Module also offered within study programmes:
General information:
Name:
Wireless techniques and systems
Course of study:
2014/2015
Code:
IET-1-601-s
Faculty of:
Computer Science, Electronics and Telecommunications
Study level:
First-cycle studies
Specialty:
-
Field of study:
Electronics and Telecommunications
Semester:
6
Profile of education:
Academic (A)
Lecture language:
Polish
Form and type of study:
Full-time studies
Course homepage:
 
Responsible teacher:
dr inż. Młynarczyk Janusz (janusz.mlynarczyk@agh.edu.pl)
Academic teachers:
dr inż. Młynarczyk Janusz (janusz.mlynarczyk@agh.edu.pl)
dr hab. inż, prof. AGH Ludwin Wiesław (ludwin@kt.agh.edu.pl)
Module summary

Przedmiot omawia najważniejsze zagadnienia związane z cyfrowymi technikami transmisji bezprzewodowej oraz omawia najpopularniejsze systemy bezprzewodowe.

Description of learning outcomes for module
MLO code Student after module completion has the knowledge/ knows how to/is able to Connections with FLO Method of learning outcomes verification (form of completion)
Skills
M_U001 potrafi wykorzystać symulacje komputerowe do analizy i oceny działania systemów telekomunikacyjnych ET1A_U07 Completion of laboratory classes
M_U002 potrafi dokonać analizy sygnałów stosując odpowiednie narzędzia programowe ET1A_U08 Completion of laboratory classes
M_U003 potrafi posłużyć się właściwie dobranymi środowiskami programistycznymi i symulatorami do symulacji prostych systemów bezprzewodowych ET1A_U10 Completion of laboratory classes
Knowledge
M_W001 Ma uporządkowaną i podbudowaną teoretyczne wiedzę w zakresie nadawania, bezprzewodowego przesyłania i odbioru sygnałów ET1A_W04 Examination
M_W002 Ma wiedzę w zakresie opisu, modelowania i analizy systemów łączności bezprzewodowej ET1A_W01 Examination
M_W003 ma podstawową wiedzą z zakresu budowy systemu i technik transmisji radiowej w systemach telefonii bezprzewodowej i komórkowej ET1A_W10 Examination
M_W004 Zna podstawowe pojęcia z zakresu radiokomunikacji oraz zna właściwości kanału radiowego i rolę kodowania, modulacji i filtracji kanałowej ET1A_W18 Examination
M_W005 ma wiedzą o metodach stosowanych w warstwie fizycznej bezprzewodowych lokalnych sieci komputerowych ET1A_W10 Examination
FLO matrix in relation to forms of classes
MLO code Student after module completion has the knowledge/ knows how to/is able to Form of classes
Lecture
Audit. classes
Lab. classes
Project classes
Conv. seminar
Seminar classes
Pract. classes
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Others
E-learning
Skills
M_U001 potrafi wykorzystać symulacje komputerowe do analizy i oceny działania systemów telekomunikacyjnych - - + - - - - - - - -
M_U002 potrafi dokonać analizy sygnałów stosując odpowiednie narzędzia programowe - - + - - - - - - - -
M_U003 potrafi posłużyć się właściwie dobranymi środowiskami programistycznymi i symulatorami do symulacji prostych systemów bezprzewodowych - - + - - - - - - - -
Knowledge
M_W001 Ma uporządkowaną i podbudowaną teoretyczne wiedzę w zakresie nadawania, bezprzewodowego przesyłania i odbioru sygnałów + - - - - - - - - - -
M_W002 Ma wiedzę w zakresie opisu, modelowania i analizy systemów łączności bezprzewodowej + - + - - - - - - - -
M_W003 ma podstawową wiedzą z zakresu budowy systemu i technik transmisji radiowej w systemach telefonii bezprzewodowej i komórkowej + - - - - - - - - - -
M_W004 Zna podstawowe pojęcia z zakresu radiokomunikacji oraz zna właściwości kanału radiowego i rolę kodowania, modulacji i filtracji kanałowej + - - - - - - - - - -
M_W005 ma wiedzą o metodach stosowanych w warstwie fizycznej bezprzewodowych lokalnych sieci komputerowych + - - - - - - - - - -
Module content
Lectures:
  1. Wprowadzenie
    Definicja systemu łączności bezprzewodowej. Przestrzeń elektromagnetyczna. Fale radiowe. Podział widma fal radiowych. Regiony radiowe ITU. Problemy optymalnego projektowania, budowy, eksploatacji i analizy systemów bezprzewodowych. Sprawność energetyczna systemu a współczynnik wykorzystania pasma. Cyfrowe modulacje wielopoziomowe i technika MIMO.

    Radiowy zespół nadawczo-odbiorczy oraz wybrane technik przetwarzania sygnałów (cz. 1)
    Rozmieszczenie urządzeń BB, IF, RF i anteny w RZN-O na przykładzie linii naziemnych, satelitarnych i systemów komórkowych. Detekcja koherentna. Kodowanie różnicowe i skrambling. Przetwarzanie sygnałów mowy na przykładzie standardu GSM. Techniki zwielokrotniania transmisji i wielodostępu do kanału radiowego. Dupleks czasowy TDD i częstotliwościowy FDD – sprzęgacz kierunkowy, duplekser.

    Radiowy zespół nadawczo-odbiorczy oraz wybrane technik przetwarzania sygnałów (cz.2)
    Przeplot bitowy i blokowy. Kompresja sygnałów. Kody korekcyjne i ich zysk kodowy Wpływ typu montażu urządzeń w radiowym zespole nadawczo-odbiorczym na czas niezawodnej pracy stacji (MTBF) i czasy usuwania awarii (MTTR). Przęsło i łącze jedno oraz dwukierunkowe. Kanał radiowy. Plany kanałów radiowych w wybranych systemach łączności bezprzewodowej.

    Tor radiowy
    Środowisko radiokomunikacyjne. Zjawiska towarzyszące rozchodzeniu się fal radiowych w troposferze. Refrakcja, dyfrakcja, rozpraszanie i odbicie. Zaniki wielodrogowe i zaniki w deszczu. Zasięg radiowy i zakłóceniowy. Rodzaje szumów i ich wpływ na pracę odbiornika. Przesunięcie i rozproszenie dopplerowskie oraz ich wpływ na wybór techniki modulacji cyfrowej w systemach łączności ruchomej.

    Wybrane modele propagacyjne
    Propagacja w przestrzeni swobodnej –wzór Friisa. Granice obszaru efektywnie uczestniczącego w procesie przenoszenia energii w przestrzeni swobodnej. Zjawisko dyfrakcji. Propagacja przyziemna przestrzenna nad płaską i gładką ziemią (Two-Ray Ground Reflection Model). Wzory interferencyjne i model oparty na metodzie śledzenia promieni (Ray-Tracing Propagation Model). Model propagacji oparty na prawie czwartej potęgi a liczba komórek w zespole w PLMN o strukturze komórkowej. Wybrane modele stochastyczne kanałów radiowych w wybranych środowiskach radiokomunikacyjnych.

    Refrakcja troposferyczna w niejednorodnej troposferze
    Wskaźnik refrakcji troposferycznej. Promień krzywizna i krzywizna trajektorii fali. Stopnie i współczynnik nasilenia refrakcji. Wpływ refrakcji troposferycznej na projektowanie przęseł systemów bezprzewodowych. Wahania poziomu mocy nośnej na wejściu odbiornika. Pojęcie zaniku mocy. Zanik płaski i selektywny.

    Elementy projektowania przęsła cyfrowej horyzontowej linii radiowej
    Projektowanie wzajemnego rozmieszczenia anten w systemie horyzontowej linii radiowej HLR. Profil hipsometryczny. Wyznaczanie wysokości zawieszenia anten. Problem fali odbitej. Bilans energetyczny łącza bez zaników. Moc wyjściowa nadajnika. Zyski energetyczne anten. Moc zastępcza promieniowana izotropowo EIRP. Elementy pasywne. Tłumienie fali radiowej w atmosferze ziemskiej –Zalecenie ITU-R P.676. Czułość odbiornika. Margines mocy na zaniki. Dostępność połączenia i wierność transmisji.

  2. Tor radiowy I/Q
    Wprowadzenie, modulacje cyfrowe, konstelacja sygnału, obwiednia zespolona, zasada modulacji I/Q, modulator I/Q, tor radiowy oparty o tor I/Q, software radio, budowa USRP.

    System bezprzewodowych lokalnych sieci komputerowych IEEE 802.11
    Techniki transmisji bezprzewodowej w sieciach komputerowych, rozpraszanie widma, transmisja OFDM, szczegóły warstwy fizycznej, budowa urządzeń.

    Systemy telefonii komórkowej 2G i 3G
    Ogólna budowa systemów komórkowych, techniki transmisji radiowej, metody kodowania kanałowego, modele kanału radiowego, metody transmisji danych.

    System trankingowy TETRA
    opis działania systemu, metody transmisji radiowej, szczegóły warstwy fizycznej

Laboratory classes:
Modelowanie i analiza warstwy fizycznej systemów bezprzewodowych przy pomocy oprogramowania komputerowego

Wykorzystanie oprogramowania komputerowego do analizy technik transmisji bezprzewodowych.
Ilustracja wybranych zagadnień przy pomocy platformy USRP.

Student workload (ECTS credits balance)
Student activity form Student workload
Summary student workload 90 h
Module ECTS credits 3 ECTS
Participation in lectures 28 h
Realization of independently performed tasks 14 h
Participation in laboratory classes 24 h
Preparation of a report, presentation, written work, etc. 22 h
Examination or Final test 2 h
Additional information
Method of calculating the final grade:

1. Warunkiem uzyskania pozytywnej oceny końcowej jest uzyskanie pozytywnej oceny z laboratorium (LAB>=3.0) oraz uzyskanie pozytywnej oceny z egzaminu.
2. Po spełnieniu warunku 1, wyznaczmy ocenę końcową na podstawie zależności:
if (0,4 LAB + 0,6 EGZ)>4,75 then OK=5.0 else
if (0,4 LAB + 0,6 EGZ)>4,25 then OK=4.5 else
if (0,4 LAB + 0,6 EGZ)>3,75 then OK=4.0 else
if (0,4 LAB + 0,6 EGZ)>3,25 then OK=3.5 else OK=3.0
gdzie: LAB=ocena z laboratorium, EGZ=średnia arytmetyczna z poszczególnych terminów egzaminu
3. Ocena z laboratorium wystawiana jest na podstawie sprawozdań i krótkich kolokwiów wejściowych. Warunkiem zaliczenia laboratorium jest uzyskanie co najmniej połowy maksymalnej liczby punktów zarówno z raportów jak i z kolokwiów. Jeśli warunek ten jest spełniony to ocena końcowa z laboratorium jest wystawiana na podstawie sumy uzyskanych punktów.
4. Jeżeli pozytywną ocenę z laboratorium i egzaminu uzyskano w pierwszym terminie i dodatkowo student był aktywny na wykładach, to ocena końcowa może być podniesiona o 0.5.

Prerequisites and additional requirements:

Prerequisites and additional requirements not specified

Recommended literature and teaching resources:

Tse D., Viswanath P., Fundamentals of Wireless Communication, Cambridge University Press, 2005.
Freeman R.L., Radio System Design for Telecommunications, John Wiley & Sons, 2006.
Rappaport T., Wireless Communications: Principles and Practice, Prentice Hall PTR, 2002.
Wesołowski K., Systemy radiokomunikacji ruchomej, WKŁ, Warszawa, 2006.
Hołubowicz W, Szwabe M., Systemy radiowe z rozpraszaniem widma, CDMA : teoria, standardy, aplikacje, Poznań, Motorola Polska, 1998.
Dokumentacja standardu IEEE 802.11.
Dokumentacja standardu GSM.
Dokumentacja standardu UMTS.
Dokumentacja standardu TETRA.
Dokumentacja standardu DECT.

Scientific publications of module course instructors related to the topic of the module:

1 Multiple-site investigation of the properties of an HF radio channel and the ionosphere using Digital Radio Mondiale broadcasting / Janusz MŁYNARCZYK, Piotr Koperski, Andrzej KUŁAK // Advances in Space Research ; ISSN 0273-1177. — 2012 vol. 49 iss. 1, s. 83–88.
2 Wide-beam high-efficiency microstrip patch-based antenna for broadband wireless applications / Janusz MŁYNARCZYK // Microwave and Optical Technology Letters ; ISSN 0895-2477. — 2011 vol. 53 no. 2, s. 286–288.
3 The accuracy of radio direction finding in the extremely low frequency range / Janusz MŁYNARCZYK, Andrzej KUŁAK, Jacobo Salvador // Radio Science ; ISSN 0048-6604. — 2017 vol. 52 iss. 10, s. 1245–1252.

Additional information:

None