzamin
Powiązane efekty kierunkowe: K_W03
Powiązane efekty obszarowe: T1A_W02, T1A_W07
Efekt W7
Optymalne i suboptymalne odbiorniki sygnałów cyfrowych
Weryfikacja: egzamin
Powiązane efekty kierunkowe: K_W10
Powiązane efekty obszarowe: T1A_W03, T1A_W07
Efekt W8
Znajomość modeli barw i zagadnień związanych z podpróbkowaniem kanału chrominancji
Weryfikacja: egzamin pisemny
Powiązane efekty kierunkowe: K_W10
Powiązane efekty obszarowe: T1A_W03, T1A_W07
Efekt W9
Znajomość algorytmu kompresji cyfrowego sygnału wideo - MPEG
Weryfikacja: egzamin pisemny
Powiązane efekty kierunkowe: K_W03
Powiązane efekty obszarowe: T1A_W02, T1A_W07
Efekt W10
Student posiada wiedzę na temat metod kodowania transmisyjnego oraz operacji skramblingu
Weryfikacja: egzamin
Powiązane efekty kierunkowe: K_W10
Powiązane efekty obszarowe: T1A_W03, T1A_W07
Efekt W11
Student potrafi zdefiniować i opisać podstawowe rodzaje modulacji cyfrowych.
Weryfikacja: egzamin
Powiązane efekty kierunkowe: K_W10
Powiązane efekty obszarowe: T1A_W03, T1A_W07
Efekt W12
Student posiada podstawową wiedzę na temat właściwości modulacji wielotonowych i realizacji systemu OFDM.
Weryfikacja: egzamin
Powiązane efekty kierunkowe: K_W10
Powiązane efekty obszarowe: T1A_W03, T1A_W07

Profil ogólnoakademicki - umiejętności

Efekt U1
Omówienie bloków funkcjonalnych systemu Spread Spectrum
Weryfikacja: egzamin
Powiązane efekty kierunkowe: K_U14
Powiązane efekty obszarowe: T1A_U09, T1A_U13
Efekt U2
Analiza porównawcza metod zwielokrotniania
Weryfikacja: egzamin
Powiązane efekty kierunkowe: K_U14
Powiązane efekty obszarowe: T1A_U09, T1A_U13
Efekt U3
Student potrafi znaleźć zakodowany ciąg wyjściowy dla dowolnego kodera kodu cyklicznego i splotowego
Weryfikacja: egzamin
Powiązane efekty kierunkowe: K_U10
Powiązane efekty obszarowe: T1A_U07
Efekt U4
Porównanie wad i zalet systemów FEC i ARQ
Weryfikacja: egzamin
Powiązane efekty kierunkowe: K_U14
Powiązane efekty obszarowe: T1A_U09, T1A_U13
Efekt U5
Obliczenie maksymalnej szybkości modulacji i przepustowości kanału telekomunikacyjnego
Weryfikacja: egzamin pisemny
Powiązane efekty kierunkowe: K_U14
Powiązane efekty obszarowe: T1A_U09, T1A_U13
Efekt U6
Konwersja modelu barw RGB na YUV i odwrotnie
Weryfikacja: egzamin
Powiązane efekty kierunkowe: K_U15
Powiązane efekty obszarowe: T1A_U09, T1A_U13
Efekt U7
Wyznaczanie podstawowych parametrów opisujących skompresowany sygnał wideo tj. współczynnik kompresji, redundancja, entropia, MOS, PSNR
Weryfikacja: egzamin
Powiązane efekty kierunkowe: K_U02
Powiązane efekty obszarowe: T1A_U08, T1A_U09