ΤΔ504 - Τηλεπικοινωνιακά Συστήματα Ι (Θεωρία)

Επισκόπηση σημάτων και συστημάτων συνεχούς χρόνου. Αναπαράσταση σήματος με μετασχηματισμό Fourier. Φασματική πυκνότητα ισχύος. Απόκριση συστήματος και φίλτρα. Μετάδοση αναλογικών σημάτων στη βασική ζώνη. Η ανάγκη για διαμόρφωση. Τύποι αναλογικής διαμόρφωσης. Συστήματα γραμμικής διαμόρφωσης (DSB, SSB, AM, VSB). Συστήματα γωνιακής διαμόρφωσης (FM, PM, WB-FM, NB-FM). Βρόχοι παρακολούθησης φάσης (PLL). Πολυπλεξία με διαίρεση συχνότητας (FDM). Ραδιοφωνική εκπομπή και λήψη AM και FM. Τηλεοπτική εκπομπή και λήψη. Ο θόρυβος στα συστήματα βασικής ζώνης. Ο θόρυβος στα συστήματα γραμμικής και γωνιακής διαμόρφωσης. Μετατροπή Σήματος από Αναλογική σε Ψηφιακή Μορφή (Δειγματοληψία, Κβαντισμός, Κωδικοποίηση), Μετατροπή ψηφιακού σήματος σε αναλογικό, Κωδικοποίηση PCM. Πολύπλεξη διαίρεσης χρόνου (TDM), Επισκόπηση Ψηφιακού Συστήματος Επικοινωνία, Βασικές Αρχές και Έννοιες Ψηφιακών Επικοινωνιών.

ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΠΡΑΞΗΣ: Φροντιστήριο 

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ: Το εργαστηριακό τμήμα του μαθήματος περιλαμβάνει την εκτέλεση εργαστηριακών ασκήσεων για την καλύτερη κατανόηση και εμπέδωση των βασικών αρχών των αναλογικών τηλεπικοινωνιακών συστημάτων.

ΔΙΑΛΕΞΗ 1 –Σήματα και Συστήματα Συνεχούς Χρόνου

• Κατηγορίες και χαρακτηριστικές παράμετροι σημάτων
• Κατάταξη σημάτων ως προς την ενέργεια και την ισχύ
• Απλές πράξεις σημάτων συνεχούς χρόνου
• Ιδιότητες σημάτων συνεχούς χρόνου
• Στοιχειώδη Σήματα Συνεχούς Χρόνου
• Ορισμός και Κατηγορίες Συστημάτων - Συνδέσεις Συστημάτων - Είδη Συστημάτων
• Σχέση Εισόδου – Εξόδου Συστήματος Συνεχούς Χρόνου
• Η Κρουστική Απόκριση Γραμμικών και Χρονικά Αμετάβλητων Συστημάτων
• Το Ολοκλήρωμα της Συνέλιξης σε Γραμμικά και Χρονικά Αμετάβλητα Συστήματα
• Ιδιότητες της Συνέλιξης
• Γραφικός και Αναλυτικός Υπολογισμός του Συνελικτικού Ολοκληρώματος

ΔΙΑΛΕΞΗ 2 –Ανάλυση Fourier και Γραμμικά Φίλτρα

• Ορισμός του Μετασχηματισμού Fourier
• Φυσική Σημασία του Μετασχηματισμού Fourier 
• Συνθήκες Ύπαρξης του Μετασχηματισμού Fourier
• Ιδιότητες του Μετασχηματισμού Fourier
• Θεώρημα Parceval
• Απόκριση Συχνότητας ΓΧΑ Συστήματος
• Περιγραφή Γραμμικής Διαφορικής Εξίσωσης με Μετασχηματισμό Fourier
• Ιδανικά Γραμμικά Φίλτρα (Κατωδιαβατό, Ανωδιαβατό, Ζωνοδιαβατό, Ζωνοφρακτικό)
• Χαρακτηριστικές ιδιότητες ιδανικών φίλτρων - Εύρος Ζώνης Φίλτρων
• Πρακτικά Φίλτρα

ΔΙΑΛΕΞΗ 3 – O θόρυβος στα Τηλεπικοινωνιακά Συστήματα

• Εισαγωγή
• Τύποι Θορύβου (Θερμικός θόρυβος, Θόρυβος βολής, Θόρυβος περιβάλλοντος, Κρουστικός θόρυβος)
• Κατηγορίες Θορύβου (Προσθετικός θόρυβος, Πολλαπλασιαστικός θόρυβος)
• Θερμικός Θόρυβος
• Λευκός θόρυβος
• Ζωνοπερατός θόρυβος

ΔΙΑΛΕΞΗ 4 – Κανάλια Επικοινωνιών – Η έννοια της Διαμόρφωσης

• Κανάλια Επικοινωνίας
• Η έννοια της Διαμόρφωσης
• Εισαγωγή στις Αναλογικές Επικοινωνίες
• Διαμόρφωση Πλάτους (ΑΜ)
• Διαμόρφωση Συχνότητας (FM)
• Διαμόρφωση Φάσης (PM)

ΔΙΑΛΕΞΗ 5 – Διαμόρφωση Πλάτους (1/2)

• Ορισμοί
• Είδη Διαμόρφωσης
• Διαμόρφωση Διπλής Πλευρικής Ζώνης (DSB)
• Κανονική (συνήθης) διαμόρφωση πλάτους (AM)

ΔΙΑΛΕΞΗ 6 – Διαμόρφωση Πλάτους (2/2)

• Διαμόρφωση Απλής Πλευρικής Ζώνης (SSB)
• Διαμόρφωση Υπολειπόμενης Πλευρικής Ζώνης (VSB)
• Μετατόπιση και Μίξη Συχνοτήτων
• Πολυπλεξία Διαίρεσης Συχνοτήτων (FDM)

ΔΙΑΛΕΞΗ 7 – Διαμόρφωση Γωνίας (1/2)

• Διαμόρφωση γωνίας – Ορισμοί
• Η έννοια της Στιγμιαίας Συχνότητας
• Διαμόρφωση Φάσης (Phase Modulation - PM)
• Διαμόρφωση Συχνότητας (Frequency Modulation - FM)
• Διαμόρφωση Γωνίας Στενής Ζώνης
• Ημιτονοειδής Διαμόρφωση (Διαμόρφωση Απλού Τόνου)

ΔΙΑΛΕΞΗ 8 – Διαμόρφωση Γωνίας (2/2)

• Εύρος Ζώνης Συχνοτήτων Σημάτων με Διαμόρφωση Γωνίας
• Δημιουργία Σημάτων Διαμορφωμένων κατά Γωνία
• Αποδιαμόρφωση Σημάτων Διαμορφωμένων κατά Γωνία

ΔΙΑΛΕΞΗ 9 – Μετατροπή Σήματος από Αναλογική Μορφή σε Ψηφιακή

• Είδη Δειγματοληψίας
• Κβαντισμός
• Κωδικοποίηση
• Είδη Παλμικών Διαμορφώσεων (PCM, DM)
• Μετατροπή Ψηφιακού Σήματος σε Αναλογικό

ΔΙΑΛΕΞΗ 10 – Παλμοκωδική Διαμόρφωση (PCM), Διαμόρφωση Δέλτα & Πολύπλεξη Διαίρεσης Χρόνου (TDM)

• Παλμοκωδική Διαμόρφωση (PCM)
• Διαμόρφωση Δέλτα (DM)
• Πολύπλεξη διαίρεσης χρόνου (TDM)

ΔΙΑΛΕΞΗ 11 – Επισκόπηση Ψηφιακού Συστήματος Επικοινωνίας

• Πηγή πληροφορίας
• Κωδικοποιητής και αποκωδικοποιητής πηγής
• Κανάλι επικοινωνίας
• Διαμορφωτής - Αποδιαμορφωτής
• Κωδικοποιητής και αποκωδικοποιητής καναλιού
• Δίκτυα επικοινωνιών
• Πρότυπα μετάδοσης - Μοντέλο OSI

ΔΙΑΛΕΞΗ 12 – Βασικές Αρχές και Έννοιες Ψηφιακών Επικοινωνιών

• Παράγοντες που επηρεάζουν τη σχεδίαση συστημάτων
• Αναπαράσταση ψηφιακών σημάτων
• Φάσμα παλμού δεδομένων - Φάσμα σειράς δεδομένων Βασικής Ζώνης
• Διαδικασία διαμόρφωσης (μίξη)
• Διανυσματικός διαμορφωτής
• Βασικές αρχές εκπομπής δεδομένων

Οι παραδόσεις του μαθήματος ΤΗΛΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΑΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ Ι (ΘΕΩΡΙΑ) γίνονται κάθε Δευτέρα, ώρα 1.00 - 4.00 μμ στην αίθουσα Α3.

Η συστηματική παρακολούθηση των παραδόσεων θεωρίας είναι ιδιαίτερα σημαντική για την κατανόηση των εννοιών του μαθήματος αλλά και για την επιτυχή παρακολούθηση του εργαστηρίου.

Από την υπηρεσία ΕΥΔΟΞΟΣ του Υπουργείου Παιδείας μπορείτε να επιλέξετε ένα από τα ακόλουθα συγγράμματα:

• Βιβλίο [18548650]: Αναλογικές και ψηφιακές επικοινωνίες, Hsu Hwei P., Εκδόσεις Τζιόλα (2002) Περισσότερες πληροφορίες
• Βιβλίο [18548961]: Τηλεπικοινωνιακά Συστήματα, (3η έκδοση), Καραγιαννίδης Γ., Εκδόσεις Τζιόλα (2016) Περισσότερες Πληροφορίες

Παρακολουθείτε τις ανακοινώσεις της Γραμματείας για να ενημερωθείτε για την χρονική περίοδο κατά την οποία μπορείτε να επιλέξετε το σύγγραμμά σας.

• SHANMUGAM K., Ψηφιακά και Αναλογικά Συστήματα Επικοινωνίας, Εκδόσεις Πνευματικού (1979)
• ΚΑΡΑΓΙΑΝΝΙΔΗΣ Γ., Τηλεπικοινωνιακά Συστήματα, Εκδόσεις Τζιόλα (2012)
• ΚΩΤΤΗΣ Π., Εισαγωγή στις Τηλεπικοινωνίες, Εκδόσεις Τζιόλα (2014)
• TAUB H., SCHILLING D., Αρχές Τηλεπικοινωνιακών Συστημάτων, Εκδόσεις Τζιόλα (2006)
• HAYKIN S., Συστήματα Επικοινωνίας, Εκδόσεις Παπασωτηρίου (1995)
• ΑΛΕΞΟΠΟΥΛΟΣ Α., ΛΑΓΟΓΙΑΝΝΗΣ Γ., Τηλεπικοινωνίες & Δίκτυα Υπολογιστών, Αυτοέκδοση (2003).

Το μάθημα εξετάζεται με γραπτή τελική εξέταση.

• Η εξέταση γίνεται με ανοικτά βιβλία και σημειώσεις, τα οποία πρέπει να φέρουν το όνομα του κατόχου τους. Επιπλέον, οι σημειώσεις πρέπει να είναι συρραμένες. 
• Δεν επιτρέπεται η χρήση ηλεκτρονικών υπολογιστών και τηλεφώνων.
• Επιτρέπεται η χρήση υπολογιστικής μηχανής (calculator).

Ο βαθμός του μαθήματος  ΤΗΛΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΑΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ Ι θα υπολογιστεί από τον τύπο: 

ΒΑΘΜΟΣ_ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ = 60% x ΒΑΘΜΟΣ_ΘΕΩΡΙΑΣ + 40% x ΒΑΘΜΟΣ_ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟΥ

εφόσον οι ΒΑΘΜΟΙ ΘΕΩΡΙΑΣ και ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟΥ είναι προβιβάσιμοι, (δηλ. >= 5,0).

Δρ. Παρασκευάς Μιχάλης 

Επίκουρος Καθηγητής Τμήματος Μηχανικών Πληροφορικής Τ.Ε. του ΤΕΙ Δυτικής Ελλάδας

email: mparask "at" teiwest.gr [για την αποστολή μηνύματος αντικαταστήστε το "at" με το @]

Προσοχή! Δεν θα απαντώνται μηνύματα φοιτητών, τα οποία:

- Δεν αποστέλλονται από τον λογαριασμό email που σας έχει δώσει το Τμήμα

- Δεν υπογράφονται με το ονοματεπώνυμο του φοιτητή/φοιτήτριας

- Είναι γραμμένα σε greeklish

Επισκόπηση σημάτων και συστημάτων συνεχούς χρόνου. Αναπαράσταση σήματος στο πεδίο της συχνότητας. Απόκριση συστήματος και φίλτρα. Φασματική περιγραφή τυχαίων σημάτων – Θόρυβος. Μετάδοση αναλογικών σημάτων στη βασική ζώνη. Ο θόρυβος στα συστήματα βασικής ζώνης. Η ανάγκη για διαμόρφωση. Τύποι αναλογικής διαμόρφωσης. Συστήματα γραμμικής διαμόρφωσης (DSB, SSB, AM, VSB). Συστήματα γωνιακής διαμόρφωσης (FM, PM, WB-FM, NB-FM). Πολυπλεξία με διαίρεση συχνότητας (FDM). Ο θόρυβος στα συστήματα γραμμικής και γωνιακής διαμόρφωσης.  Μετατροπή αναλογικού σήματος σε ψηφιακό. Δειγματοληψία. Θεώρημα δειγματοληψίας Nyquist. Κβαντισμός. Κωδικοποίηση. Διαμόρφωση παλμών κατά πλάτος (PAM). Διαμόρφωση παλμών κατά διάρκεια (PWM). Διαμόρφωση παλμών κατά φάση (PPM). Πολύπλεξη σημάτων PCM. Πολύπλεξη σημάτων στο χρόνο TDM. Διαφορική παλμοκωδική διαμόρφωση DPCM, διαμόρφωση Δέλτα DM και προσαρμοζόμενη διαμόρφωση Δέλτα ADM. Πολύπλεξη διαίρεσης χρόνου σημάτων PCM (TDM-PCM). Εύρος ζώνης συστημάτων TDM. Διαμόρφωση παλμών κατά πλάτος (PAM). Διαμόρφωση παλμών κατά διάρκεια (PWM). Διαμόρφωση παλμών κατά φάση (PPM). Πολύπλεξη διαίρεσης χρόνου TDM-PAM. 

Με την επιτυχή ολοκλήρωση του μαθήματος, οι φοιτητές θα μπορούν:

Σε επίπεδο Γνώσεων:

1. Να προσδιορίζουν τον καταλληλότερο τρόπο υπολογισμού της εξόδου ενός γραμμικού και χρονικά αμετάβλητου συστήματος.
2. Να περιγράφουν την μεθοδολογία υπολογισμού της απόκρισης συχνότητας ενός γραμμικού και χρονικά αμετάβλητου συστήματος.
3. Να περιγράφουν τη δομή και τη λειτουργία ενός αναλογικού συστήματος επικοινωνιών.
4. Να αναγνωρίζουν τα διάφορα είδη θορύβου και να συγκρίνουν τις επιπτώσεις
5. Να περιγράφουν την αρχή λειτουργίας της διαμόρφωσης πλάτους.
6. Να περιγράφουν την αρχή λειτουργίας της διαμόρφωσης γωνίας.
7. Να περιγράφουν τα χαρακτηριστικά και τις λειτουργίες των διαμορφωτών και των αποδιαμορφωτών των αναλογικών διαμορφώσεων (AM, PM, FM).
8. Να διακρίνουν τα επιμέρους στάδια της διαδικασίας μετατροπής ενός αναλογικού σήματος σε ψηφιακή μορφή και αντίστροφα.
9. Να περιγράφουν την αρχή λειτουργίας της πολύπλεξης διαίρεσης χρόνου (TDM).
10. Να αναγνωρίζουν τα είδη των παλμικών διαμορφώσεων.

Σε επίπεδο Δεξιοτήτων

1. Να υπολογίζουν τη φασματική πυκνότητα ισχύος ενός σήματος συνεχούς χρόνου.
2. Να υπολογίζουν την απόκριση συχνότητας ενός συστήματος συνεχούς χρόνου.
3. Να υπολογίζουν τις τιμές των παραμέτρων που απαιτούνται για την ορθή μετατροπή σήματος από αναλογική σε ψηφιακή μορφή, καθώς επίσης και να υπολογίζουν τον ρυθμό της παραγόμενης πληροφορίας.
4. Να υπολογίζουν την φασματική πυκνότητα ισχύος του θορύβου.
5. Να σχεδιάζουν τις κυματομορφές και τα φάσματα σημάτων διαμορφωμένων κατά πλάτος ή κατά γωνία και να συγκρίνουν τις μεταξύ τους διαφορές.
6. Να υπολογίζουν τον δείκτη διαμόρφωσης και το εύρος ζώνης σε μία διαμόρφωση πλάτους ή γωνίας.
7. Να εξηγούν τις διαφορές μεταξύ σύμφωνων και ασύμφωνων αποδιαμορφωτών.
8. Να συγκρίνουν τις τεχνικές αποδιαμόρφωσης ενός συστήματος διαμόρφωσης πλάτους και να αξιολογούν την επίπτωση της ολίσθησης φάσης στην ανάκτηση του φέροντος.
9. Να μελετούν την επίδραση του θορύβου στις αναλογικές επικοινωνίες.
10. Να εξηγούν τις διαφορές μεταξύ των ειδών παλμικής διαμόρφωσης.

Σε επίπεδο Ικανοτήτων

1. Να σχεδιάζουν την αρχιτεκτονική ενός υπερετερόδυνου δέκτη.
2. Να σχεδιάζουν διαμορφωτές και αποδιαμορφωτές συστημάτων διαμόρφωσης πλάτους και γωνίας.
3. Να σχεδιάζουν και να αξιολογούν συστήματα ανάκτησης φέροντος.
4. Να σχεδιάζουν διατάξεις πολύπλεξης με διαίρεση συχνότητας (FDM) και πολύπλεξης με διαίρεση χρόνου (TDM).
5. Να επιλέγουν την κατάλληλη αναλογική διαμόρφωση για δεδομένες προδιαγραφές επικοινωνίας (εύρος ζώνης, ισχύς εκπομπής, λόγος σήματος προς θόρυβο, κλπ).
6. Να αξιολογούν τη λειτουργία των κυκλωμάτων παραγωγής και ανίχνευσης καθεμίας από τις γνωστές αναλογικές διαμορφώσεις.
7. Να ελαχιστοποιούν την επίδραση του θορύβου κβαντισμού σε μία διαμόρφωση PCM.
8. Να αξιολογούν τις διαφορές μεταξύ των συστημάτων DM-ADM και PCM-DPCM.
9. Να υλοποιούν διατάξεις αναλογικών διαμορφώσεων και να εκτελούν μετρήσεις σε ειδικό εργαστηριακό εξοπλισμό.
10. Να εκτελούν προσομοιώσεις των παραπάνω σε ειδικό υπολογιστικό περιβάλλον (AWR).

Σήματα και Συστήματα

1. Hsu Hwei P.: Αναλογικές και ψηφιακές επικοινωνίες, Εκδόσεις Τζιόλα (2002) 
2. Κωττής Παναγιώτης: Διαμόρφωση και μετάδοση σημάτων, Εκδόσεις Τζιόλα (2008) 
3. Shanmugam K., Ψηφιακά και Αναλογικά Συστήματα Επικοινωνίας, Εκδόσεις Πνευματικού (1979)
4. Καραγιαννίδης Γ., Τηλεπικοινωνιακά Συστήματα, Εκδόσεις Τζιόλα (2012)
5. Taub H., Schilling D., Αρχές Τηλεπικοινωνιακών Συστημάτων, Εκδόσεις Τζιόλα (2006)
6. Haykin S., Συστήματα Επικοινωνίας, Εκδόσεις Παπασωτηρίου (1995)
7. Αλεξόπουλος Α., Λαγογιάννης Γ., Τηλεπικοινωνίες & Δίκτυα Υπολογιστών, Αυτοέκδοση (2003).
8. Φ. Κωνσταντίνου, Χ. Καψάλης, Π. Κωττής, "Εισαγωγή στις Τηλεπικοινωνίες", Εκδόσεις Παπασωτηρίου, 1995. 
9. John G. Proakis, Masoud Salehi, "Communication Systems Engineering", 2nd Edition, Prentice Hall International Edition, 2002. 
10. S. Shanmugam (Μετάφραση Κ. Καρούμπαλος), “Ψηφιακά και Αναλογικά Συστήματα Επικοινωνίας”, Εκδόσεις Πνευματικού, 1979.