Μοντελοποίηση και Προσομοίωση Συστημάτων Επικοινωνιών

Μαθησιακά Αποτελέσματα

• Να παρέχει στους φοιτητές τις απαραίτητες γνώσεις στον τομέα των συστημάτων επικοινωνιών
• Να προσφέρει μία συνεκτική εισαγωγή στην γλώσσα Python και στις εφαρμογές της στην προσομοίωση συστημάτων
• Να παρέχει μία hands-on-approach στην χρήση τεχνικών αντικειμενοστραφούς προγραμματισμού για την μοντελοποίηση συστημάτων επικοινωνιών
• Να αναπτύξει εργαλεία για την σχεδίαση και αποτίμηση σύγχρονων συστημάτων επικοινωνιών

Περιεχόμενο Μαθήματος

Η γλώσσα Python. To περιβάλλον numpy, scipy και matplotlib. Μοντελοποίηση σημάτων. Υπολογισμός του φάσματος χρησιμοποιώντας τον μετασχηματισμό FFT. Ασύρματα και ενσύρματα κανάλια επικοινωνιών. Φασματική απόκριση. Μοντελοποίηση Monte Carlo. Σχήματα διαμόρφωσης και μοντελοποίηση τους. Διαμόρφωση πλάτους. Διαμόρφωση Φάσης. Διαμόρφωση QAM. Κωδικοποίηση πηγής. Κώδικες Gray. Μοντελοποίηση θορύβου πλάτους και φάσης. Διαλείψεις. Υπολογισμός πηλίκου σήματος προς θόρυβο. Συστήματα πολλαπλών φερουσών. Συστήματα MIMO. Υπολογισμός πιθανότητας σφάλματος συμβόλου και bit. Μέθοδοι κωδικοποίησης FEC. Απόδοση FEC.

1η εβδομάδα: Η γλώσσα Python: εγκατάσταση του spyder, οι βιβλιοθήκες numpy και matplotlib.
2η εβδομάδα: Βασικές πράξεις μεταξύ πινάκων του numpy. Οπτικοποίηση με το matplotlib.
3η εβδομάδα: Δημιουργία σημάτων: Ψηφιακά και αναλογικά σήματα. Δειγματοληψία. Τεχνικές δημιουργίας παλμών: τετραγωνικοί παλμοί, raised cosine, κτλ. Μοντελοποίηση DAC και ADC.
4η εβδομάδα: Υπολογισμός του φάσματος ενός σήματος. Ο μετασχηματισμός FFT. Φασματική απόκριση συστημάτων. Μοντελοποίηση φίλτρων.
5η εβδομάδα: Τυχαίες μεταβλητές. Συνάρτηση πυκνότητας πιθανότητας. Gaussian, Uniform και log normal κατανομή.
6η εβδομάδα: Τυχαία σήματα. Θόρυβος πλάτους. Θόρυβος φάσης.
7η εβδομάδα: Μοντελοποίηση ενσύρματων καναλιών. Απώλειες και διασπορά. Συχνοτική απόκριση ενσύρματων μέσων διάδοσης.
8η εβδομάδα: Μοντελοποίηση ασύρματων καναλιών. Φαινόμενα πολυ-διόδευσης. Διαλείψεις.
9η εβδομάδα: Διαμόρφωση πλάτους (pulse amplitude modulation). Κωδικοποίηση Gray. Υπολογισμός του SNR. Υπολογισμός της πιθανότητας σφάλματος συμβόλου και bit. Σύγκριση θεωρητικών και αριθμητικών αποτελεσμάτων.
10η εβδομάδα: Δυσδιάστατες διαμορφώσεις. Διαμόρφωση PSK. Διαμόρφωση QAM. Υπολογισμός του SNR. Αστερισμοί σχημάτων διαμόρφωσης. Υπολογισμός της πιθανότητας σφάλματος συμβόλου και bit. Σύγκριση θεωρητικών και αριθμητικών αποτελεσμάτων.
11η εβδομάδα: Συστήματα πολλαπλών φερουσών. Μέθοδοι clipping. Υπολογισμός EVM και πιθανότητας σφάλματος.
12η εβδομάδα: κώδικες διόρθωσης σφάλματος