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 nettverk og protokoller for slike nettverk. Hvordan bygge opp innebygde kommunikasjonsprotokoller ved bruk av OSI-modellen.  Strukturen til dagens internett og de mest brukte protokollene vil bli vektlagt. Studentene skal studere noen viktige teknikker; kryptering, feildeteksjon og korrigeringsteknikker, flow control teknikker (stop-and-wait, sliding windows) og contention metoder.
• Trådet og trådløse nettverk: denne delen gir en oversikt over trådet og trådløse nettverk og vanlige protokoller: UART, SPI, I2C, Ethernet, wifi, bluetooth og Zigbee.
• Implementering av kommunikasjonsprotokoller: denne delen dekker teknikker for å implementere kommunikasjonsprotokoller på innebygde systemer I tillegg til grunnleggende nettverksprogrammering (Client-Server).

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 samplingkvantisering, digitale formater for koding.
• Den andre delen inneholder temaer som: diskret fouriertransform (DFT), fast fouriertransform (FFT) algoritmer for å implementere DFT av signaler, filter design av finite impulse response (FIR) filtre, endring av samplingsrate (desimasjon og interpolasjon).

Generell studiekompetanse eller realkompetanse + Matematikk R1+R2 og Fysikk 1.

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 komplekse datanettverk, fordeler og ulemper med forskjellige overføringsmedier og overføringskapasitet i gitte overføringsmedier og forhold.
• Skille mellom forskjellige typer signaler brukt i nettverkene.
• Forstå teknikker for overføring av pakker i datanettverkene.
• Forstå prinsippene for feildeteksjon og korrigering.
• Forstå prinsippene for kryptering av data.
• 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 forskjellien 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.

Ferdigheter:

Studentene kan:

• Konvertere sampler av analoge signaler til binære bit.
• Beregne overføringskapasiteten til en gitt kanal.
• Tegne diagrammer som beskriver media access control teknikker.
• Utforme pseudo-kode for implementering av kommunikasjonsprotokoller for mikrokontrollere.
• 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, skissere og endre 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 (antall bit, kvantiseringsnivåer, SNR, kvantiseringsfeil) relatert til kvantiserings- og kodeprosesser 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, teknikker for å beholde dataintegritet. Studentene kan anvende kunnskaper fra emnet for å designe deres eget protokoller som tilfredsstiller deres egne krav og kunne implementere dem på mikrokontrollere.

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 kjenne 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

Studenter må levere obligatoriske oppgaver (antall oppgaver skal informeres i klasserommet). Studenter mister rett til slutteksamen for mangel på en av de obligatoriske oppgavene.

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 eksamen i dette emnet. Ved kontinuasjonseksamen så er det tilstrekkelig å ta ny eksamen kun i det delemnet man strøk i. Begge delemner må ha ståkarakter for å få karakter 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.