Nazwa modułu: Sygnały i systemy Rok akademicki: 2017/2018 Kod: IET-1-302-s Punkty ECTS: 5 Wydział: Informatyki, Elektroniki i Telekomunikacji Kierunek: Elektronika i Telekomunikacja Specjalność: Poziom studiów: Studia I stopnia Forma i tryb studiów: Stacjonarne Język wykładowy: Polski Profil kształcenia: Ogólnoakademicki (A) Semestr: 3 Strona www: Osoba odpowiedzialna: dr inż. Rusek Krzysztof (krusek@agh.edu.pl) Osoby prowadzące: prof. dr hab. inż. Papir Zdzisław (papir@kt.agh.edu.pl) dr inż. Rusek Krzysztof (krusek@agh.edu.pl) Stoch Stanisław (stoch@agh.edu.pl) Krótka charakterystyka modułu Moduł Sygnały i systemy jest poświęcony analizie częstotliwościowej systemów i sygnałów w telekomunikacji. Opis efektów kształcenia dla modułu zajęć Kod EKM Student, który zaliczył moduł zajęć wie/umie/potrafi Powiązania z EKK Sposób weryfikacji efektów kształcenia (forma zaliczeń) Wiedza M_W001 Ma poszerzoną i pogłębioną wiedzę w zakresie matematyki, obejmującą elementy algebry, analizy i probabilistyki niezbędne do opisu, analizy i modelowania sygnałów i systemów liniowych; ET1A_W01 Egzamin, Kolokwium M_W002 zna i rozumie zasady przedstawiania sygnałów telekomunikacyjnych w dziedzinie czasu i częstotliwości; zna cechy transmisji analogowych, właściwości kanału telekomunikacyjnego, techniki kodowania transmisyjnego, modulacji; ET1A_W07 Egzamin, Kolokwium Umiejętności M_U001 Potrafi pozyskiwać informacje z literatury, baz danych i innych źródeł; potrafi integrować uzyskane informacje, dokonywać ich interpretacji i krytycznej oceny, a także wyciągać wnioski oraz formułować i wyczerpująco uzasadniać opinie. ET1A_U01 1 / 5
M_U002 Potrafi wykorzystać poznane metody i modele matematyczne, a także symulacje komputerowe do analizy i oceny działania elementów sieci telekomunikacyjnych i systemów przetwarzania danych; ET1A_U07 Kompetencje społeczne M_K001 Potrafi myśleć i działać w sposób kreatywny i przedsiębiorczy. ET1A_K01 Matryca efektów kształcenia w odniesieniu do form zajęć Kod EKM Student, który zaliczył moduł zajęć wie/umie/potrafi Forma zajęć Wykład audytoryjne laboratoryjne projektowe Konwersatori um seminaryjne praktyczne terenowe warsztatowe Inne E-learning Wiedza M_W001 M_W002 Umiejętności M_U001 Ma poszerzoną i pogłębioną wiedzę w zakresie matematyki, obejmującą elementy algebry, analizy i probabilistyki niezbędne do opisu, analizy i modelowania sygnałów i systemów liniowych; zna i rozumie zasady przedstawiania sygnałów telekomunikacyjnych w dziedzinie czasu i częstotliwości; zna cechy transmisji analogowych, właściwości kanału telekomunikacyjnego, techniki kodowania transmisyjnego, modulacji; Potrafi pozyskiwać informacje z literatury, baz danych i innych źródeł; potrafi integrować uzyskane informacje, dokonywać ich interpretacji i krytycznej oceny, a także wyciągać wnioski oraz formułować i wyczerpująco uzasadniać opinie. 2 / 5
M_U002 Potrafi wykorzystać poznane metody i modele matematyczne, a także symulacje komputerowe do analizy i oceny działania elementów sieci telekomunikacyjnych i systemów przetwarzania danych; - + - - - - - - - - - Kompetencje społeczne M_K001 Potrafi myśleć i działać w sposób kreatywny i przedsiębiorczy. - + - - - - - - - - - Treść modułu zajęć (program wykładów i pozostałych zajęć) Wykład w ramach modułu prowadzone są w postaci wykładu (28 godzin) oraz ćwiczeń audytoryjnych (28 godzin). WYKŁADY 00_Sygnały systemy Zasady organizacyjne. 01_ Sygnały systemy wstęp Zadania teorii sygnałów. Rodzaje sygnałów i systemów przetwarzania sygnałów. System telekomunikacyjny (filtracja, modulacja). 02_Systemy liniowe i stacjonarne Definicja i właściwości SLS. Odpowiedź SLS na wymuszenie wykładnicze. Szereg Fouriera. Przekształcenie Fouriera. 03_Właściwości przekształcenia Fouriera Wybrane właściwości przekształcenia Fouriera (liniowość, symetria, skalowanie, przesunięcie, splot ) 04_Filtracja sygnałów Transmitancja SLS. Operacja splotu w SLS. Rodzaje i przykłady filtrów. Idealny filtr dolnoprzepustowy. Charakterystyki a-cz i f-cz. Pojęcie decybela oraz dekady. Wykresy Bodego. Asymptotyczne wykresy Bodego. 05_Próbkowanie sygnałów Dystrybucja (delta) Diraca. Próbkowanie sygnału w dziedzinie czasu i częstotliwości. 06_Właściwości energetyczne sygnałów Definicja energii i mocy sygnału. Twierdzenie Parsevala. Widmo gęstości energii (mocy). Moc ułamkowa. Funkcja korelacji. 07_Sygnały losowe Sygnał losowy jako zbiór realizacji. Uśrednianie po zbiorze i po czasie. Proces ergodyczny. Twierdzenie Wienera-Chinczyna. 08_Szumy w systemach transmisyjnych Zniekształcenia i zakłócenia w kanale transmisyjnym. Addytywny szum biały (AWGN) w dziedzinie czasu i częstotliwości. Szum wąskpasmowy. Odstęp sygnał-szum. Zysk modulacyjny. 09_Modulacje AM i FM Koncepcja modulacji. Cele stosowania modulacji. Podział modulacji. Budowa systemu modulacyjnego. Modulacja amplitudy AM. Detekcja obwiedni i koherentna. Modulacja częstotliwości FM. 3 / 5
10_ Odporność AM i FM na szumy Charakterystyki szumowe systemu modulacji AM i FM. 11_Modulacja amplitudy impulsów Próbkowanie idealne, naturalne i równomierne. Efekt apertury. Multipleksacja sygnałów. 12_Interferencja międzysymbolowa Zjawisko interferencji międzysymbolowej. Kryterium Nyquista. 13_Kody transmisyjne Koncepcja kodu transmisyjnego. Analiza widmowa kodów transmisyjnych. Właściwości kodów transmisyjnych. 14_Modulacja kodowo-impulsowa Kwantowanie sygnałów. Kodowanie arytmetyczne. Modulacja PCM. Szum kwantowania. Modulacja DPCM. Modulacja delta. audytoryjne W ramach przedmiotu prowadzone są ćwiczenia audytoryjne odpowiadające tematyce kolejnych wykładów. Treści tych zajęć ugruntowują i rozszerzają wiedzę przekazywaną podczas wykładów, w szczególności uczą praktycznego posługiwania się metodami i modelami przedstawianymi w trakcie wykładu. audytoryjne mają charakter obliczeniowo-symulacyjny. W części teoretycznej przeprowadzane będą obliczenia związane z analizowanymi metodami i modelami, natomiast w części praktycznej zostaną wykonane badania symulacyjne związane w przeprowadzonymi obliczeniami. Sposób obliczania oceny końcowej 1. Warunkiem uzyskania pozytywnej oceny końcowej niezbędne jest uzyskanie pozytywnej oceny z ćwiczeń audytoryjnych oraz zdanie egzaminu. Warunkiem dopuszczenia do egzaminu jest posiadanie oceny pozytywnej z ćwiczeń audytoryjnych. 2. Obliczamy średnią ważoną z ocen z ćwiczeń audytoryjnych (50%) i egzaminu (50%) uzyskanych we wszystkich terminach. 3. Wyznaczamy ocenę końcową na podstawie zależności: if sr>4.75 then OK:=5.0 else if sr>4.25 then OK:=4.5 else if sr>3.75 then OK:=4.0 else if sr>3.25 then OK:=3.5 else OK:=3 Wymagania wstępne i dodatkowe Wiadomości z zakresu przedmiotów: 1.Algebra i Analiza 2.Probabilistyka i podstawy statystyki 3. Fizyka 4. Teoria obwodów Zalecana literatura i pomoce naukowe 1.J. Szabatin: Podstawy teorii sygnałów. WKiŁ, Warszawa 2004. 2.J. M. Wojciechowski: Sygnały i systemy. WKiŁ, Warszawa 2008. 3. M. Kantor, Z. Papir: Modulacja i detekcja zbiór zadań z rozwiązaniami. UWND AGH, Kraków 2008. 4. Z. Papir: Analiza częstotliwościowa sygnałów. UWND AGH, Kraków 1995. 5. Z. Papir: Modulacja i detekcja. UWND AGH, Kraków 1992. 6. R. E. Ziemer, W. H. Tranter: Principles of Communications Systems, Modulations, and Noise, John Wiley 2010. 7. H. Baher: Analog and Digital Signal Processing, John Wiley 2001. Publikacje naukowe osób prowadzących zajęcia związane z tematyką modułu 4 / 5
Obiektywne pomiary jakości sekwencji wizyjnych M. Grega, L. Janowski, M. Leszczuk, Z. Papir, Cyfrowe przetwarzanie sygnałów w telekomunikacji : podstawy multimedia transmisja, red. nauk.: T. P. Zieliński, P. Korohoda, R. Rumian, PWN, 2014, s. 740-766. Video quality assessment: subjective testing of entertainment scenes M. H. Pinson, L. Janowski, Z. Papir, IEEE Signal Processing Magazine, 2015 vol. 32 no. 1, s. 101 114. Informacje dodatkowe Całość wykładanego materiału znajduje się na serwerze KT: http://www.kt.agh.edu.pl/~papir/ Nakład pracy studenta (bilans punktów ECTS) Forma aktywności studenta Udział w wykładach Przygotowanie do zajęć Samodzielne studiowanie tematyki zajęć Udział w ćwiczeniach laboratoryjnych Przygotowanie sprawozdania, pracy pisemnej, prezentacji, itp. Sumaryczne obciążenie pracą studenta Punkty ECTS za moduł Obciążenie studenta 28 godz 30 godz 60 godz 30 godz 2 godz 150 godz 5 ECTS 5 / 5