ITE1913 Digital signalbehandling og datanett - 10 stp

Teoretisk emne.

Emnet kan tas som enkeltemne. Gjelder ikke Y-vei.

Datanett

• Grunnleggende kunnskap om kommunikasjon: denne delen dekker strukturen i dagens datanettverk, og protokoller for slike datanett. OSI-modellen og de mest brukte TCP/IP protokollene som brukes på internett vil bli vektlagt. Om det fysiske laget vil studentene studere fysiske overføringsmedier slik som tvunnet parkabel, optisk fiber, og trådløs overføring. Studentene skal studere noen viktige teknikker som; signalkoding (NZI-L, NZI-I, AMI, Manchester, Different Manchester coding), feildeteksjon og korrigeringsteknikker, og flow control teknikker (stop-and-wait, sliding windows)
• Wide Area Networks: studentene skal studere teknologier og protokoller for wide area network, spesielt svitsjeteknikker.
• Local Area Networks: denne delen gir en oversikt over LAN nettverk og to dominerende teknologier: Ethernet LAN og trådløs LAN

DSP

• Studie av diskrete-tids/digitale signaler innhentet fra kontinuerlige-tids signaler. Den første delen av emnet vil omhandle følgende konsepter: diskrete-tids sekvenser, grunnleggende operatorer og grunnleggende sekvenser, diskrete systemer, egenskaper ved lineære tids-invariante (LTI) systemer, konvolusjon, fouriertransform, frekvensrespons, periodisk sampling, kvantisering, digitale formater for koding.
• Den andre delen inneholder anvendte teknikker som: diskret fouriertransform (DFT), fast fouriertransform (FFT) algoritmer for å implementere DFT av signaler, filterdesign av finite impulse response (FIR) filtre og infinite impulse response (IIR) filtre, og endring av samplingsrate (desimasjon og interpolasjon).

Generell studiekompetanse eller realkompetanse + Matematikk R1+R2 og Fysikk 1 eller 1-årig forkurs for ingeniører

Anbefalte forkunnskaper: Grunnleggende matematikk (IGR1600, IGR1601) og ITE1845 Kommunikasjonsteknikk

Søknadskode: 9391 - enkeltemner i ingeniørfag

Etter bestått emne skal studentene ha følgende læringsresultat:

Kunnskaper og forståelse:

Studentene kan:

• Forstå prinsippene for design av store og komplekse datanettverk, fordeler og ulemper med forskjellige overføringsmedier og overføringskapasitet i gitte overføringsmedier og forhold.
• Skille mellom forskjellige typer signaler brukt i nettverkene. I tillegg skal studentene kunne noen teknikker for digitalisering, slik som PCM og DM for å konvertere fra et analogt til et digitalt signal.
• Forstå teknikker for overføring av pakker i datanettverkene.
• Forstå prinsippene for linjekode og moduleringsteknikker.
• Forstå teknikker for krets og pakkesvitsjing: deres fordeler og ulemper.
• Strukturen og virkemåten for WAN og LAN nettverk.
• Forstå prinsippene og anvende teknikkene for analog til digital konvertering.
• Bruke og forstå operatorer, og analysere diskrete sekvenser og diskrete systemer.
• Studere og undersøke egenskapene til diskrete systemer, forstå LTI systemer og finne deres korresponderende impulsrespons.
• Forstå og analysere effekter av aliasing, vite hvilke hensyn som må tas ved periodisk sampling, sjekke Nyquist-kriteriet, og utføre endringer i samplingsrate ved bruk av desimasjon og interpolasjon.
• Forstå kvantiserings- og kodeprosesser for å få bit fra sampler. Forstå opphavet til kvantiseringsstøy og en forenklet versjon av dets statistiske modell.
• Forstå forskjellen mellom fouriertransform, diskret fouriertransform og fast fouriertransform, og forstå de viktigste egenskapene til disse transformasjonene.
• Forstå de grunnleggende teknikkene for filterdesign for FIR. Forstå prinsippene av de mest brukte metodene for FIR. Kjenne karakteristikkene for IIR filtre, og forskjellene mellom FIR og IIR.

Ferdigheter:

Studentene kan:

• Konvertere sampler av analoge signaler til binære bit.
• Beregne overføringskapasiteten til en gitt kanal.
• Tegne bølgeformer for signaler med forskjellige linjekodingsmetoder.
• Tegne bølgeformer for signaler med forskjellige modulasjonsordninger.
• Beskrive ramme/pakke-strukturen for en gitt protokoll for pakkeoverføring.
• Beregne frame check sequence for feildeteksjon og korreksjonsteknikker.
• Beregne det matematiske uttrykket for diskrete tidssekvenser, og skissere og bearbeide diskrete tidssekvenser ved bruk av grunnleggende operasjoner.
• Finne det generelle uttrykket og beregne utgangssekvensen fra diskrete systemer som en funksjon av inngangssekvensen.
• Beregne konvolusjonen av to sekvenser enten grafisk eller matematisk.
• Skissere digitale signaler i frekvensdomene (spektrum): beregne diskret fouriertransform (DFT) av et diskret-tids signal både på kartesisk (reell og imaginær del) og på polar form (magnitude and fase).
• Beregne parametre relatert til kvantiserings- og kodeprosesser (antall bit, kvantiseringsnivåer, SNR, kvantiseringsfeil) som karakteriserer et A/D system.

Kompetanse:

Studentene forstår strukturen av datanettverk, faktorene som begrenser kapasiteten til et gitt overføringsmedium, teknikkene som brukes for å garantere at informasjon blir korrekt levert til mottaker, og teknikker for å beholde dataintegritet. Studentene kan anvende kunnskaper fra emnet for å designe deres eget datanett som tilfredsstiller deres egne krav.

Studentene forstår prosessen for å generere digitale/diskrete-tids signaler (en sekvens av bits) fra analoge/kontinuerlige-tids signaler. Studentene forstår problemer som kan oppstå i de forskjellige stegene av denne prosessen, slik som aliasing på grunn av periodisk sampling og klipping ved kvantisering, og kjenner teknikker for å løse disse problemene. Studentene kan analysere og bearbeide signaler i både tids og frekvens domene ved bruk av forskjellige egenskaper og generelle metoder (fouriertransform).

Arbeidskrav

Datanett-del:

Studentene må levere obligatoriske oppgaver (antall oppgaver oppgis ved studiestart).

Eksamen og vurdering

Det gis bokstavkarakterer fra A-F, der F er ikke-bestått.

Det gis separate delkarakterer for deleksamenene, prosjekt og innleveringer underveis. Til slutt vil det gis en samlet karakter.

Vektingen av deleksamenene, prosjekt og innleveringer:

Datanett-del:

• Prosjekt- 25%
• Skriftlig eksamen- 25%

DSP-del:

• Innleveringer-15%
• Eksamen- 35%

Begge delemner må ha ståkarakter for å få karakter i emnet.

Ekstern deltagelse ved utforming av eksamensoppgaver og sensorveiledning.

Kontinasjons­eksamen

Det gis kontinuasjonsadgang for studenter som ikke har bestått siste ordinære arrangerte skriftlige eksamener i dette emnet. Dersom prosjektoppgave og innleveringer er bestått så er det tilstrekkelig å ta ny eksamen kun i det delemnet man strøk i. Det gis ikke kontinuasjonsadgang på prosjektet og innleveringene i emnet.

Eksamensdato er foreløpig og vil kunne bli endret. Endelig eksamensdato kunngjøres ved oppslag på det enkelte fakultet primo mai for vårsemesteret og primo november for høstsemesteret.