Digital Communication Fundamentals Course | Credits: 3 OP

1. TIETOLIIKENNETEKNIIKKA II 521361AKURSSI DIGITAALISEN TIEDONSIIRRON PERUSTEISTATkT Kari KärkkäinenTietoliikennelaboratorio, huone TS439, 4. krs.kk@ee.oulu.fi, http://www.telecomlab.oulu.fi/~kk/ puh: 029 448 2848, GSM: 040 571 4761 vastaanottoaika maanantaisin klo 9.00−10.00 Kurssisivu:https://noppa.oulu.fi/noppa/kurssi/521361a/etusivu

2. Tietoliikennetekniikka II 521361A • Kurssin laajuus: 3 op., suoritus loppukokeella joulukuussa 2014 • Toteutus: • Opetus periodeilla 2.−3. • Luennot: • TI klo 10−12, TS101, ja KE klo 16-18, TS101 • Luennot alkupainotteisesti • Harjoitukset luennoitsijan pitämänä em. luentoaikoina: 1. harjoituksen ajankohta ilmoitetaan myöhemmin. • Ilmoittautuminen: sekä OPTIMA että WEBOODI (jotta LUKKARI toimii ja OPTIMA:n ilmoitukset saapuvat) • Oppimateriaali TTK-OPTIMA:ssa • Kurssiin liittyvät tiedotteet löytyvät aina NOPASTA: https://noppa.oulu.fi/noppa/kurssi/521361a/etusivu • Myös luennoilla informoidaan opetusaikamuutoksista, harjoitusten alkamisesta, jne..

3. Tietoliikennetekniikka II 521361A • Vaaditut esitiedot: • Signaalianalyysi. • Myös tietoliikennetekniikka I:n (analogisen tiedonsiirron perusteiden) -kurssista on hyötyä, mutta sen suoritus ei kuitenkaan ole välttämätön edellytys kurssin ymmärtämiseksi. • Kurssin tavoitteet: • Ainetasoinen peruskurssi digitaalisen siirtotekniikan teoreettisille opinnoille. • Esitetään tärkeimpien binääristen ja monitilaisten (M-tilaisten) amplitudin, vaiheen ja taajuuden modulointiin perustuvien digitaalisten tiedonsiirtomenetelmien periaatteet ja verrataan menetelmillä saavutettavia suorituskykyjä AWGN-kohinan vallitessa. • Myös kanavan kaistarajoituksen ja monitie-etenemisen vaikutusta tarkastellaan, sekä vastaanotintekniikoita häiriöiden eliminoimiseksi. • Lisäksi tarkastellaan informaatioteorian ja virheenkorjaavien koodien perusteita. • Luodaan perusta digit. siirtotekniikan jatkokursseille kandi ja DI-vaiheissa. • Jatkossa tulevia kanditason TIL-kursseja: • laajakaistaiset tietoliikennejärjestelmät, • tietoliikenteen simuloinnit ja työkalut, • tietoliikennetekniikan laboratoriotyöt

4. Tietoliikennetekniikka II 521361A DIPLOMITYÖ TÄYDENTÄVÄ MODUULI TÄYDENTÄVÄ MODUULI DI-opinnot 120 op. noin 2 v SYVENTÄVÄ MODUULI TÄYDENTÄVÄ MODUULI A B OPINTOSUUN. MODUULI OPINTOSUUNNALLE VALMISTAVAT OPINNOT & KANDITAATINTYÖ Kandi-opinnot 180 op. noin 3 v YHTEISET AINEOPINNOT TLT II kuuluu tänne YHTEISET PERUSOPINNOT A, B = valitse reiteistä toinen

5. Tietoliikennetekniikka II 521361A • Varsinainen kurssikirjallisuus: • R.E. Ziemer & W.H. Tranter: “Principles of Communications: Systems, Modulation and Noise”, 6. Painos, John Wiley & Sons, 736 s., 2010. • Käydään läpi: luku 4 (ss. 210-240), luku 8 (ss. 384-453), luku 9 (ss. 460-499, ss. 510-512, ss. 522-526, ss. 537-539, ss. 542-546), luku 10 (ss. 573-585), luku 11 (ss. 606-661) • Kirja löytyy pääkirjaston kurssikirjahyllystä. • Kalvojen kuvia on otettu mm. lähteistä: • B. Sklar: “Digital Communications ― Fundamentals and Applications”, 2. painos, Prentice Hall, 1079 s., 2001. Erityisen hyvä oheislukemisto. • S. Benedetto & E. Biglieri: “Principles of Digital Transmission with Wireless Applications”, Kluwer Academic Pub., 855 s., 1999. • Digitaalista siirtotekniikka käsitteleviä tutorial-artikkeleita on koottu artikkelipankkiin, joka löytyy osoitteesta (eivät kuulu kurssivaatimuksiin, mutta saattaa olla hyötyä DI-äopinnoissa ja työelämässä): http://www.telecomlab.oulu.fi/~kk/TLT2_tutoriaalit.html

6. Tietoliikennetekniikka II 521361A • Luentokalvoissa esiintyy oppikirjan ulkopuolista kutakin asiaa täydentävää ja syventavää materiaalia, joka ei kuulu varsinaisiin kurssivaatimuksiin, mutta jota kuitenkin kannattaa silmäillä. • Ylimääräiset täydentävät kalvot ─ erityisesti monet kuvat ─ syventävät opittavaa asiaa ja ovat hyödyllisiä, varsinkin jos esimerkiksi tietotekniikan koulutusohjelman opiskelijat eivät enää jatkossa aio suorittaa tietoliikenteen syventäviä opintoja DI-vaiheessa. • Ylimääräiset syventävät kalvot ovat merkitty kalvon otsikossa merkinnällä (S), eivätkä siis kuulu kurssivaatimuksiin!

7. Tietoliikennetekniikka II 521361A • Käsiteltäviä asiakokonaisuuksia: • Digitaalisen tiedonsiirtojärjestelmien peruslohkot ja luokittelu • Tiedonsiirtokanava, AWGN -kanava • Kantataajuisen (baseband) järjestelmän BEP • Optimaalinen sovitettu suodatin (matched filter) vastaanotin • Värillinen ei-valkoinen kohina • Amplitudinsiirtoavainnus (ASK) ja sen BEP • Vaiheensiirtoavainnus (PSK) ja BPSK sekä niiden BEP • Taajuudensiirtoavainnus (FSK) ja sen BEP • Differentiaalinen PSK (DPSK) ja sen BEP • Ortogonaaliset modulaatiomenetelmät, monikantoaaltomenetelmät • Modulaatiomenetelmien ominaisuuksien ja suorituskykyjen vertailu, vaihekoherenttiuden vaikutus suorituskykyyn • Kaistarajoitetut siirtokanavat, Nyquistin ja kohotetun kosinin pulssimuodot, monitie-eteneminen • Symbolien välinen keskinäisvaikutus ja häipyminen, kanavakorjaimet • Monitilaiset menetelmät (QPSK, OQPSK, MSK, MPSK, QAM, MFSK) • Hajaspektri-, CDMA-, ja solukkojärjestelmien perusteet

8. Tietoliikennetekniikka II 521361A • Käsiteltäviä asiakokonaisuuksia (jatkuu): • Informaatioteorian perusteet, informaation mitta, entropian käsite • Diskreetti siirtokanava, kanavamatriisi • Erilaiset entropian lajit, keskimääräinen siiretty informaatio • Siirtokanavan kapasiteetti • Shannonin 1. ja 2. teoreema • Lähteenkoodaus, Shannon-Fano ja Huffman -koodaukset • Shannon-Hartleyn laki • Tehorajoitetut vs. kaistarajoitetut siirtojärjestelmät • Virheenkorjaavan kanavakoodauksen perusteet: • Peruskäsitteitä, koodien luokittelu, koodisuhde, Hamming-paino ja –etäisyys • Purskevirheiden korjaus • Lineaariset lohkokoodit • Pariteetintarkistuskoodit • Toistokoodit • Hamming –koodit • Sykliset koodit • Konvoluutiokoodit ja Viterbi -algoritmi • Kanavakoodauksella saavutettava suorituskykyetu, koodausvahvistus