ΣΧΟΛΗ

ΠΟΛΥΤΕΧΝΙΚΗ

ΤΜΗΜΑ

ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΚΩΝ & ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ

ΕΠΙΠΕΔΟ ΣΠΟΥΔΩΝ

ΠΡΟΠΤΥΧΙΑΚΟ

ΚΩΔΙΚΟΣ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ

ECE_Υ524

ΕΞΑΜΗΝΟ ΣΠΟΥΔΩΝ

5

ΤΙΤΛΟΣ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ

συστηματα ΕπικοινωνΙΩΝ

ΑΥΤΟΤΕΛΕΙΣ ΔΙΔΑΚΤΙΚΕΣ ΔΡΑΣΤΗΡΙΟΤΗΤΕΣ
σε περίπτωση που οι πιστωτικές μονάδες απονέμονται σε διακριτά μέρη του μαθήματος π.χ. Διαλέξεις, Εργαστηριακές Ασκήσεις κ.λπ. Αν οι πιστωτικές μονάδες απονέμονται ενιαία για το σύνολο του μαθήματος αναγράψτε τις εβδομαδιαίες ώρες διδασκαλίας και το σύνολο των πιστωτικών μονάδων

ΕΒΔΟΜΑΔΙΑΙΕΣ
ΩΡΕΣ ΔΙΔΑΣΚΑΛΙΑΣ

ΠΙΣΤΩΤΙΚΕΣ ΜΟΝΑΔΕΣ

Διαλέξεις

2

Φροντιστήρια

1

Εργαστηριακές Ασκήσεις

1

Προσθέστε σειρές αν χρειαστεί. Η οργάνωση διδασκαλίας και οι διδακτικές μέθοδοι που χρησιμοποιούνται περιγράφονται αναλυτικά στο 4.

ΣΥΝΟΛΟ 4

5

ΤΥΠΟΣ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ

Υποβάθρου , Γενικών Γνώσεων, Επιστημονικής Περιοχής, Ανάπτυξης Δεξιοτήτων

Υποβάθρου στα Δίκτυα Επικοινωνίας Υπολογιστών.

Βασικό μάθημα στον κορμό των μαθημάτων του Τμήματος Ηλεκτρολόγων Μηχανικών & Τεχνολογίας Υπολογιστών. Αναπτύσσονται ποικίλες δεξιότητες.

ΠΡΟΑΠΑΙΤΟΥΜΕΝΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ:

ECE_Υ411 Σήματα & Συστήματα Ι και μέρος του μαθήματος

ECE_Υ603 Σήματα & Συστήματα ΙΙ (Στοχαστικά Σήματα)

ΓΛΩΣΣΑ ΔΙΔΑΣΚΑΛΙΑΣ και ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ:

Ελληνική.

ΤΟ ΜΑΘΗΜΑ ΠΡΟΣΦΕΡΕΤΑΙ ΣΕ ΦΟΙΤΗΤΕΣ ERASMUS

Προσφέρεται ως "reading course" με βάση την Αγγλική.

Οι φοιτητές του προγράμματος ΕΡΑΣΜΟΣ εξετάζονται στην Αγγλική.

ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗ ΣΕΛΙΔΑ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ (URL)

https://eclass.upatras.gr/courses/EE789/

Μαθησιακά Αποτελέσματα

Περιγράφονται τα μαθησιακά αποτελέσματα του μαθήματος οι συγκεκριμένες  γνώσεις, δεξιότητες και ικανότητες καταλλήλου επιπέδου που θα αποκτήσουν οι φοιτητές μετά την επιτυχή ολοκλήρωση του μαθήματος.

Συμβουλευτείτε το Παράρτημα Α

·    Περιγραφή του Επιπέδου των Μαθησιακών Αποτελεσμάτων για κάθε ένα κύκλο σπουδών σύμφωνα με Πλαίσιο Προσόντων του Ευρωπαϊκού Χώρου Ανώτατης Εκπαίδευσης

·    Περιγραφικοί Δείκτες Επιπέδων 6, 7 & 8 του Ευρωπαϊκού Πλαισίου Προσόντων Διά Βίου Μάθησης

και Παράρτημα Β

·    Περιληπτικός Οδηγός συγγραφής Μαθησιακών Αποτελεσμάτων

Στο τέλος αυτού του μαθήματος ο φοιτητής θα πρέπει να:

·      γνωρίζει τις βασικές έννοιες των συστημάτων επικοινωνίας (αναλογικών και ψηφιακών).

·      έχει εμπεδώσει την αναγκαιότητα της διαμόρφωσης ενός σήματος προς μετάδοση.

·      αναλύει τα αναλογικά συστήματα μετάδοσης παρουσία ή μη προσθετικού θορύβου.

·      κατανοεί το θεώρημα της δειγματοληψίας.

·      αναλύει τα συστήματα διαμόρφωσης PCM.

·      κατανοεί το θεώρημα των Shannon-Hartley.

·      κατανοεί το Διάγραμμα Ματιού.

·      κατανοεί τα Κριτήρια Nyquist για μετάδοση χωρίς διασυμβολική παρεμβολή.

·      κατανοεί τις ψηφιακές διαμορφώσεις ASK, FSK, PSK, QAM καθώς και τις Μ-αδικές διαμορφώσεις.

Ο φοιτητής θα αναπτύξει ποικίλες δεξιότητες και μεταξύ άλλων για:

·     τον εντοπισμό των ειδώλων των σταθμών μετάδοσης που μπορούν να υπεισέλθουν στον υπερετερόδυνο δέκτη (κοινό ραδιόφωνο).

·     τον χειρισμό της Γκαουσιανής κατανομής (Q-function) για τον προσδιορισμό της πιθανότητας σφάλματος στην μετάδοση PAM, βασικής ζώνης υπό θόρυβο.

·     την ανάλυση της σχέσης μεταξύ συχνότητας (Hz) και ρυθμού μετάδοσης (bps) στην χωρητικότητα μιας τηλεπικοινωνιακής ζεύξης.

Γενικές Ικανότητες

Λαμβάνοντας υπόψη τις γενικές ικανότητες που πρέπει να έχει αποκτήσει ο πτυχιούχος (όπως αυτές αναγράφονται στο Παράρτημα Διπλώματος και παρατίθενται ακολούθως) σε ποια / ποιες από αυτές αποσκοπεί το μάθημα;.

Αναζήτηση, ανάλυση και σύνθεση δεδομένων και πληροφοριών, με τη χρήση και των απαραίτητων τεχνολογιών

Προσαρμογή σε νέες καταστάσεις

Λήψη αποφάσεων

Αυτόνομη εργασία

Ομαδική εργασία

Εργασία σε διεθνές περιβάλλον

Εργασία σε διεπιστημονικό περιβάλλον

Παράγωγή νέων ερευνητικών ιδεών

Σχεδιασμός και διαχείριση έργων

Σεβασμός στη διαφορετικότητα και στην πολυπολιτισμικότητα

Σεβασμός στο φυσικό περιβάλλον

Επίδειξη κοινωνικής, επαγγελματικής και ηθικής υπευθυνότητας και ευαισθησίας σε θέματα φύλου

Άσκηση κριτικής και αυτοκριτικής

Προαγωγή της ελεύθερης, δημιουργικής και επαγωγικής σκέψης

·        Αναζήτηση, ανάλυση και σύνθεση δεδομένων και πληροφοριών, με τη χρήση και των απαραίτητων τεχνολογιών.

·        Λήψη αποφάσεων.

·        Αυτόνομη εργασία (ζητούνται αποτελέσματα, ατομικά).

·        Ομαδική εργασία (ενθαρρύνονται οι συνεργασίες/ανταλλαγές απόψεων).

·        Εργασία σε διεθνές περιβάλλον.

·        Παράγωγή νέων ερευνητικών ιδεών.

·        Άσκηση κριτικής.

·        Προαγωγή της ελεύθερης, δημιουργικής και επαγωγικής σκέψης.

·     Εισαγωγή: Έννοια και μοντέλο επικοινωνίας (Shannon-Weaver). Βασικά μέρη και πόροι τηλεπικοινωνιακών συστημάτων. Είδη επικοινωνίας. Αναλογικά και Ψηφιακά Συστήματα. (Πομπός - Κανάλι Μετάδοσης - Δέκτης). Προβλήματα κατά την Μετάδοση  (Παραμόρφωση Παρεμβολή). Λόγοι (ανάγκη) Διαμόρφωσης. Απλά παραδείγματα. Σύντομη ιστορική αναδρομή.

·     Αναλογική μετάδοση: Διαμόρφωση Πλάτους (Amplitude Modulation - ΑΜ). Συστήματα ΑΜ. Αποδιαμόρφωση. Παραδείγματα (Αναλογικό ραδιόφωνο/τηλεόραση). Ο Υπερετερόδυνος Δέκτης (το κοινό ραδιόφωνο). Συστήματα Διαμόρφωσης Γωνίας. Διαμόρφωση Συχνότητας (Frequency Modulation - FM). Διαμόρφωση Φάσης (Phase Modulation - PM). Αποδιαμόρφωση Σήματος FM.

·     Αναλογική μετάδοση παρουσία θορύβου: Ο θόρυβος ως στοχαστικό σήμα. Φασματική πυκνότητα ισχύος. Λευκός θόρυβος. Ζωνοπερατός θόρυβος. Απόδοση των συστημάτων διαμόρφωσης πλάτους υπό θόρυβο. Ορισμός Σηματοθορυβικού Λόγου (SNR). Φαινόμενο κατωφλίου. Απόδοση των συστημάτων διαμόρφωσης συχνότητας υπό θόρυβο. Προέμφαση - Αποέμφαση. Σύγκριση των συστημάτων ΑΜ - FM.

·     Μετατροπή αναλογικού σήματος σε ψηφιακό: Δειγματοληψία. Θεώρημα δειγματοληψίας. Ψηφιοποίηση -κβάντιση αναλογικού σήματος. Θόρυβος κβάντισης.

·     Διαμόρφωση Παλμών: Κατά πλάτος (PAM), κατά διάρκεια (PWM), κατά θέση (PPM). Παλμοκωδική Διαμόρφωση (PCM).  Απόδοση του συστήματος PCM υπό θόρυβο.  Συστήματα PCM πρώτης και ανώτερης τάξης (Φερέσυχνα). Η έννοια της DPCM και της διαμόρφωσης Δέλτα.

·     Πολυπλεξία σημάτων: Με επιμερισμό χρόνου (TDM) - Με επιμερισμό συχνότητας (FDM).

·     Ψηφιακή μετάδοση - Γενικά: Κωδικοποίηση Συμβόλων - Κώδικες - Αντιστοιχία bits σε κυματομορφές -Ρυθμός μετάδοσης bits - Ρυθμός λαθών. Το θεώρημα των Shannon - Hartley.  Φασματική απόδοση.

·     Ψηφιακή μετάδοση βασικής ζώνης: Μετάδοσης ορθογωνίου παλμού. Μετάδοσης παλμοσειράς. Διασυμβολική παρεμβολή (ISI).  Διάγραμμα ματιού (Eye Pattren). Μετάδοση χωρίς διασυμβολική παρεμβολή - 1ο και 2ο κριτήριο Nyquist. Τα φίλτρα υψωμένου συνημιτόνου (rise cosine). Η έννοια του εξισωτή και του προσαρμοσμένου φίλτρου. Μ-αδική μετάδοση (διαμόρφωση) παλμών (με περισσότερες από δύο στάθμες (M-PAM). Ρυθμός μετάδοσης συμβόλων (baud rate). Το κανάλι Προσθετικού Λευκού Γκαουσιανού θορύβου (AWGN). Πιθανότητα Σφάλματος στην μετάδοση B-PAM βασικής ζώνης, υπό θόρυβο. Χρήση της Γκαουσιανής κατανομής (Q-function).

·     Ψηφιακή Μετάδοση με Διαμορφωμένο Φορέα: Διαμόρφωση (Αποδιαμόρφωση) πλάτους (ASK/OOK), συχνότητας (FSK), φάσης (PSK), συνδυασμένη ψηφιακή διαμόρφωση πλάτους - φάσης (QAM), Μ-αδική ψηφιακή διαμόρφωση φάσης (QPSK, 8PSK, 16PSK). Άλλες Μ-αδικές ψηφιακές διαμορφώσεις και οι αστερισμοί τους (constellation). Εισαγωγή στις Διαμορφώσεις ευρέως φάσματος (Spread Spectrum: Direct-Sequence Systems, Frequency Hopping Systems, Code Division Multiple Access Systems).

·     ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΕΣ ΑΣΚΗΣΕΙΣ

o  1η Άσκηση: Εισαγωγή στη Matlab

o  2η Άσκηση: Σήματα και Γραμμικά Συστήματα Ι (Χρόνος):

Αναπαράσταση σημάτων στο χρόνο, Συνέλιξη σημάτων, Συνελικτικό άθροισμα.

o  3η Άσκηση: Σήματα και Γραμμικά Συστήματα ΙΙ (Συχνότητα):

Μετασχηματισμός Fourier, Απόκριση συχνότητας καναλιού, Εύρεση συχνοτήτων και πλάτους ημιτόνων, Εκτίμηση απόκρισης συχνότητας, Εκπομπός και δέκτης σημάτων DTMF

o  4η Άσκηση: ∆ειγματοληψία και Κβάντιση:

Φαινόμενο αναδίπλωσης και θόρυβος κβάντισης. Μέτρηση λόγου σήματος προς θόρυβο κβάντισης. Ομοιόμορφη και μη ομοιόμορφη κβάντιση. Υπολογισμός θορύβου λόγω κβάντισης σε σύστημα μετάδοσης.

o  5η Άσκηση: Αναλογική ∆ιαμόρφωση:

Δημιουργία σημάτων AM και FM, Αποδιαμόρφωση σήματος ΑΜ με χρήση τετραγωνικής φώρασης, Διαμόρφωση ΑΜ πλευρικής ζώνης με μετασχηματισμό Hilbert, Δημιουργία σήματος ΑΜ και υπολογισμός της κατανομής ισχύος ως προς τον δείκτη διαμόρφωσης, Μετάδοση πολλαπλών σημάτων AM: DSB-AM και SSB-AM-SC, Αποδιαμόρφωση σήματος DSB-AM και ανάκτηση ακουστικού σήματος.

o    6η Άσκηση: Ψηφιακή Μετάδοση (Βασική ζώνη):

Δημιουργία σήματος 2-PAM, Δημιουργία Gaussian θορύβου, Υπολογισμός της σχέσης του BER ως προς το SNR για διπολικό σήμα ψηφιακής διαμόρφωσης 2-PAM, Δημιουργία σήματος ψηφιακής διαμόρφωσης AMI, Συγκριτική μελέτη της πιθανότητας σφάλματος για διπολικά σήματα ψηφιακής διαμόρφωσης 2-PAM και AMI για διαφορετικά επίπεδο λευκού προσθετικού θορύβου.

ΤΡΟΠΟΣ ΠΑΡΑΔΟΣΗΣ
Πρόσωπο με πρόσωπο, Εξ αποστάσεως εκπαίδευση κ.λπ.

Παραδόσεις στην αίθουσα διδασκαλίας (3 ώρες ανά διδακτική εβδομάδα, όπου συμπεριλαμβάνονται 1 ώρα φροντιστήριο/σεμινάριο), μέσω PowerPoint ή με χρήση κιμωλίας (ή "marker") σε πίνακα. Επίσης, το μάθημα συνοδεύεται από εργαστηριακό σκέλος (~1 ώρα ανά εβδομάδα). Τέλος, οι φοιτητές καλούνται προαιρετικά να επιλύσουν ασκήσεις κατ' οίκον.

ΧΡΗΣΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΩΝ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΑΣ ΚΑΙ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ
Χρήση Τ.Π.Ε. στη Διδασκαλία, στην Εργαστηριακή Εκπαίδευση, στην Επικοινωνία με τους φοιτητές

·       Η εργαστηριακή εκπαίδευση γίνεται μέσω Υπολογιστή - οι φοιτητές χωρίζονται σε ομάδες.

·       Το μάθημα έχει καταχωρηθεί στο eclass (σύστημα εξ αποστάσεως εκπαίδευσης) ως Ανοικτό Μάθημα.

ΟΡΓΑΝΩΣΗ ΔΙΔΑΣΚΑΛΙΑΣ

Περιγράφονται αναλυτικά ο τρόπος και μέθοδοι διδασκαλίας.

Διαλέξεις, Σεμινάρια, Εργαστηριακή Άσκηση, Άσκηση Πεδίου, Μελέτη & ανάλυση βιβλιογραφίας, Φροντιστήριο, Πρακτική (Τοποθέτηση), Κλινική Άσκηση, Καλλιτεχνικό Εργαστήριο, Διαδραστική διδασκαλία, Εκπαιδευτικές επισκέψεις, Εκπόνηση μελέτης (project), Συγγραφή εργασίας / εργασιών, Καλλιτεχνική δημιουργία, κ.λπ.

Αναγράφονται οι ώρες μελέτης του φοιτητή για κάθε μαθησιακή δραστηριότητα καθώς και οι ώρες μη καθοδηγούμενης μελέτης ώστε ο συνολικός φόρτος εργασίας σε επίπεδο εξαμήνου να αντιστοιχεί στα standards του ECTS

ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ ΦΟΙΤΗΤΩΝ

Περιγραφή της διαδικασίας αξιολόγησης

Γλώσσα Αξιολόγησης, Μέθοδοι αξιολόγησης, Διαμορφωτική  ή Συμπερασματική, Δοκιμασία Πολλαπλής Επιλογής, Ερωτήσεις Σύντομης Απάντησης, Ερωτήσεις Ανάπτυξης Δοκιμίων, Επίλυση Προβλημάτων, Γραπτή Εργασία, Έκθεση / Αναφορά, Προφορική Εξέταση, Δημόσια Παρουσίαση, Εργαστηριακή Εργασία, Κλινική Εξέταση Ασθενούς, Καλλιτεχνική Ερμηνεία, Άλλη / Άλλες

Αναφέρονται  ρητά προσδιορισμένα κριτήρια αξιολόγησης και εάν και που είναι προσβάσιμα από τους φοιτητές.

Γραπτές εξετάσεις που περιλαμβάνουν:

Εξέταση Εργαστηρίου και Τελική Εξέταση.

Για να προσέλθει ο φοιτητής στην Τελική Εξέταση οφείλει να έχει παρακολουθήσει επιτυχώς το εργαστηριακό σκέλος του μαθήματος.

Για να θεωρηθεί επιτυχής η Τελική Εξέταση ο φοιτητής πρέπει να επιτύχει ελάχιστο βαθμό 5.

Όσοι φοιτητές επιλύσουν ικανοποιητικά όλες ανεξαιρέτως τις κατ' οίκον εργασίες, κερδίζουν μισή μονάδα επιπλέον στον τελικό βαθμό (αφού έχουν επιτύχει βαθμό τουλάχιστον 5).

-Προτεινόμενη Βιβλιογραφία :

1) Γ. Καραγιαννίδη, Κ. Παππή, Τηλεπικοινωνιακά Συστήματα, 4η έκδοση, ΤΖΙΟΛΑ, 2017.

2) Γ. Κοκκινάκη, Τηλεπικοινωνιακά Συστήματα, 3η έκδοση Σ.ΑΘΑΝΑΣΟΠΟΥΛΟΣ & ΣΙΑ Ο.Ε, 1998.

3) Carlson/Grilly, Συστήματα Επικοινωνιών, εκδόσεις ΦΟΥΝΤΑΣ, 2014.

4) S. Haykin, M. Moher, Συστήματα Επικοινωνίας, 5η έκδοση, εκδόσεις ΠΑΠΑΣΩΤΗΡΙΟΥ, 2010.

5) Andy Bateman, Ψηφιακές Επικοινωνίες, ΕΚΔΟΣΕΙΣ Α. ΤΖΙΟΛΑ, 2000.

6) M. Rice, Ψηφιακές Επικοινωνίες, ΕΚΔΟΣΕΙΣ Α. ΤΖΙΟΛΑ, 2009.

7) Π. Κώττης, Εισαγωγή στις Τηλεπικοινωνίες, ΕΚΔΟΣΕΙΣ Α. ΤΖΙΟΛΑ, 2011.

-Συναφή επιστημονικά περιοδικά: