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Información detallada de curso

 

Primer semestre 2019
Abr 02, 2020
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1. IDENTIFICACION DEL CURSO

Código y Nombre de la Asignatura: IEN 8465 - COMUNICACIONES IP
División Académica: División de Ingenierías
Departamento Académico: Dpto.Ing Eléctrica-Electrónica
Número de créditos:
Intensidad horaria (semanal para nivel pregrado y total para nivel postgrado):
3.000 Horas de Teoría
0.000 Horas de Laboratorio
Niveles: Educación Superior Pregrado
Tipos de Horario: Teoría

2. Descripción amplia de la asignatura
El curso está dividido en tres grandes secciones: conceptos preliminares, sistemas de comunicaciones analógicos y sistemas de comunicaciones digitales. La primera sección, conceptos preliminares, aborda aspectos generales sobre los sistemas de comunicaciones, conceptos básicos sobre señales aleatorias y análisis de sistemas LTI y algunas transformadas útiles en la caracterización de los sistemas de comunicaciones. La segunda sección incluye un estudio detallado de los diferentes esquemas de comunicación analógica, caracterizándolos en tiempo y en frecuencia y analizando los diagramas de bloques requeridos para implementar los procesos de modulación y demodulación. La tercera y última sección aborda el análisis de los esquemas de comunicación digital, partiendo de la teoría de la información, pasando por los esquemas básicos de codificación y modulación, hasta llegar a algunas aplicaciones utilizadas en la actualidad.


3. Justificación
Los campos de acción de la ingeniería electrónica, como los de otras disciplinas, se encuentran influenciados por el desarrollo de nuevas tecnologías de la información y comunicaciones. Las telecomunicaciones, dentro de su contexto de sistema moderno, ocupan un lugar preponderante en el desarrollo integral del país; la implantación de nuevas tecnologías en el amplio espectro de aplicaciones civiles, industriales y militares, proporciona a los ingenieros electrónicos una buena oportunidad de desarrollo profesional. La comprensión de los fenómenos y conceptos básicos relacionados con la transmisión de señales a través de un canal de comunicación permitirá al estudiante entender el funcionamiento de una amplia variedad de sistemas de comunicación de uso actual.
4. Objetivo general
Desarrollar en el estudiante la habilidad para modelar, calcular, caracterizar, analizar y diseñar sistemas de comunicaciones analógicos y digitales, haciendo uso de diferentes herramientas y transformadas matemáticas.

5. Objetivos específicos
OE Descripción del objetivo específico
OE1 Comprender las técnicas y herramientas matemáticas que permiten analizar y caracterizar un sistema de comunicaciones.
OE2 Comprender las diferentes técnicas de modulación y demodulación analógica, el efecto del ruido en su desempeño y la forma de combatirlo.
OE3 Comprender los procesos de muestreo y codificación de señales en banda base.
OE4 Comprender las diferentes técnicas de modulación digital pasobanda, el efecto del ruido en su desempeño y la forma de combatirlo.
OE5 Comprender los conceptos básicos de las técnicas de codificación de canal.
OE6 Observar, describir, analizar, interpretar y sustentar los resultados de una simulación o una implementación en hardware.


6. Competencias a Evaluar en el proceso de Assessment

a An ability to apply knowledge of mathematics, science, and engineering.
m An ability to make use of specific techniques and skills in order to solve problems in the instrumentation, measuring, control and telecommunications areas.

7. Metodología
El curso está estructurado con base en dos componentes: uno teórico (clase magistral) y uno práctico (sesiones de laboratorio). El componente teórico equivale a tres horas de contacto semanal con los estudiantes, mientras que el componente práctico es de 2 horas por semana.
El objetivo del componente práctico es llevar a cabo ejercicios, laboratorios y simulaciones donde se revisarán los diferentes conceptos abordados en la clase magistral.
Teniendo en cuenta la intensidad horaria de las sesiones teóricas y prácticas, es responsabilidad del estudiante destinar al menos 8 horas de trabajo independiente por semana para preparar los diferentes temas estudiados en clase o en las sesiones prácticas.
Adicional a esto semanalmente se harán quices y controles de lectura y, dependiendo de la temática, se asignarán talleres de ejercicios. Estos quices y controles de lectura, así como los talleres de ejercicios, serán de carácter individual. La no presentación de los mismos no afectará la nota definitiva de la asignatura.
8. Medios
¿ Catálogo web de la asignatura
¿ Presentaciones
¿ Videobeam
¿ Hardware y software de propósito específico
¿ Otras herramientas multimedia: podcasts, notas de clase, webcasts.
9. Contenido


Introducción: generalidades de los sistemas de comunicaciones
¿ Esquema general de un sistema de comunicaciones
¿ Sistemas analógicos y digitales
¿ Variables características de un sistema de telecomunicaciones
¿ Descripción general del proceso de modulación
¿ Descripción general del efecto del ruido en el desempeño de un sistema de comunicaciones

Conceptos básicos de Procesos estocásticos
¿ Procesos y señales aleatorias
¿ Variables características de un proceso estocástico
¿ Procesos estacionarios y no estacionarios y procesos ergódicos
¿ Función de autocorrelación y densidad espectral de potencia
¿ Ruido en sistemas de telecomunicaciones: ruido blanco y ruido pasobanda
Representación de señales en los sistemas de comunicaciones
¿ Transformada de Hilbert
Envolvente compleja y representación canónica de señales pasobanda
Sistema de Transmisión analógico con modulación lineal
¿ Definición y justificación del proceso de modulación
¿ Definición: ancho de banda
¿ Diagrama de bloques general de un sistema de comunicaciones por modulación en amplitud
¿ Esquemas AM, DSB, SSB y VSB:
o Definiciones: caracterìsticas en tiempo y en frecuencia
o Esquemas básicos de modulación y demodulación
o Análisis comparativo
¿ Inmunidad al ruido en esquemas de modulación por amplitud
¿ Efecto de la no-linealidad del canal en la modulación por amplitud
Sistema de Transmisión analógico con modulación exponencial
¿ Definición y justificación
¿ Ventajas de FM con respecto a PM
¿ Diagrama de bloques general de un sistema de comunicaciones por modulación en frecuencia
¿ Esquema FM:
o Definiciones: características en tiempo y frecuencia
o Cálculo del ancho de banda efectivo
o Esquemas básicos de modulación y demodulación
o Análisis comparativo: FM vs. Esquemas de modulación por amplitud
¿ Inmunidad al ruido en esquemas de modulación en frecuencia
¿ Mixer, receptor superheterodino y multiplexación por división en frecuencia (FDM)
Sistema de Transmisión digital banda base
¿ Modulación por codificación de pulsos (PCM):
o Muestreo
o Cuantización (uniforme y no uniforme)
o Análisis del ruido de cuantización
o DPCM
o Codificación de línea
¿ Demodulación de señales PCM:
o El filtro acoplado
o Interferencia intersímbolo (ISI) y criterio de Nyquist para eliminar la ISI. Filtros de coseno elevado
o Patrones de ojo
¿ Aplicación: sistemas de telefonía convencional (TDM y jerarquías)
Sistema de Transmisión digital pasobanda

Proceso de ortogonalización de Gram-Schmitt (2 horas)
Esquemas de modulación digital pasobanda: definición y características en tiempo y en frecuencia; constelación; esquemas de modulación/demodulación; probabilidad de error y análisis BER vs. Eb/No; ancho de banda y eficiencia espectral; aplicaciones; análisis comparativo:
o BPSK (o PSK binario):
o Binary Frequency Shift Keying (BFSK)
o QPSK (o PSK cuaternario)
o MPSK (o PSK M-ario)
o DPSK (o PSK diferencial)
o Quadrature Amplitude Modulation (QAM)
Codificación de canal
o Justificación y su relación con la probabilidad de error del esquema de modulación y la capacidad del canal
o Codificación por bloques
o Códigos cíclicos, codificación por convolución y códigos turbo


Transformada de Fourier, sistemas LTI y filtros
Procesos estocásticos
Representación de señales
Modulación/demodulación AM y lineal
Modulación/demodulación FM
Transmisión bandabase
Transmisión pasobanda
Asesoría para el proyecto final



10. Evaluación

Primer parcial 15%
Segundo parcial 20%
Tercer parcial 20%
Laboratorios ,Talleres, exámenes cortos, Proyecto final 25%
Examen final 20%



11. Bibliografía
Texto guía:
- Haykin, Simon. Communication Systems. Cuarta edición. 2001
Textos de referencia:
- Couch, Leon. Sistemas de comunicación digitales y analógicos. Séptima edición. 2008.
- Lathi, B.P. Modern digital and analog communications systems. Tercera edición. 1998.
- Sklar, Bernard. Digital communications: fundamentals and applications. Segunda edición.

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Versión: 8.5.4