Súmula: 1. Objetivos
Apresentar uma introdução “hands on” (prática) à transmissão digital de sinais, de forma que o aluno possa atuar em telecomunicações, em especial com conhecimento de técnicas empregadas na camada física (PHY).
2. Conteúdo Programático
Dividido em cinco unidades:
1) Conceitos básicos (BER, SNR, etc.)
2) Modulação por amplitude: Sistemas AM, PAM e QAM 3) Canais: Modelos e simulações
4) Receptores ótimos e análise de desempenho 5) Sistemas multiportadora (DMT e OFDM)
3. Metodologia
A proposta é fazer o curso o mais prático possível (apesar de não se ter acesso a um laboratório) permeando as aulas teóricas com aplicações práticas.
4. Recursos
Datashow e site Moodle. Caso todos possuam, alunos serão solicitados a levar notebook para classe.
5. Avaliação
Três provas e testes do tipo “quiz” em sala de aula. A matéria de cada prova é toda a estudada até o momento da mesma.
Pré-requisitos:
Haver cursado a disciplina de Processamento Digital de Sinais do PPGEE, ou disciplina de pós-graduação equivalente em outra instituição, e sido aprovado. Haver cursado pós-graduação em Engenharia Elétrica, Engenharia de Computação, Engenharia de Telecomunicações ou equivalente. Capacidade de ler com facilidade em inglês (livro-texto, slides e grande parte do material didático estão em língua inglesa). Conhecimento avançado de programação no software Octave (“open source”) ou Matlab, para simulações.
Bibliografia:
1. O livro-texto será “Digital Communications and Signal Processing: An Introduction
using Octave or Matlab”, escrito pelo ministrante e disponibilizado em PDF. Vários
outros livros podem ser utilizados como leitura complementar, tais como os listados abaixo. Para exercícios de revisão, antes da disciplina iniciar, há o Schaum's “Analog and Digital Communications”, Hwei P. Hsu, repleto de problemas resolvidos.
2. Bibliografia Complementar
2.1. J. Proakis and M. Salehi. Digital Communications. McGraw-Hill, 5th edition, 2007. 2.2. J. Barry, E. Lee, and D. Messerschmitt. Digital Communication. Kluwer, 3rd edition,
2004.
2.3. E. Grayver. Implementing Software Defined Radio. Springer, 2013. 2.4. W. Tranter, K. Shanmugan, T. Rappaport, and K. Kosbar. Principles of
2.5. Philip Golden, Herve Dedieu, and Krista Jacobsen. Implementation and Applications of DSL Technology. Auerbach Publications, Taylor & Francis Group, 2007.
Horário e local para atendimento aos alunos (extra-classe)
A ser combinado com os alunos
Esboço de plano de ensino
Assunto Número de aulas # pags. do livro Cap. 5 + exercícios 5 53 1a Prova 1 Projetos 1 Cap 6 e 7 8 71 Projetos 1 Caps. 8 e 9 6 70 2a Prova 1 Cap 10 5 30 Projetos 1
Prova – toda matéria 1
TOTAL 30
Assunto em mais detalhes, de acordo com capítulos do livro-texto: 5 Principles of Digital Communications
5.2 Definition of a Digital Communication System 5.3 Elements of a Digital Communication System 5.4 Figures of Merit for Communication Systems 5.4.1 Bit and symbol rates
5.4.2 Signal to noise ratio (SNR) 5.4.3 Error rates: BER and SER
5.4.4 Analog amplitude modulation
5.5 M-PAM: A Concrete Example of Digital Modulation 5.5.1 Generation of symbols from a PAM constellation 5.5.2 PAM detection
5.5.3 Symbol-based PAM simulation 5.5.4 Oversampled PAM simulation 6 Basic Channel and Simulation Models 6.1 Channel Capacity
6.2 Types of Simulation 6.3 AWGN
6.4 Frequency-selective AWGN 7 PAM and QAM Modulations
7.1 PAM for the noise-free and unlimited-band channel
7.2 PAM for the noise-free ideal band-limited lowpass channel 7.2.1 Intersymbol interference (ISI)
7.2.2 Consequences of linear filtering
7.2.3 Limitation of zero-forcing equalization 7.2.4 Nyquist criterion for zero ISI
7.2.5 Raised cosine pulses 7.2.6 Eye diagram
7.3 QAM for the noise-free ideal band-limited passband channel 7.3.1 QAM generation
7.3.2 QAM demodulation and the Hilbert transform 7.3.3 PAM and QAM spectral efficiencies
7.3.4 The ideal passband channel
7.4 PAM/QAM for the unlimited-band AWGN channel 7.4.1 Simple example of a system for the AWGN channel 7.4.2 Some theory related to the AWGN channel
7.4.3 Optimal receivers for AWGN: Matched filtering and correlative demodulation 7.4.4 The additive white Gaussian noise channel: more details
7.4.5 Detection theory and probability of error for AWGN channels 7.5 The Gap Approximation
7.6 PAM/QAM for the band-limited AWGN channel 7.7 Applications
8 Characterizing and Comparing Digital Modulations 8.1 Popular Digital Modulations
8.2 Signal spaces and constellations
8.3 Interpreting digital modulation as transforms
8.4 Power of memoryless linearly modulated digital signals 8.5 Baseband line codes
8.6 Simple examples of binary ASK/PAM, FSK and PSK 8.7 PSDs of digitally modulated signals
8.8 Random sampled signals are cyclostationary 8.9 Calculating PSDs
8.10 PSDs of line codes
8.11 PSDs of memoryless linear modulations 8.12 Applications
9 Multicarrier systems
9.1.1 Multicarrier: A combination of M-FSK and QAM 9.2 DMT
9.3 Power and Noise in Multicarrier Systems 9.4 Channel partitioning
9.4.1 SVD for partitioning any channel matrix
9.4.2 DFT for partitioning channels represented by circulant matrices 9.4.3 Energy per tone
9.5 Waterfilling
9.5.1 A Simple DMT System with Two Tones 9.6 RA, MA and PA Modes of Operation 10 Simulation of Multi-user DMT-based DSL 10.1 Rates in terms of PSDs 10.1.1 Rate regions 10.2 DMT-based DSL 10.3 Simulating DSL with FTW 10.3.1 The FTW DSL Simulator 10.3.15 A hand-calculated example 11 GNU Radio, USRP and GSM Projects 11.1 The GNU Radio Project
11.2 The USRP Board
11.4 GSM
11.4.1 GSMsim: A
11.4.2 Analyzing GSM data 11.4.3 OpenBTS
PROFESSOR (A):
Prof. Dr. Aldebaro Barreto da Rocha Klautau Junior
