Moduł oferowany także w ramach programów studiów:
Informacje ogólne:
Nazwa:
Techniki i systemy bezprzewodowe
Tok studiów:
2019/2020
Kod:
IETP-1-601-s
Wydział:
Informatyki, Elektroniki i Telekomunikacji
Poziom studiów:
Studia I stopnia
Specjalność:
-
Kierunek:
Elektronika i Telekomunikacja
Semestr:
6
Profil:
Ogólnoakademicki (A)
Język wykładowy:
Polski
Forma studiów:
Stacjonarne
Strona www:
 
Prowadzący moduł:
dr inż. Młynarczyk Janusz (janusz.mlynarczyk@agh.edu.pl)
Treści programowe zapewniające uzyskanie efektów uczenia się dla modułu zajęć

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

Opis efektów uczenia się dla modułu zajęć
Kod MEU Student, który zaliczył moduł zajęć zna i rozumie/potrafi/jest gotów do Powiązania z KEU Sposób weryfikacji i oceny efektów uczenia się osiągniętych przez studenta w ramach poszczególnych form zajęć i dla całego modułu zajęć
Wiedza: zna i rozumie
M_W001 ma podstawową wiedzą z zakresu budowy systemu i technik transmisji radiowej w systemach telefonii komórkowej ETP1A_W11 Egzamin
M_W002 ma uporządkowaną i podbudowaną teoretyczne wiedzę w zakresie nadawania, bezprzewodowego przesyłania i odbioru sygnałów ETP1A_W04 Egzamin
M_W003 zna podstawowe pojęcia z zakresu radiokomunikacji oraz zna właściwości kanału radiowego i rolę kodowania, modulacji i filtracji kanałowej ETP1A_W10 Egzamin
M_W004 ma wiedzą o metodach transmisji stosowanych w warstwie fizycznej bezprzewodowych lokalnych sieci komputerowych ETP1A_W11 Egzamin
M_W005 ma wiedzę w zakresie opisu, modelowania i analizy systemów łączności bezprzewodowej ETP1A_W01 Egzamin
Umiejętności: potrafi
M_U001 potrafi posłużyć się właściwie dobranymi środowiskami programistycznymi i symulatorami do symulacji prostych systemów bezprzewodowych ETP1A_U09 Zaliczenie laboratorium
M_U002 potrafi wykorzystać symulacje komputerowe do analizy i oceny działania systemów telekomunikacyjnych ETP1A_U06 Zaliczenie laboratorium
M_U003 potrafi dokonać analizy sygnałów stosując odpowiednie narzędzia programowe ETP1A_U07 Zaliczenie laboratorium
Kompetencje społeczne: jest gotów do
M_K001 Potrafi efektywnie współpracować w ramach małego zespołu laboratoryjnego, rozwiązując zadania z instrukcji oraz nowe problemy napotkane w czasie realizacji ćwiczeń laboratoryjnych. ETP1A_K04 Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych
Liczba godzin zajęć w ramach poszczególnych form zajęć:
SUMA (godz.)
Wykład
Ćwicz. aud
Ćwicz. lab
Ćw. proj.
Konw.
Zaj. sem.
Zaj. prakt
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Prace kontr. przejść.
Lektorat
52 28 0 24 0 0 0 0 0 0 0 0
Matryca kierunkowych efektów uczenia się w odniesieniu do form zajęć i sposobu zaliczenia, które pozwalają na ich uzyskanie
Kod MEU Student, który zaliczył moduł zajęć zna i rozumie/potrafi/jest gotów do Forma zajęć dydaktycznych
Wykład
Ćwicz. aud
Ćwicz. lab
Ćw. proj.
Konw.
Zaj. sem.
Zaj. prakt
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Prace kontr. przejść.
Lektorat
Wiedza
M_W001 ma podstawową wiedzą z zakresu budowy systemu i technik transmisji radiowej w systemach telefonii komórkowej + - - - - - - - - - -
M_W002 ma uporządkowaną i podbudowaną teoretyczne wiedzę w zakresie nadawania, bezprzewodowego przesyłania i odbioru sygnałów + - - - - - - - - - -
M_W003 zna podstawowe pojęcia z zakresu radiokomunikacji oraz zna właściwości kanału radiowego i rolę kodowania, modulacji i filtracji kanałowej + - - - - - - - - - -
M_W004 ma wiedzą o metodach transmisji stosowanych w warstwie fizycznej bezprzewodowych lokalnych sieci komputerowych + - - - - - - - - - -
M_W005 ma wiedzę w zakresie opisu, modelowania i analizy systemów łączności bezprzewodowej + - + - - - - - - - -
Umiejętności
M_U001 potrafi posłużyć się właściwie dobranymi środowiskami programistycznymi i symulatorami do symulacji prostych systemów bezprzewodowych - - + - - - - - - - -
M_U002 potrafi wykorzystać symulacje komputerowe do analizy i oceny działania systemów telekomunikacyjnych - - + - - - - - - - -
M_U003 potrafi dokonać analizy sygnałów stosując odpowiednie narzędzia programowe - - + - - - - - - - -
Kompetencje społeczne
M_K001 Potrafi efektywnie współpracować w ramach małego zespołu laboratoryjnego, rozwiązując zadania z instrukcji oraz nowe problemy napotkane w czasie realizacji ćwiczeń laboratoryjnych. - - + - - - - - - - -
Nakład pracy studenta (bilans punktów ECTS)
Forma aktywności studenta Obciążenie studenta
Sumaryczne obciążenie pracą studenta 104 godz
Punkty ECTS za moduł 4 ECTS
Udział w zajęciach dydaktycznych/praktyka 52 godz
przygotowanie projektu, prezentacji, pracy pisemnej, sprawozdania 22 godz
Samodzielne studiowanie tematyki zajęć 28 godz
Egzamin lub kolokwium zaliczeniowe 2 godz
Szczegółowe treści kształcenia w ramach poszczególnych form zajęć (szczegółowy program wykładów i pozostałych zajęć)
Wykład (28h):
  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

Ćwiczenia laboratoryjne (24h):
Modelowanie i analiza warstwy fizycznej systemów bezprzewodowych przy pomocy oprogramowania komputerowego

Wykorzystanie oprogramowania komputerowego do analizy technik transmisji bezprzewodowej.
Ilustracja praktyczna wybranych zagadnień przy pomocy platformy sprzętowej USRP.

Pozostałe informacje
Metody i techniki kształcenia:
  • Wykład: Treści prezentowane na wykładzie są przekazywane w formie prezentacji multimedialnej w połączeniu z klasycznym wykładem tablicowym wzbogaconymi o pokazy odnoszące się do prezentowanych zagadnień.
  • Ćwiczenia laboratoryjne: W trakcie zajęć laboratoryjnych studenci samodzielnie rozwiązują zadany problem praktyczny, dobierając odpowiednie narzędzia. Prowadzący stymuluje grupę do refleksji nad problemem, tak by otrzymane wyniki miały wysoką wartość merytoryczną.
Warunki i sposób zaliczenia poszczególnych form zajęć, w tym zasady zaliczeń poprawkowych, a także warunki dopuszczenia do egzaminu:

Zasady udziału w zajęciach:
  • Wykład:
    – Obecność obowiązkowa: Nie
    – Zasady udziału w zajęciach: Studenci uczestniczą w zajęciach poznając kolejne treści nauczania zgodnie z syllabusem przedmiotu. Studenci winni na bieżąco zadawać pytania i wyjaśniać wątpliwości. Rejestracja audiowizualna wykładu wymaga zgody prowadzącego.
  • Ćwiczenia laboratoryjne:
    – Obecność obowiązkowa: Tak
    – Zasady udziału w zajęciach: Studenci wykonują ćwiczenia laboratoryjne zgodnie z materiałami udostępnionymi przez prowadzącego. Student jest zobowiązany do przygotowania się w przedmiocie wykonywanego ćwiczenia, co może zostać zweryfikowane kolokwium w formie ustnej lub pisemnej. Zaliczenie zajęć odbywa się na podstawie zaprezentowania rozwiązania postawionego problemu. Zaliczenie modułu jest możliwe po zaliczeniu wszystkich zajęć laboratoryjnych.
Sposób obliczania oceny końcowej:

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

Sposób i tryb wyrównywania zaległości powstałych wskutek nieobecności studenta na zajęciach:

Wymagania wstępne i dodatkowe, z uwzględnieniem sekwencyjności modułów :

Wymagana wiedza z zakresu cyfrowego przetwarzania sygnałów.

Zalecana literatura i pomoce naukowe:

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 DECT.
Dokumentacja standardu GSM.
Dokumentacja standardu UMTS.
Dokumentacja standardu TETRA.
Dokumentacja standardu IEEE 802.11.

Publikacje naukowe osób prowadzących zajęcia związane z tematyką modułu:

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.

Informacje dodatkowe:

Brak