Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie

Wydział Informatyki - Informatyka (S1)

Sylabus przedmiotu Przetwarzanie sygnałów transmisyjnych I:

Informacje podstawowe

Kierunek studiów Informatyka
Forma studiów studia stacjonarne Poziom pierwszego stopnia
Tytuł zawodowy absolwenta inżynier
Obszary studiów nauki techniczne, studia inżynierskie
Profil ogólnoakademicki
Moduł
Przedmiot Przetwarzanie sygnałów transmisyjnych I
Specjalność systemy komputerowe i oprogramowanie
Jednostka prowadząca Katedra Architektury Komputerów i Telekomunikacji
Nauczyciel odpowiedzialny Tomasz Mąka <Tomasz.Maka@zut.edu.pl>
Inni nauczyciele Tomasz Mąka <Tomasz.Maka@zut.edu.pl>
ECTS (planowane) 3,0 ECTS (formy) 3,0
Forma zaliczenia egzamin Język polski
Blok obieralny 10 Grupa obieralna 4

Formy dydaktyczne

Forma dydaktycznaKODSemestrGodzinyECTSWagaZaliczenie
wykładyW6 30 2,00,62egzamin
laboratoriaL6 15 1,00,38zaliczenie

Wymagania wstępne

KODWymaganie wstępne
W-1Analiza matematyczna i algebra liniowa
W-2Podstawy fizyki
W-3Podstawy elektroniki

Cele przedmiotu

KODCel modułu/przedmiotu
C-1Poznanie związków własności medium transmisyjnego z wydajnością transmisji danych cyfrowych
C-2Zdobycie wiedzy na temat podstaw analizy i syntezy sygnałów cyfrowych.
C-3Opanowanie podstawowych technik przetwarzania sygnałów w dziedzinie czasu i częstotliwości.
C-4Nabycie wiedzy związanej z projektowaniem systemów cyfrowego przetwarzania sygnałów na platformie programowej.

Treści programowe z podziałem na formy zajęć

KODTreść programowaGodziny
laboratoria
T-L-1Badania symulacyjne w środowisku MATLAB/Simulink dotyczące badania twierdzenia o próbkowaniu i procesu konwersji analogowo-cyfrowej2
T-L-2Badania symulacyjne w środowisku MATLAB/Simulink dotyczące analizy częstotliwościowej sygnałów - wyznaczanie widma amplitudowego, fazowego, gęstości mocy oraz periodogramu2
T-L-3Projektowanie cyfrowych filtrów FIR oraz IIR wybranymi metodami.4
T-L-4Badania charakterystyk sygnałów z użyciem spectrogramów. Ekstrakcja informacji z sygnałów w dziedzinie czasu i częstotliwości.4
T-L-5Symulacja warunków transmisyjnych poprzez realizację transmisji danych przez kanał transmisyjny o zmiennej charakterystyce.3
15
wykłady
T-W-1Wprowadzenie do analogowego i cyfrowego przetwarzania sygnałów.2
T-W-2Klasyfikacja i reprezentacje sygnałów.2
T-W-3Proces konwersji analogowo-cyfrowej. Twierdzenie o próbkowaniu.2
T-W-4Reprezentacja i zagadnienia analizy sygnałów w dziedzinie częstotliwości. Zagadnienie przecieku widmowego.2
T-W-5Wprowadzenie do przekształceń transformujących. Własności transformaty Fouriera.2
T-W-6Algorytmy i techniki wyznaczania splotu liniowego i cyklicznego, korelacji wzajemnej i autokorelacji.2
T-W-7Systemy liniowe niezmienne w czasie, podstawy filtracji cyfrowej.2
T-W-8Podstawy projektowania filtrów o skończonej odpowiedzi impulsowej (FIR). Właśności, metody projektowania.2
T-W-9Podstawy projektowania filtrów o nieskończonej odpowiedzi impulsowej (IIR). Właśności, metody projektowania. Problem stabilności.2
T-W-10Wprowadzenie do filtracji adaptacyjnej.2
T-W-11Techniki analizy wielorozdzielczej.2
T-W-12Metody rekonstrukcji sygnałów transmisyjnych.2
T-W-13Transmisja cyfrowa i własności kanałów transmisyjnych.2
T-W-14Modelowanie sygnałów transmisyjnych w kontekście kodowania źródłowego.2
T-W-15Charakterystyka systemów DSP stosowanych w telekomunikacji.2
30

Obciążenie pracą studenta - formy aktywności

KODForma aktywnościGodziny
laboratoria
A-L-1Uczestnictwo w zajęciach.15
A-L-2Przygotowanie się do zajęć.10
A-L-3Udział w zaliczeniu i konsultacjach.5
30
wykłady
A-W-1Uczestnictwo w zajęciach.30
A-W-2Przygotowanie się do egzaminu i studia literaturowe.26
A-W-3Udział w egzaminie i konsultacjach.4
60

Metody nauczania / narzędzia dydaktyczne

KODMetoda nauczania / narzędzie dydaktyczne
M-1Wykład informacyjny
M-2Ćwiczenia laboratoryjne

Sposoby oceny

KODSposób oceny
S-1Ocena podsumowująca: Egzamin pisemny
S-2Ocena formująca: Zaliczenie na podstawie oceny przeprowadzonych badań symulacyjnych układów cyfrowego przetwarzania sygnałów

Zamierzone efekty kształcenia - wiedza

Zamierzone efekty kształceniaOdniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiówOdniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształceniaOdniesienie do efektów kształcenia prowadzących do uzyskania tytułu zawodowego inżynieraCel przedmiotuTreści programoweMetody nauczaniaSposób oceny
I_1A_O4/01_W01
Wiedza wymagana do projektowania oraz modyfikacji systemów transmisyjnych z punktu widzenia jakości transmisji. Znajomość zagadnień funkcjonowania i współpracy między modułowej systemów transmisji danych w postaci cyfrowej. Własności systemów cyfrowego przetwarzania sygnałów jednowymiarowych.
I_1A_W09, I_1A_W16, I_1A_W18, I_1A_W19C-1, C-4, C-2, C-3T-W-1, T-W-2, T-W-3, T-W-4, T-W-5, T-W-6, T-W-7, T-W-8, T-W-9, T-W-10, T-W-11, T-W-12, T-W-13, T-W-14, T-W-15M-1S-1

Zamierzone efekty kształcenia - umiejętności

Zamierzone efekty kształceniaOdniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiówOdniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształceniaOdniesienie do efektów kształcenia prowadzących do uzyskania tytułu zawodowego inżynieraCel przedmiotuTreści programoweMetody nauczaniaSposób oceny
I_1A_O4/01_U01
Umiejętność analizy systemów transmisyjnych o dużej przepływności w warstwie fizycznej. Projektowanie systemów cyfrowego przetwarzania sygnałów jednowymiarowych.
I_1A_U02, I_1A_U15, I_1A_U16, I_1A_U17C-4, C-2T-W-1, T-W-13, T-W-14, T-W-15, T-L-2, T-L-3, T-L-4, T-L-5, T-L-1M-1, M-2S-2

Kryterium oceny - wiedza

Efekt kształceniaOcenaKryterium oceny
I_1A_O4/01_W01
Wiedza wymagana do projektowania oraz modyfikacji systemów transmisyjnych z punktu widzenia jakości transmisji. Znajomość zagadnień funkcjonowania i współpracy między modułowej systemów transmisji danych w postaci cyfrowej. Własności systemów cyfrowego przetwarzania sygnałów jednowymiarowych.
2,0nie spełnia wymogów na ocenę dostateczną
3,0potrafi rozróżnić sygnał analogowy od cyfrowego, zna zasadę konwersji analogowo-cyfrowej, zna pojęcie kwantyzacji, twierdzenie o próbkowaniu, potrafi określić wpływ reprezentacji widmowej sygnału na ograniczenia transmisyjne
3,5jak na ocenę dostateczną oraz zna właściwości transformaty Fouriera oraz pojęcie przecieku widmowego, potrafi wykazać celowość stosowania okien czasowych
4,0jak na ocenę 3,5 oraz dodatkowo zna właściwości i zastosowanie technik korelacyjnych, zna pojęcie splotu liniowego i jego interpretacji częstotliwościowej. Potrafi zdefiniować zastosowanie filtrów, własności filtrów FIR oraz IIR.
4,5jak na ocenę 4,0 oraz zna własności i zastosowania filtrów adaptacyjnych. Potrafi wskazać zastosowanie analizy wielorozdzielczej w przetwarzaniu sygnałów. Zna zasady rekonstrukcji sygnałów.
5,0jak na ocenę 4,5 oraz zna techniki służące do kompensacji wpływu charakterystyki kanału transmisyjnego na przesyłany sygnał. Jest w stanie podać możliwości realizacji systemów przetwarzania sygnałów z wykorzystaniem platform DSP.

Kryterium oceny - umiejętności

Efekt kształceniaOcenaKryterium oceny
I_1A_O4/01_U01
Umiejętność analizy systemów transmisyjnych o dużej przepływności w warstwie fizycznej. Projektowanie systemów cyfrowego przetwarzania sygnałów jednowymiarowych.
2,0nie spełnia wymogów na ocenę dostateczną
3,0potrafi zaprojektować i wykonać model symulacyjny służący do ilustracji procesu konwersji analogowo cyfrowej, potrafi wyjaśnić twierdzenie o próbkowaniu z wykorzystaniem reprezentacji częstotliwościowej
3,5jak na ocenę dostateczną oraz umie wyznaczać charakterystyki częstotliwościowe sygnałów, zbudować modele do weryfikacji twierdzeń związanych z transformatą Fouriera oraz wyznaczać odpowiedź impulsową układów LTI
4,0jak na ocenę 3,5 oraz potrafi wykonać model symulacyjny zaprojektowanego filtru FIR metodą okien czasowych
4,5jak na ocenę 4,0 oraz dodatkowo potrafi zbudować model filtru IIR z wykorzystaniem metody zer i biegunów. Potrafi przeprowadzać analizę własności sygnałów transmisyjnych.
5,0jak na ocenę 4,5 oraz potrafi zbudować model symulacyjny toru transmisyjnego z uwzględnieniem typowych zakłóceń.

Literatura podstawowa

  1. J. Szabatin, Podstawy teorii sygnałów, Wydawnictwa Komunikacji i Łączności, Warszawa, 2000
  2. K. Wesołowski, Podstawy cyfrowych systemów telekomunikacyjnych, Wydawnictwa Komunikacji i Łączności, Warszawa, 2003
  3. M. Pasko, J. Walczak, Teoria sygnałów, Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, Gliwice, 2003
  4. C. Marven, G. Ewers, Zarys cyfrowego przetwarzania sygnałów, Wydawnictwa Komunikacji i Łączności, Warszawa, 1999
  5. R. G. Lyons, Wprowadzenie do cyfrowego przetwarzania sygnałów, Wydawnictwa Komunikacji i Łączności, Warszawa, 2011
  6. T. Zieliński, Od teorii do cyfrowego przetwarzania sygnałów, Wydawnictwa AGH, Kraków, 2002

Literatura dodatkowa

  1. D. Stranneby, Cyfrowe przetwarzanie sygnałów – metody, algorytmy, zastosowania, Wydawnictwo BTC, Warszawa, 2011
  2. B. Sklar, Digital Communications: Fundamentals and Applications, Prentice Hall, New York, USA, 2001
  3. J. Proakis, M. Salehi, Digital Communications, McGraw-Hill Science, New York, USA, 2007

Treści programowe - laboratoria

KODTreść programowaGodziny
T-L-1Badania symulacyjne w środowisku MATLAB/Simulink dotyczące badania twierdzenia o próbkowaniu i procesu konwersji analogowo-cyfrowej2
T-L-2Badania symulacyjne w środowisku MATLAB/Simulink dotyczące analizy częstotliwościowej sygnałów - wyznaczanie widma amplitudowego, fazowego, gęstości mocy oraz periodogramu2
T-L-3Projektowanie cyfrowych filtrów FIR oraz IIR wybranymi metodami.4
T-L-4Badania charakterystyk sygnałów z użyciem spectrogramów. Ekstrakcja informacji z sygnałów w dziedzinie czasu i częstotliwości.4
T-L-5Symulacja warunków transmisyjnych poprzez realizację transmisji danych przez kanał transmisyjny o zmiennej charakterystyce.3
15

Treści programowe - wykłady

KODTreść programowaGodziny
T-W-1Wprowadzenie do analogowego i cyfrowego przetwarzania sygnałów.2
T-W-2Klasyfikacja i reprezentacje sygnałów.2
T-W-3Proces konwersji analogowo-cyfrowej. Twierdzenie o próbkowaniu.2
T-W-4Reprezentacja i zagadnienia analizy sygnałów w dziedzinie częstotliwości. Zagadnienie przecieku widmowego.2
T-W-5Wprowadzenie do przekształceń transformujących. Własności transformaty Fouriera.2
T-W-6Algorytmy i techniki wyznaczania splotu liniowego i cyklicznego, korelacji wzajemnej i autokorelacji.2
T-W-7Systemy liniowe niezmienne w czasie, podstawy filtracji cyfrowej.2
T-W-8Podstawy projektowania filtrów o skończonej odpowiedzi impulsowej (FIR). Właśności, metody projektowania.2
T-W-9Podstawy projektowania filtrów o nieskończonej odpowiedzi impulsowej (IIR). Właśności, metody projektowania. Problem stabilności.2
T-W-10Wprowadzenie do filtracji adaptacyjnej.2
T-W-11Techniki analizy wielorozdzielczej.2
T-W-12Metody rekonstrukcji sygnałów transmisyjnych.2
T-W-13Transmisja cyfrowa i własności kanałów transmisyjnych.2
T-W-14Modelowanie sygnałów transmisyjnych w kontekście kodowania źródłowego.2
T-W-15Charakterystyka systemów DSP stosowanych w telekomunikacji.2
30

Formy aktywności - laboratoria

KODForma aktywnościGodziny
A-L-1Uczestnictwo w zajęciach.15
A-L-2Przygotowanie się do zajęć.10
A-L-3Udział w zaliczeniu i konsultacjach.5
30
(*) 1 punkt ECTS, odpowiada około 30 godzinom aktywności studenta

Formy aktywności - wykłady

KODForma aktywnościGodziny
A-W-1Uczestnictwo w zajęciach.30
A-W-2Przygotowanie się do egzaminu i studia literaturowe.26
A-W-3Udział w egzaminie i konsultacjach.4
60
(*) 1 punkt ECTS, odpowiada około 30 godzinom aktywności studenta
PoleKODZnaczenie kodu
Zamierzone efekty kształceniaI_1A_O4/01_W01Wiedza wymagana do projektowania oraz modyfikacji systemów transmisyjnych z punktu widzenia jakości transmisji. Znajomość zagadnień funkcjonowania i współpracy między modułowej systemów transmisji danych w postaci cyfrowej. Własności systemów cyfrowego przetwarzania sygnałów jednowymiarowych.
Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiówI_1A_W09ma podstawową wiedzę dotyczącą systemów telekomunikacyjnych
I_1A_W16ma wiedzę dotyczącą możliwości zastosowania informatyki w różnych dziedzinach aktywności ludzkiej (np. w przemyśle, zarządzaniu i medycynie)
I_1A_W18ma wiedzę w zakresie podstaw modelowania systemów
I_1A_W19zna podstawowe pojęcia związane ze sterowaniem procesami fizycznymi
Cel przedmiotuC-1Poznanie związków własności medium transmisyjnego z wydajnością transmisji danych cyfrowych
C-4Nabycie wiedzy związanej z projektowaniem systemów cyfrowego przetwarzania sygnałów na platformie programowej.
C-2Zdobycie wiedzy na temat podstaw analizy i syntezy sygnałów cyfrowych.
C-3Opanowanie podstawowych technik przetwarzania sygnałów w dziedzinie czasu i częstotliwości.
Treści programoweT-W-1Wprowadzenie do analogowego i cyfrowego przetwarzania sygnałów.
T-W-2Klasyfikacja i reprezentacje sygnałów.
T-W-3Proces konwersji analogowo-cyfrowej. Twierdzenie o próbkowaniu.
T-W-4Reprezentacja i zagadnienia analizy sygnałów w dziedzinie częstotliwości. Zagadnienie przecieku widmowego.
T-W-5Wprowadzenie do przekształceń transformujących. Własności transformaty Fouriera.
T-W-6Algorytmy i techniki wyznaczania splotu liniowego i cyklicznego, korelacji wzajemnej i autokorelacji.
T-W-7Systemy liniowe niezmienne w czasie, podstawy filtracji cyfrowej.
T-W-8Podstawy projektowania filtrów o skończonej odpowiedzi impulsowej (FIR). Właśności, metody projektowania.
T-W-9Podstawy projektowania filtrów o nieskończonej odpowiedzi impulsowej (IIR). Właśności, metody projektowania. Problem stabilności.
T-W-10Wprowadzenie do filtracji adaptacyjnej.
T-W-11Techniki analizy wielorozdzielczej.
T-W-12Metody rekonstrukcji sygnałów transmisyjnych.
T-W-13Transmisja cyfrowa i własności kanałów transmisyjnych.
T-W-14Modelowanie sygnałów transmisyjnych w kontekście kodowania źródłowego.
T-W-15Charakterystyka systemów DSP stosowanych w telekomunikacji.
Metody nauczaniaM-1Wykład informacyjny
Sposób ocenyS-1Ocena podsumowująca: Egzamin pisemny
Kryteria ocenyOcenaKryterium oceny
2,0nie spełnia wymogów na ocenę dostateczną
3,0potrafi rozróżnić sygnał analogowy od cyfrowego, zna zasadę konwersji analogowo-cyfrowej, zna pojęcie kwantyzacji, twierdzenie o próbkowaniu, potrafi określić wpływ reprezentacji widmowej sygnału na ograniczenia transmisyjne
3,5jak na ocenę dostateczną oraz zna właściwości transformaty Fouriera oraz pojęcie przecieku widmowego, potrafi wykazać celowość stosowania okien czasowych
4,0jak na ocenę 3,5 oraz dodatkowo zna właściwości i zastosowanie technik korelacyjnych, zna pojęcie splotu liniowego i jego interpretacji częstotliwościowej. Potrafi zdefiniować zastosowanie filtrów, własności filtrów FIR oraz IIR.
4,5jak na ocenę 4,0 oraz zna własności i zastosowania filtrów adaptacyjnych. Potrafi wskazać zastosowanie analizy wielorozdzielczej w przetwarzaniu sygnałów. Zna zasady rekonstrukcji sygnałów.
5,0jak na ocenę 4,5 oraz zna techniki służące do kompensacji wpływu charakterystyki kanału transmisyjnego na przesyłany sygnał. Jest w stanie podać możliwości realizacji systemów przetwarzania sygnałów z wykorzystaniem platform DSP.
PoleKODZnaczenie kodu
Zamierzone efekty kształceniaI_1A_O4/01_U01Umiejętność analizy systemów transmisyjnych o dużej przepływności w warstwie fizycznej. Projektowanie systemów cyfrowego przetwarzania sygnałów jednowymiarowych.
Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiówI_1A_U02potrafi aktywnie uczestniczyć w pracach projektowych zespołowych i indywidualnych
I_1A_U15potrafi wykorzystywać poznane metody, modele matematyczne oraz symulacje komputerowe do rozwiązywania prostych problemów inżynierskich
I_1A_U16ma umiejętność wykrywania związków i zależności w procesach zachodzących w systemach rzeczywistych i tworzenia modeli komputerowych
I_1A_U17potrafi ocenić przydatność rutynowych metod i narzędzi rozwiązania prostego zadania inżynierskiego, typowego dla reprezentowanej dyscypliny inżynierskiej oraz wybrać i zastosować właściwą metodę i narzędzia
Cel przedmiotuC-4Nabycie wiedzy związanej z projektowaniem systemów cyfrowego przetwarzania sygnałów na platformie programowej.
C-2Zdobycie wiedzy na temat podstaw analizy i syntezy sygnałów cyfrowych.
Treści programoweT-W-1Wprowadzenie do analogowego i cyfrowego przetwarzania sygnałów.
T-W-13Transmisja cyfrowa i własności kanałów transmisyjnych.
T-W-14Modelowanie sygnałów transmisyjnych w kontekście kodowania źródłowego.
T-W-15Charakterystyka systemów DSP stosowanych w telekomunikacji.
T-L-2Badania symulacyjne w środowisku MATLAB/Simulink dotyczące analizy częstotliwościowej sygnałów - wyznaczanie widma amplitudowego, fazowego, gęstości mocy oraz periodogramu
T-L-3Projektowanie cyfrowych filtrów FIR oraz IIR wybranymi metodami.
T-L-4Badania charakterystyk sygnałów z użyciem spectrogramów. Ekstrakcja informacji z sygnałów w dziedzinie czasu i częstotliwości.
T-L-5Symulacja warunków transmisyjnych poprzez realizację transmisji danych przez kanał transmisyjny o zmiennej charakterystyce.
T-L-1Badania symulacyjne w środowisku MATLAB/Simulink dotyczące badania twierdzenia o próbkowaniu i procesu konwersji analogowo-cyfrowej
Metody nauczaniaM-1Wykład informacyjny
M-2Ćwiczenia laboratoryjne
Sposób ocenyS-2Ocena formująca: Zaliczenie na podstawie oceny przeprowadzonych badań symulacyjnych układów cyfrowego przetwarzania sygnałów
Kryteria ocenyOcenaKryterium oceny
2,0nie spełnia wymogów na ocenę dostateczną
3,0potrafi zaprojektować i wykonać model symulacyjny służący do ilustracji procesu konwersji analogowo cyfrowej, potrafi wyjaśnić twierdzenie o próbkowaniu z wykorzystaniem reprezentacji częstotliwościowej
3,5jak na ocenę dostateczną oraz umie wyznaczać charakterystyki częstotliwościowe sygnałów, zbudować modele do weryfikacji twierdzeń związanych z transformatą Fouriera oraz wyznaczać odpowiedź impulsową układów LTI
4,0jak na ocenę 3,5 oraz potrafi wykonać model symulacyjny zaprojektowanego filtru FIR metodą okien czasowych
4,5jak na ocenę 4,0 oraz dodatkowo potrafi zbudować model filtru IIR z wykorzystaniem metody zer i biegunów. Potrafi przeprowadzać analizę własności sygnałów transmisyjnych.
5,0jak na ocenę 4,5 oraz potrafi zbudować model symulacyjny toru transmisyjnego z uwzględnieniem typowych zakłóceń.