Ψηφιακές Τηλεπικοινωνίες

Tίτλος του μαθήματος

Ψηφιακές Τηλεπικοινωνίες

Κωδικός αριθμός μαθήματος

ELC 202

Τύπος του μαθήματος

Υποχρεωτικό

Επίπεδο του μαθήματος

Μεταπτυχιακό (ΜΔΕ)

Έτος σπουδών

1^o

Εξάμηνο

2^o

Πιστωτικές μονάδες ECTS

5

Όνομα του διδάσκοντος/των διδασκόντων

Δημήτριος Τουμπακάρης Επίκουρος Καθηγητής, Γεώργιος Οικονόμου Αναπληρωτής Καθηγητής

Επιδιωκόμενα μαθησιακά αποτελέσματα του μαθήματος

Στο τέλος αυτού του μαθήματος ο φοιτητής θα μπορεί να

1. Κατανοεί τις βασικές αρχές και έννοιες των αναλογικών και ψηφιακών τηλεπικοινωνιακών συστημάτων.

2. Αναλύει, σχεδιάζει και συγκρίνει συστήματα ψηφιακής διαμόρφωσης και αποδιαμόρφωσης από πλευράς Εύρους ζώνης, Λόγου Σήματος προς Θόρυβο (SNR) και Πιθανότητας σφάλματος (BER).

3. Να γνωρίζει τις βασικές αρχές αναλυτικών σημάτων και της ζωνοδιαβατής μετάδοσης.

4. Εξηγεί και διαπραγματεύεται το πρόβλημα της διασυμβολικής παρεμβολής (ISI), του κριτηρίου Nyquist και αντιστάθμισής της ISI.

5. Να αναλύει, εξηγεί και συγκρίνει διαφορετικές τεχνικές ψηφιακής διαμόρφωσης και αποδιαμόρφωσης.

6. Να κατανοεί και αναλύει σύγχρονα τηλεπικοινωνιακά συστήματα ευρέος φάσματος και ορθογώνιας πολυπλεξίας με διαίρεση συχνοτήτων καθώς.

7. Παρακολουθεί τις ταχείες εξελίξεις στο χώρο των ψηφιακών τηλεπικοινωνιακών συστημάτων.

Δεξιότητες

Στο τέλος αυτού του μαθήματος ο φοιτητής θα έχει περαιτέρω αναπτύξει τις ακόλουθες δεξιότητες

1. Ικανότητα να μοντελοποιεί, εξομοιώνει και σχεδιάζει βασικές αναλογικές και ψηφιακές ζεύξεις

2. Αναγνωρίζει και χρησιμοποιεί τις τελευταίες αναλογικές και ψηφιακές τεχνολογίες επικοινωνιών.

3. Ικανότητα να εκτιμά τις επιδόσεις ψηφιακών συστημάτων επικοινωνίας σε σχέση με την πολυπλοκότητα, τον τύπο διαμόρφωσης και τις απαιτήσεις σε ισχύ και εύρος ζώνης.

4. Αναπτύσσει λύσεις σε πρακτικά και επιστημονικά προβλήματα που σχετίζονται με την ψηφιακή μετάδοση πληροφορίας.

5. Ικανότητα να αλληλεπιδρά με άλλα άτομα σε προβλήματα σχετιζόμενα με την σχεδίαση συστημάτων επικοινωνίας.

Προαπαιτήσεις

Θεωρία Σημάτων και Συστημάτων, Αναλογικές Επικοινωνίες

Περιεχόμενα (ύλη) του μαθήματος

1. Επανάληψη βασικών αρχών Θεωρίας Σημάτων και Συστημάτων
Σειρές Fourier και Μετασχηματισμός Fourier, Γραμμικά Συστήματα και Φίλτρα, Ενέργεια, Ισχύς, Θόρυβος και Τυχαίες διαδικασίες, Αυτοσυσχέτιση, Φασματική Πυκνότητα Ισχύος. Δειγματοληψία. Κβάντιση.

2. Πληροφορία και Ψηφιακή Μετάδοση βασικής ζώνης στο δίαυλο AWGN.
Μέτρο Πληροφορίας, Χωρητικότητα Διαύλου, Γεωμετρική Αναπαράσταση Σήματος, Είδη διαμόρφωσης και Αστερισμοί (ASK, PSK, FSK, PAM, QAM). Προσαρμοσμένο Φίλτρο και Αποδιαμόρφωση. Δίαυλος Προσθετικού Γκαουσιανού Θορύβου (AWGN). Μετάδοση στο δίαυλο AWGN. Ανίχνευση Μέγιστης Πιθανοφάνειας. Πιθανότητα Σφάλματος στο δέκτη. Ανάλυση συστημάτων PAM και QAM.

3. Ζωνοπερατή Μετάδοση γύρω από φέρουσα. Αναλυτικό σήμα. Ανάλυση ζωνοπερατής μετάδοσης με χρήση ισοδύναμου βασικής ζώνης.

4. Μετάδοση σε διαύλους πεπερασμένου εύρους ζώνης. Το φαινόμενο της Διασυμβολικής Παρεμβολής (ISI). Κριτήριο Nyquist. Αντιμετώπιση ISI με χρήση ισοστάθμισης (equalization).

5. Συστήματα ευρέος φάσματος (spread-spectrum) και ορθογώνιας πολυπλεξίας με διαίρεση συχνοτήτων (OFDM). Τεχνικές διαμόρφωσης σε σύγχρονα συστήματα ενσύρματων και ασύρματων επικοινωνιών .

Συνιστώμενη βιβλιογραφία προς μελέτη

1. Γ. Καραγιανίδης: «Τηλεπικοινωνιακά Συστήματα», Εκδόσεις Τζιόλα, 2011.

2. S. Haykin: «Συστήματα Επικοινωνίας», Εκδόσεις Παπασωτηρίου, 2009.

3. J. G. Proakis & M. Salehi, «Συστήματα Επικοινωνιών», 2 ^ηέκδοση, Εκδόσεις Πανεπιστημίου Αθηνών

4. J. R. Barry, E. A. Lee, and D. G. Messerschmitt, “Digital Communication”, 3^rd edition, Kluwer.

Διδακτικές και μαθησιακές μέθοδοι

Παραδόσεις με χρήση διαφανειών ή/και παρουσιάσεις με powerpoint, φροντιστήρια με επίλυση προβλημάτων, πρακτική άσκηση σε Η/Υ με το πρόγραμμα Matlab.

Μέθοδοι αξιολόγησης/βαθμολόγησης

1) Γραπτή εξέταση (80% του τελικού βαθμού)

2) Εργασία εξομοίωσης με το πρόγραμμα Matlab και παρουσίασή της (20% του τελικού βαθμού)

Γλώσσα διδασκαλίας

Signals and systems, Analogue communications

Tίτλος του μαθήματος	Ψηφιακές Τηλεπικοινωνίες
Κωδικός αριθμός μαθήματος	ELC 202
Τύπος του μαθήματος	Υποχρεωτικό
Επίπεδο του μαθήματος	Μεταπτυχιακό (ΜΔΕ)
Έτος σπουδών	1^o
Εξάμηνο	2^o
Πιστωτικές μονάδες ECTS	5
Όνομα του διδάσκοντος/των διδασκόντων	Δημήτριος Τουμπακάρης Επίκουρος Καθηγητής, Γεώργιος Οικονόμου Αναπληρωτής Καθηγητής
Επιδιωκόμενα μαθησιακά αποτελέσματα του μαθήματος	Στο τέλος αυτού του μαθήματος ο φοιτητής θα μπορεί να 1. Κατανοεί τις βασικές αρχές και έννοιες των αναλογικών και ψηφιακών τηλεπικοινωνιακών συστημάτων. 2. Αναλύει, σχεδιάζει και συγκρίνει συστήματα ψηφιακής διαμόρφωσης και αποδιαμόρφωσης από πλευράς Εύρους ζώνης, Λόγου Σήματος προς Θόρυβο (SNR) και Πιθανότητας σφάλματος (BER). 3. Να γνωρίζει τις βασικές αρχές αναλυτικών σημάτων και της ζωνοδιαβατής μετάδοσης. 4. Εξηγεί και διαπραγματεύεται το πρόβλημα της διασυμβολικής παρεμβολής (ISI), του κριτηρίου Nyquist και αντιστάθμισής της ISI. 5. Να αναλύει, εξηγεί και συγκρίνει διαφορετικές τεχνικές ψηφιακής διαμόρφωσης και αποδιαμόρφωσης. 6. Να κατανοεί και αναλύει σύγχρονα τηλεπικοινωνιακά συστήματα ευρέος φάσματος και ορθογώνιας πολυπλεξίας με διαίρεση συχνοτήτων καθώς. 7. Παρακολουθεί τις ταχείες εξελίξεις στο χώρο των ψηφιακών τηλεπικοινωνιακών συστημάτων.
Δεξιότητες	Στο τέλος αυτού του μαθήματος ο φοιτητής θα έχει περαιτέρω αναπτύξει τις ακόλουθες δεξιότητες 1. Ικανότητα να μοντελοποιεί, εξομοιώνει και σχεδιάζει βασικές αναλογικές και ψηφιακές ζεύξεις 2. Αναγνωρίζει και χρησιμοποιεί τις τελευταίες αναλογικές και ψηφιακές τεχνολογίες επικοινωνιών. 3. Ικανότητα να εκτιμά τις επιδόσεις ψηφιακών συστημάτων επικοινωνίας σε σχέση με την πολυπλοκότητα, τον τύπο διαμόρφωσης και τις απαιτήσεις σε ισχύ και εύρος ζώνης. 4. Αναπτύσσει λύσεις σε πρακτικά και επιστημονικά προβλήματα που σχετίζονται με την ψηφιακή μετάδοση πληροφορίας. 5. Ικανότητα να αλληλεπιδρά με άλλα άτομα σε προβλήματα σχετιζόμενα με την σχεδίαση συστημάτων επικοινωνίας.
Προαπαιτήσεις	Θεωρία Σημάτων και Συστημάτων, Αναλογικές Επικοινωνίες
Περιεχόμενα (ύλη) του μαθήματος	1. Επανάληψη βασικών αρχών Θεωρίας Σημάτων και Συστημάτων Σειρές Fourier και Μετασχηματισμός Fourier, Γραμμικά Συστήματα και Φίλτρα, Ενέργεια, Ισχύς, Θόρυβος και Τυχαίες διαδικασίες, Αυτοσυσχέτιση, Φασματική Πυκνότητα Ισχύος. Δειγματοληψία. Κβάντιση. 2. Πληροφορία και Ψηφιακή Μετάδοση βασικής ζώνης στο δίαυλο AWGN. Μέτρο Πληροφορίας, Χωρητικότητα Διαύλου, Γεωμετρική Αναπαράσταση Σήματος, Είδη διαμόρφωσης και Αστερισμοί (ASK, PSK, FSK, PAM, QAM). Προσαρμοσμένο Φίλτρο και Αποδιαμόρφωση. Δίαυλος Προσθετικού Γκαουσιανού Θορύβου (AWGN). Μετάδοση στο δίαυλο AWGN. Ανίχνευση Μέγιστης Πιθανοφάνειας. Πιθανότητα Σφάλματος στο δέκτη. Ανάλυση συστημάτων PAM και QAM. 3. Ζωνοπερατή Μετάδοση γύρω από φέρουσα. Αναλυτικό σήμα. Ανάλυση ζωνοπερατής μετάδοσης με χρήση ισοδύναμου βασικής ζώνης. 4. Μετάδοση σε διαύλους πεπερασμένου εύρους ζώνης. Το φαινόμενο της Διασυμβολικής Παρεμβολής (ISI). Κριτήριο Nyquist. Αντιμετώπιση ISI με χρήση ισοστάθμισης (equalization). 5. Συστήματα ευρέος φάσματος (spread-spectrum) και ορθογώνιας πολυπλεξίας με διαίρεση συχνοτήτων (OFDM). Τεχνικές διαμόρφωσης σε σύγχρονα συστήματα ενσύρματων και ασύρματων επικοινωνιών .
Συνιστώμενη βιβλιογραφία προς μελέτη	1. Γ. Καραγιανίδης: «Τηλεπικοινωνιακά Συστήματα», Εκδόσεις Τζιόλα, 2011. 2. S. Haykin: «Συστήματα Επικοινωνίας», Εκδόσεις Παπασωτηρίου, 2009. 3. J. G. Proakis & M. Salehi, «Συστήματα Επικοινωνιών», 2 ^ηέκδοση, Εκδόσεις Πανεπιστημίου Αθηνών 4. J. R. Barry, E. A. Lee, and D. G. Messerschmitt, “Digital Communication”, 3^rd edition, Kluwer.
Διδακτικές και μαθησιακές μέθοδοι	Παραδόσεις με χρήση διαφανειών ή/και παρουσιάσεις με powerpoint, φροντιστήρια με επίλυση προβλημάτων, πρακτική άσκηση σε Η/Υ με το πρόγραμμα Matlab.
Μέθοδοι αξιολόγησης/βαθμολόγησης	1) Γραπτή εξέταση (80% του τελικού βαθμού) 2) Εργασία εξομοίωσης με το πρόγραμμα Matlab και παρουσίασή της (20% του τελικού βαθμού)
Γλώσσα διδασκαλίας	Signals and systems, Analogue communications