Sistemas de Comunicação

Fundamentos de análise matemática, incluindo bases de cálculo diferencial e integral.
Noções de estatística e de probailidades.
Noções de electrotecnia, circuitos eléctricos e medidas eléctricas.
Noções de lógica e sistemas digitais, representação e conversão entre bases.
Conceitos base de representação e processamento de sinais.

Motivação e apresentação dos temas nas aulas teóricas, incluindo pequenos exemplos práticos.
Resolução detalhada de exercícios teórico-práticos e exercícios de aplicação real nas aulas OT, incluindo mini-testes e exames anteriores, assim como exercícios a pedido dos alunos.
Uma componente de avaliação prática através de execução de trabalhos laboratoriais com relatório, incluindo a respetiva defesa individual.
Sugestão de elementos de estudo de qualidade disponíveis  na Internet, em especial no Youtube.

Objectivos:

O objectivo da unidade curricular de Introdução aos Sistemas de Comunicação é dotar os alunos de conhecimentos teóricos e práticos que lhes permitam compreender e aplicar os conceitos fundamentais associados aos sistemas de comunicação. Os conceitos teóricos, tecnologias e aplicações incluem os interfaces e ligações locais ponto-a-ponto assim como os sistemas de telecomunicações a longa distância, focando-se no nível físico das infraestruturas de suporte à ligações e redes locais, industriais e Internet. Especial atenção é dada às aplicações associadas às redes no âmbito do Projecto ITED.
 
Competências:

Compreender a representação da informação por sinais eléctricos. Compreender a representação dos sinais de informação no tempo e na frequência. Compreender a representação e implicações do ruído e da interferência em sistemas de comunicação.  Compreender os princípios da teoria da informação e os objectivos da codificação de fonte e de canal. Conhecer e compreender as diversas técnicas de transmissão em meios físicos de sinais em banda base. Compreender e calcular as limitações dos canais físicos à transmissão de sinais de informação. Compreender os princípios e a necessidade de utilização de técnicas de modulação. Conhecer e compreender as principais técnicas de modulação analógica e digital. Compreender a aplicação dos fenómenos da propagação às comunicações via rádio e por fibra óptica.  Capacidade para calcular e analisar comunicações analógicas e digitais simples sem e com ruído. Conhecer os principais tipos de interfaces eléctricos.  Compreender as vantagens e os princípios das redes de comunicação.

Exposição teórica:

Sinais e ruído.
Noções básicas de teoria da informação.
Codificação de fonte e de canal.
Meios físicos de transmissão.
Limitações dos canais físicos.
Largura de banda e capacidade.
Transmissão em banda base.
Técnicas de modulação analógicas.
Técnicas de modulação digitais.
Fundamentos de propagação.
Balanços de potência e aplicações.
Aplicações de balanços de potência às instalações de telecomunicações em edifícios (ITED).
Noções de Interfaces.
Noções de redes.
Noções básicas de Informação, Entropia, Redundância e Codificação.
Exemplos simplificados de sistemas de comunicação: rede telefónica fixa e móvel, radiodifusão rádio e DVB-T, feixes Hertzianos, comunicações via satélite, intefaces locais RS232, I2Ce  SPI, exemplos IoT (LoRa).

Trabalhos laboratoriais com avaliação:

Decomposição e síntese de sinais periódicos em Série de Fourier (manual e usando o Matlab);
Simulação e determinação experimental da função de transferência e largura de banda de um filtro;
Simulação e medição experimental de distorção linear e não linear em sistemas de comunicação (opcional);
Comunicação analógica com ruído térmico – cabos metálicos, fibras óticas, feixes hertzianos, ligações via satélite, redes WiFi e redes de sensores;
Simulação de modulação AM e FM (opcional);
Transmissão série  RS232 e/ou SPI e/ou I2C (opcional);

Exercícios teórico-práticos:

Introdução ao MatLab para processamento de sinais;
Classificação de sinais;
Representação fasorial, sinais de potência e Séries de Fourier;
Sinais de energia e Transformada de Fourier;
Transformada de Fourier, Função de Transferência e Filtros;
Balanços de potência e comunicação analógica;
Ruído térmico e comunicação analógica com ruído e sem ruído;
Noções de balanços de potência e ruído em comunicações digitais.

NAO

Recomendada:

– Carlson, B.A. – Communication Systems: An introduction to Signals and Noise in Electrical Communication, 4th Ed., McGraw-Hill, 2002.
– Haykin, Simon, An Introduction to Digital and Analog Communications, John Wiley & Sons, 1989.
– Forouzan, B.A. – Data Communications and Networking, 2nd Edition, 2000.
– Cópias de notas, transparências e slides apresentados nas aulas teóricas.
– Links youtube selecionados: sinais analógicos e digitais; sinais e sistemas; série de Fourier; balanços de potência e fórmula de Friis; interfaces RS232, RS485 e I2C; sensores inteligentes e IoT; tecnologias space Internet.
– http://www.anacom.pt

Complementar:

– Fontolliet, Pierre-Gerard – Telecommunication Systems, Addison Wesley, 1986.
– John Proakis, Contemporary Communication Systems Using MATLAB.
– B.P. Lathi , Modern Digital and Analog Communication Systems, Third Edition.
– Opeoluwa Tosin Eluwole, Nsima Udoh, Mike Ojo, Chibuzo Okoro and Akintayo Johnson Akinyoade, From 1G to 5G, What Next?,
IAENG International Journal of Computer Science, 45:3, IJCS_45_3_06, 28 August 2018
– Ovidiu Vermesan, Peter Friess (Editors), Digitising the Industry – Internet of Things – Connecting the Physical, Digital and Virtual Worlds.
David Hanes, IoT Fundamentals: Networking Technologies, Protocols and Use Cases for the Internet of Things, Cisco Press.