GUÍA DOCENTE

Radiación y Radiocomunicación

Grado enIngeniería en Tecnologías de Telecomunicación

Universidad de Alcalá

Curso Académico 2018/2019

4º Curso - 1er Cuatrimestre

GUÍA DOCENTE

Nombre de la asignatura: Radiación y Radiocomunicación

Código: 350037

Titulación en la que se imparte:Grado enIngeniería en Tecnologías de Telecomunicación

Departamento y Área de Conocimiento:Teoría de la Señal y Comunicaciones

Teoría de la señal y comunicaciones

Carácter: Optativa (Especialidad)

Créditos ECTS: 6

Curso y cuatrimestre: 4º Curso, 1er Cuatrimestre

Profesorado:David de la Mata Moya Judith Redoli Granados

Horario de Tutoría: david.mata@uah.es; judit.redoli@uah.es

Idioma en el que se imparte: Español/English friendly

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1a. PRESENTACIÓN

En la actual sociedad de la información, los usuarios de los servicios de comunicaciones (internet,telefonía, transmisión de datos multimedia) demandan cada vez más, el poder conectarse a la red enmovilidad. En este contexto, las comunicaciones vía radio cobran de nuevo suma importancia, pues sonlas únicas que permiten la libertad de movimiento del usuario, así como el acceso a la red desdelugares de difícil acceso.

La asignatura Radiación y Radiocomunicación introduce al estudiante en los conceptos básicos de lossistemas de radiocomunicación que utilizan como medio de transmisión la troposfera. Se estudiará elmodelado del canal de propagación y sus efectos sobre la planificación del sistema. Asimismo, seprofundizará en la planificación y análisis básico de radioenlaces y de sistemas de comunicaciones porsatélite.

Prerrequisitos y Recomendaciones

Con el objetivo de obtener el máximo rendimiento en la asignatura, es recomendable haber cursado laasignatura Propagación de Ondas y Comunicaciones Digitales.

1b. COURSE SUMMARY

Today, communications services users (internet, telephony, multimedia data transmission) demandnetwork access from anywhere more and more. No doubt, radiocommunications systems are thesolution for rural and less populated areas. Trunk radiolinks are also necessary in those places wherecabled trunk networks are not an option.

Radiation and Radicommunication course introduces the student to the basics of radio systems that usetroposphere as the transmission medium. The course starts with the comprehension of the basicparameters and way of working principles of antennas. Then the main propagation models for fixedradiolinks are introduced. Finally the course deals with the influence of noise and interferences, andavailability calculations. The course is oriented to a case study in which the students apply the learnedconcepts to the fixed systems in the real world.

Prerequisites and Recommendations:

It is recommended that you complete successfully the courses Wave propagation and DigitalCommunications before attending Radiation and Radiocommunication course.

2. COMPETENCIAS

Competencias básicas, generales y transversales.

Esta asignatura contribuye a adquirir las siguientes competencias básicas, generales y transversalesdefinidas en el apartado 3 del Anexo de la Orden CIN/352/2009:

TR2 - Conocimiento de materias básicas y tecnologías, que le capacite para el aprendizaje denuevos métodos y tecnologías, así como que le dote de una gran versatilidad para adaptarse anuevas situaciones.

TR3 - Capacidad de resolver problemas con iniciativa, toma de decisiones, creatividad, y decomunicar y transmitir conocimientos, habilidades y destrezas, comprendiendo la responsabilidadética y profesional de la actividad del Ingeniero Técnico de Telecomunicación.

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TR5 - Facilidad para el manejo de especificaciones, reglamentos y normas de obligadocumplimiento.

TR8 - Capacidad de trabajar en un grupo multidisciplinar y en un entorno multilingüe y decomunicar, tanto por escrito como de forma oral, conocimientos, procedimientos, resultados eideas relacionadas con las telecomunicaciones y la electrónica.

Competencias de Carácter Profesional

Esta asignatura proporciona la(s) siguiente(s) competencia(s) de carácter profesional definida(s) en elapartado 5 del Anexo de la Orden CIN/355/2009:

CST1 - Capacidad para construir, explotar y gestionar las redes, servicios, procesos y aplicacionesde telecomunicaciones, entendidas éstas como sistemas de captación, transporte, representación,procesado, almacenamiento, gestión y presentación de información multimedia, desde el punto devista de los sistemas de transmisión.

CST4 - Capacidad para la selección de circuitos, subsistemas y sistemas de radiofrecuencia,microondas, radiodifusión, radioenlaces y radiodeterminación.

CST5 - Capacidad para la selección de antenas, equipos y sistemas de transmisión, propagaciónde ondas guiadas y no guiadas, por medios electromagnéticos, de radiofrecuencia u ópticos y lacorrespondiente gestión del espacio radioeléctrico y asignación de frecuencias.

Resultados de aprendizaje

Al terminar con éxito esta asignatura/enseñanza, los estudiantes serán capaces de:

RA1. Clasificar los distintos tipos de antenas en función de sus parámetros básicos y su aplicacióna los diferentes servicios de radiocomunicación.

RA2. Calcular las pérdidas de propagación en un radioenlace según el modelo de espacio libre ysegún el modelo de dos rayos en tierra curva y las atenuaciones presentes en sistemas radio queoperan a distintas frecuencias.

RA3. Determinar la influencia de la orografía del terreno en un radioenlace.

RA4. Calcular la influencia del ruido y las interferencias cocanal en un sistema deradiocomunicación.

RA5. Maximizar la calidad de un radioenlace por satélite con compartición FDMA

RA6. Evaluar diferentes soluciones en el cálculo de alturas de un radioenlace con varios vanos y suinfluencia en la viabilidad del mismo para un equipo transceptor seleccionado de entre variasopciones propuestas.

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3. CONTENIDOS

Bloques de contenido Total de clases, créditosu horas

TEMA 1: PROPAGACIÓN POR ONDA DE ESPACIO.Modelo de dos rayos en tierra Esférica. Divergencia debida a la curvatura dela Tierra. Influencia de los diagramas de radiación de las antenas en lapropagación. Propagación por difracción en múltiples obstáculos.

4 horas

TEMA 2: ANTENAS EN LOS SISTEMAS DE RADIOCOMUNICACIÓNTipos de antenas en función de la banda de frecuencia. Parámetros yCaracterísticas de radiación.

4 horas

TEMA 3: MODELADO DE LA PROPAGACIÓN EN RADIOENLACESFIJOSModelos de propagación basados en el cálculo de la propagación enespacio libre y pérdidas adicionales. Atenuación debida a la lluvia.Atenuación debida a gases atmosféricos. Atenuación por vegetación.Modelado de la variabilidad de la señal con el tiempo. Margen debido adesvanecimientos.

6 horas

TEMA 4: INFLUENCIA DEL RUIDO Y LAS INTERFERENCIAS ENRADIOENLACESCálculo del ruido introducido en un radioenlace. Cálculo de la relaciónportadora ruido. Interferencias en radioenlaces. Clases de interferencias.Cálculo de la relación portadora interferencia.

4 horas

TEMA 5: ANÁLISIS DE RADIOENLACES TERRENALES YSATELITALESEstructura general de un radioenlace. Tipo de repetidores. Disposición deradiocanales. Planes de frecuencias. Técnicas de modulación. Calidad enradioenlaces digitales.Geometría del enlace por satélite. Técnicas de Acceso múltiple. Balance deenlace en sistemas simétricos y asimétricos. Estándar DVB-S2.

10 horas

Bloques de contenido Total de clases, créditosu horas

PRACTICA 1: Propagación en presencia de múltiples obstáculos 4 horas

PRÁCTICA 2: Parámetros de antenas 4 horas

PRÁCTICA 3: Cálculo de Coberturas en Servicios de RadiodifusiónAnalógicos y Digitales

6 horas

PRÁCTICA 4: Cálculo del punto de Trabajo Óptimo en Servicios deRadiocomunicación por Satélite con Acceso FDMA.

4 horas

CASO PRÁCTICO: Cálculo de las alturas de las antenas y análisis deradioenlaces formados por varios vanos usando información geográfica

10 horas

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4. METODOLOGÍAS DE ENSEÑANZA APRENDIZAJE.ACTIVIDADES FORMATIVAS

4.1. Distribución de créditos (especificar en horas)

Número de horas presenciales:28 horas en grupo grande28 horas de laboratorio en grupo pequeño2 horas de examen en grupo grande

Número de horas del trabajo propio delestudiante:

92 horas que incluyen:-Caso práctico-Prácticas de laboratorio-Asimilación de conceptos-Trabajo adicional en caso de no llevar a cabo la evaluacióncontinua

Total horas 150

4.2. Estrategias metodológicas, materiales y recursos didácticos

La metodología empleada en la asignatura incorpora estrategias de aprendizaje colaborativo. A lo largodel semestre, los profesores proponen una serie de actividades formativas (caso práctico, prácticas delaboratorio) que se traducirán en diferentes aportaciones de los estudiantes, algunos individuales, yotros colectivos.

La metodología de aprendizaje colaborativo por portafolios se articula a través de una serie deactividades formativas tanto grupales como individuales. Cada estudiante realizará todas las actividadesindividuales así como una actividad grupal a lo largo del curso (caso práctico). Al final del curso, losestudiantes dispondrán de una carpeta en el aula virtual donde se incluirá el material generado a lolargo de todo el curso.

Actividades en grupo:

Caso Práctico: se plantea un caso práctico que complementa y afianza la base teórica de laasignatura. Cada grupo de estudiantes debe resolver el caso práctico en equipo. La evaluación delmismo se llevará a cabo mediante una metodología de evaluación por compañeros implementadaa través de la herramienta CETPE. El caso práctico comprenderá varias fases bien diferenciadas.En primer lugar, cada grupo de estudiantes realiza el caso práctico en el laboratorio. En segundolugar se procede a la evaluación por compañeros del mismo, que se realiza en tres fases:

o Primera Fase: cada estudiante evalúa el trabajo de un compañero de otro grupo de trabajomediante una entrevista, justificando razonadamente la puntuación asignada. La nota que leasigna será comparada con la asignada por el profesor. Esa comparación genera una nota(nota calibración) que cuantifica la capacidad del estudiante para evaluar.

o Segunda Fase: el estudiante evaluado valora la evaluación recibida. La nota que él asignaserá comparada con la nota calibración del compañero evaluador. Dicha comparación genera lanota revisión.

o Tercera Fase: cada estudiante evalúa a sus compañeros de equipo

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Actividades individuales:

Prácticas de laboratorio: aunque en el laboratorio los estudiantes compartirán puesto delaboratorio, cada estudiante tendrá que defender en una presentación oral las memoriasentregadas.Pruebas parciales: a lo largo del curso se realizarán dos pruebas parciales. El objetivo de estaactividad es evaluar la correcta adquisición de los conceptos básicos. La primera prueba parcialserá relativa a los temas 1, 2 y 3. La segunda prueba se centrará en los temas 4 y 5

Formación de los grupos de trabajo:

Se define un grupo de trabajo como un grupo de tres o cuatro estudiantes que realizará las actividadesde portafolios que se les asignen a lo largo del curso en equipo. El número de estudiantes por cadagrupo se establecerá a principio de curso en función de los estudiantes matriculados, buscando uncompromiso entre el número de actividades planificadas y el número de estudiantes real.

Las plataformas y herramientas metodológicas docentes utilizadas para llevar a cabo las actividadesson:

Plataforma Blackboard (aula virtual): permite la construcción de los portafolios de manera fácil ysencilla, así como el aprendizaje colaborativo a través de los foros. Así mismo, todo el materialproporcionado por los profesores para la asignatura, junto con el elaborado por los estudiantes iráapareciendo progresivamente a lo largo del cuatrimestre. De esta forma, el estudiante es elementocentral y partícipe en el proceso de construcción de conocimiento llevado a cabo a lo largo del curso.

CETPE: es una herramienta web que permite implementar un sistema de evaluación por compañerosbasado en rúbricas. Por una parte, el estudiante evaluado debe exponer el trabajo realizado a uncompañero. El propio proceso le lleva a la necesidad de profundizar en todos los conceptos que debeexponer, para poder explicarlos con claridad. Por otra, a través de la evaluación de un compañero, elestudiante podrá evaluar el trabajo realizado por los otros grupos en aquellos puntos coincidentes entreambos. En esta aplicación del CETPE, los grupos de trabajo llevan a cabo diferentes partes del trabajoque luego deben poner en común y exponer de forma conjunta. El objetivo es que los estudiantes através de estos procesos de evaluación lleguen a una comprensión más profunda del caso práctico quehan llevado a cabo.

La metodología CETPE permite que los estudiantes, a través de la reflexión inducida por el propioproceso de evaluación, afiancen los conocimientos adquiridos en el caso práctico y desarrollen elrazonamiento crítico, la capacidad analítica y el trabajo en equipo.

5. EVALUACIÓN: Procedimientos, criterios de evaluación y calificación

Preferentemente se ofrecerá a los alumnos un sistema de evaluación continua que tenga característicasde evaluación formativa de manera que sirva de realimentación en el proceso de enseñanza-aprendizaje por parte del alumno.

5.1. PROCEDIMIENTOS

La evaluación debe estar inspirada en los criterios de evaluación continua (Normativa de Regulación delos Procesos de Enseñanza Aprendizaje, NRPEA, art 3). No obstante, respetando la normativa de laUniversidad de Alcalá se pone a disposición del alumno un proceso alternativo de evaluación final deacuerdo a la Normativa de Evaluación de los Aprendizajes (aprobada en Consejo de Gobierno de 24 demarzo de 2011 y modificada en Consejo de Gobierno de 5 de mayo de 2016) según lo indicado en suArtículo 10, los alumnos tendrán un plazo de quince días desde el inicio del curso para solicitar porescrito al Director de la Escuela Politécnica Superior su intención de acogerse al modelo de evaluaciónno continua aduciendo las razones que estimen convenientes. La evaluación del proceso de aprendizaje

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de todos los alumnos que no cursen solicitud al respecto o vean denegada la misma se realizará, pordefecto, de acuerdo al modelo de evaluación continua. El estudiante dispone de dos convocatorias parasuperar la asignatura, una ordinaria y otra extraordinaria.

Convocatoria ordinaria

Evaluación continua:

En el proceso de evaluación continua se evaluarán las actividades formativas que se han indicado en elapartado anterior.

En concreto, el estudiante deberá realizar a lo largo del curso y en los plazos establecidos lassiguientes actividades individuales, cuyo procedimiento de evaluación se indica para cada caso:

Dos pruebas de evaluación intermedia. La primera constará de problemas teórico-prácticosrelativos a los contenidos de los temas 1, 2 y 3. La segunda constará de problemas teórico-prácticos relativos a los contenidos de los temas 4 y 5.

Por otra parte, el estudiante tendrá que llevar a cabo las siguientes actividades grupales:

4 Prácticas de laboratorio: Se evaluarán al final del cuatrimestre. Cada grupo hará una brevepresentación de las prácticas, en la que participarán todos los miembros del grupo. Cada miembrodel grupo será evaluado individualmente en función de su exposición y de la respuesta a laspreguntas formuladas por los profesores.Un caso práctico: Se evaluará mediante la metodología CETPE de evaluación por compañerosdescrita en el apartado 4.2.

En este proceso, es fundamental mantener un seguimiento continuo del estudiante en todas lasactividades propuestas, así como su participación día a día en las actividades que se planteen en elaula, tanto en los grupos grandes, como en los grupos pequeños, a fin de evaluar el desarrolloprogresivo de las competencias objetivo de la asignatura. Por ello, se considera muy recomendable laasistencia a clase. Se considera asistencia a clase el asistir al 80% de las clases de grupo grande y al100% de las clases de grupo pequeño.

Evaluación final:

En caso de que el estudiante renuncie a la evaluación continua la evaluación se basará en lossiguientes conceptos:

4 Prácticas de laboratorio y un caso práctico: Se evaluarán mediante la entrega de las memoriascorrespondientes.Un trabajo adicional individual que se desarrollará sobre alguno de los contenidos de laasignatura, que permita evaluar las competencias de aprendizaje autónomo y de búsqueda debibliografía.Un examen final escrito relativo a los contenidos de todo el temario de la asignatura con preguntasteóricas y prácticas.

Los estudiantes que renuncian a la evaluación continua no tienen obligación de asistencia a las clases.La evaluación en convocatoria ordinaria, mediante examen final en lugar de evaluación continua, debesolicitarse según la normativa de la Escuela Politécnica Superior al respecto, mencionadaanteriormente.

Convocatoria extraordinaria

En la convocatoria extraordinaria los instrumentos y criterios de evaluación a emplear serán los mismosque en el caso de evaluación final para la convocatoria ordinaria.

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5.2. EVALUACIÓN

CRITERIOS DE EVALUACIÓN

Se utilizarán los siguientes criterios para la evaluación de la asignatura, relacionados con los resultadosdel aprendizaje:

CE1. El estudiante es capaz de definir los parámetros básicos de una antena, identificar distintostipos de antenas y asociarlos a los diferentes servicios de radiocomunicación.

CE2. El estudiante es capaz de determinar el modelo de propagación más apropiado al sistema deradiocomunicación en función de la longitud del enlace y la frecuencia del mismo.

CE3. El estudiante demuestra su capacidad para describir, caracterizar y seleccionar losdispositivos que forman parte de un sistema de radiocomunicación.

CE4. El estudiante es capaz de manejar los parámetros de calidad fidelidad y disponibilidad de unsistema de radiocomunicación y estimar el efecto de las perturbaciones no deseadas debidas alruido e interferencias.

CE5. El estudiante es capaz de analizar radioenlaces fijos terrenales y espaciales.

CE6. El estudiante es capaz de trabajar con normativas, especificaciones y recomendaciones anivel internacional relacionadas con los servicios inalámbricos.

CE7. El estudiante demostrará su capacidad para calcular la potencia de ruido a partir de losparámetros básicos de ruido de cualquier sistema receptor típico en radioenlaces conindependencia de la estructura concreta del mismo.

CE8. El estudiante es capaz de trabajar en grupo, en un entorno multilingüe y exponer susresultados de aprendizaje de manera escrita y oral.

INSTRUMENTOS DE EVALUACIÓN

Esta sección resume los instrumentos de calificación que serán aplicados a cada uno de los criterios deEvaluación.

Prácticas de laboratorio (PL): se llevarán a cabo en equipos formados por grupos reducidos deestudiantes. Se evaluarán al final del cuatrimestre, cada grupo hará una breve presentación de lasprácticas, en la que participarán todos los miembros del grupo. Cada miembro del grupo seráevaluado individualmente en función de su exposición y de la respuesta a las preguntasformuladas por los profesores. Todas las prácticas tendrán el mismo peso en la calificación.Pruebas de Evaluación Intermedia (PEI1-2): dos pruebas de evaluación individual. Las pruebasconstarán de problemas teórico-prácticos relativos a los contenidos de los temas 1-2-3 y 4-5respectivamente.Entrega asociada al caso práctico (E1): se realizará un caso práctico que se desarrollará engrupos reducidos de estudiantes. La metodológica CETPE permite, en sus diferentes fases, laevaluación grupal e individual tanto oral como escrita.Trabajo de la asignatura (E2): trabajo adicional individual orientado a los estudiantes que optenpor la evaluación final sobre alguno de los contenidos de la asignatura.Prueba de evaluación final (PEF): examen final escrito relativo a los contenidos de todo eltemario de la asignatura. Está subdividida en dos partes equivalentes a la PEI1 y a la PEI2. Todoslos estudiantes se tendrán que presentar a la PEI2 mientras que la parte equivalente a la PEI1será opcional para los estudiantes que sigan la evaluación continua y deseen subir nota.

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CRITERIOS DE CALIFICACIÓN

Convocatoria ordinaria: evaluación continua

CompetenciaResultado deAprendizaje

Criterio deEvaluación

Instrumento deevaluación

Peso en lacalificación

TR2, TR3, TR5, TR8,CST4, CST5

RA1-RA4CE1, CE4, CE6,CE7, CE8

PL1-4 25%

TR2, TR3, TR5, CST4,CST5

RA1,RA2, RA3CE1, CE2, CE3,CE8

PEI1 30%

TR2, TR3, TR5, TR8,CST1, CST4, CST5

RA2, RA3, RA4,RA6

CE1-CE8 E1 15%

TR2, TR3, TR5, CST1,CST4, CST5

RA4- RA6 CE1-CE8 PEI2 30%

La media de las calificaciones obtenidas en las dos pruebas parciales realizadas en la asignatura debeser como mínimo de 4 puntos, tanto si las pruebas se realizan durante el curso, como si se opta arealizarlas como parte de la prueba final para subir nota. En caso de no llegar a ese mínimo la nota finalserá la menor entre la media ponderada y 4 puntos.

Los estudiantes, según lo expuesto en el apartado de instrumentos de calificación, podrán volver aexaminarse para mejorar la nota en la prueba de evaluación PEI1. Esta nueva nota sólo será tenida encuenta si la calificación obtenida es superior a la obtenida durante el curso.

En la PEF el peso y valoración de los resultados de aprendizaje y los criterios de evaluación usadosaparecen reflejados en la siguiente tabla.

CompetenciaResultado deAprendizaje

Criterio deEvaluación

Instrumento deevaluación

Peso en lacalificación

TR2, TR3, TR5, CST1,CST4, CST5

RA1-RA6 CE1-CE8 PEF 30+30=60%

Si el estudiante no participa en el proceso de enseñanza aprendizaje según lo establecido en esta guíadocente en cuanto a asistencia, realización y entrega de actividades de aprendizaje y evaluación, seconsiderará no presentado en la convocatoria ordinaria. Se considerará como no presentado alestudiante que siguiendo el proceso de evaluación continua no haya entregado el 75% de las pruebas evaluables en el primer mes de la docencia de la asignatura.

Convocatoria ordinaria: evaluación final

En la convocatoria ordinaria–evaluación final, la relación entre los criterios, instrumentos y calificaciónes la siguiente:

CompetenciaResultado deAprendizaje

Criterio deEvaluación

Instrumento deevaluación

Peso en lacalificación

TR2, TR3, TR5, TR8,CST1, CST4

RA1-RA4CE1, CE4, CE6,CE7, CE8

PL 20%

TR2, TR3, TR5, CST1,CST4, CST5

RA2-RA6CE1, CE2, CE3,CE4, CE5

E2 10%

TR2, TR3, TR5, CST1,CST4, CST5

RA1-RA6 CE1- CE8 PEF 70%

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Convocatoria extraordinaria

En el caso de la convocatoria extraordinaria se mantendrán los mismos porcentajes que se hanestablecido en el caso de la evaluación mediante examen final, dando la opción de realizar un examende laboratorio o de mantener la nota obtenida en las prácticas de laboratorio (evaluación continua) o enel examen (evaluación final), según decisión del estudiante.

6. BIBLIOGRAFÍA

6.1. Bibliografía básica

Hernando Rábanos, José María. Transmisión por radio. Ed. Centro de Estudios Ramón Areces,Madrid, 1993.Freeman, R.L. Radio System Design for Telecommunications (1-100 GHz) John Wiley, 1987.Balanis, C. “Antenna Theory. Analysis and Design”.-John Wiley and Sons. Tercera Edición. 2005.Cardama, A.; Jofré, L.; Rius, J.M.; Romeu, J. y Blanch, S.- “Antenas”. Ediciones UPC. 1998.

6.2. Bibliografía complementaria

Krauss, J.D. “Antennas”. McGraw Hill Inc.1988.Stutzman W., Thiele G., “Antenna theory and design”.-John Wiley and Sons.1998.S.Shibuya. “A Basic Atlas of Radio-Wave Propagation”. Wiley&sonsBoithias, Lucien. Radiowave Propagation. McGraw-Hill, 1987.Townsend, A.A.R. Digital line-off-sigth radiolinks. Prentice-Hall, 1989.Greenstein, L.J.; Shafi, M. (ed.). Microwave digital radio. I.E.E.E. Press, 1988.Tri; Ha. Digital Satellite Communications. McGraw-Hill, 1990.Pratt; Bostian. Satellite communications. John Wiley, 1986.F.Ivanek. “Terrestrial Digital Microwave Communications”. Artech House, 1992.Robert M. Gagliardi; "Satellite Communications". Van Nostrand Reinhold, 1991.Gary D. Gordon, Walter L. Morgan; "Principles of communications satellites". Wiley Interscience.G. Maral, M. Bousquet; "Satellite communications systems". John Wiley & Sons, 1993Unión Internacional de Telecomunicaciones. Recomendaciones UIT-R. Sector deRadiocomunicaciones, Series: F, M, PI, PN, S, SF, SM, Ginebra 1997.Unión Internacional de Telecomunicaciones. Reglamento de Radiocomunicaciones. Ginebra,1998.Digital MW Radio Systems Performance Calculations and Network Planning. SiemensTelecomunicaciones. 1991

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TEACHING GUIDE

Radiation andRadiocommunication

Degree inTelecommunication Technologies Engineering

Universidad de Alcalá

Academic Year 2018/2019

4th Year - 1st Semester

TEACHING GUIDE

Course Name: Radiation and Radiocommunication

Code: 350037

Degree in: Telecommunication Technologies Engineering

Department and area:Teoría de la Señal y Comunicaciones

Signal Theory and Communications

Type: Optional (Specialized)

ECTS Credits: 6

Year and semester: 4th Year, 1st Semester

Teachers:David de la Mata Moya Judith Redoli Granados

Tutoring schedule: david.mata@uah.es; judit.redoli@uah.es

Language: Spanish/English friendly

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1. COURSE SUMMARY

Today, communications services users (internet, telephony, multimedia data transmission) demandnetwork access from anywhere more and more. No doubt, radiocommunications systems are thesolution for rural and less populated areas. Trunk radiolinks are also necessary in those places wherecabled trunk networks are not an option.

Radiation and Radiocommunication course introduces the student to the basics of radio systems thatuse troposphere as the transmission medium. The course starts with the comprehension of the basicparameters and way of working principles of antennas. Then the main propagation models for fixedradiolinks are introduced. Finally the course deals with the influence of noise and interferences, andavailability calculations. The course is oriented to a case study in which the students apply the learnedconcepts to the fixed systems in the real world.

Prerequisites and Recommendations:

It is recommended that you complete successfully the courses Wave propagation and DigitalCommunications before attending Radiation and Radiocommunication course.

2. SKILLS

Basic, Generic and Cross Curricular Skills.

This course contributes to acquire the following generic skills, which are defined in the Section 3 of theAnnex to the Orden CIN/352/2009:

en_TR2 - Knowledge of basic subjects and technologies that enables to learn new methods andtechnologies, as well as to provide versatility that allows adaptation to new situations.

en_TR3 - Aptitude to solve problems with initiative, decision making, creativity, and tocommunicate and to transmit knowledge, skills and workmanship, comprising the ethical andprofessional responsibility of the activity of the Technical Engineer of Telecommunication.

en_TR5 - Easy to handle specifications, regulations and mandatory standards.

en_TR8 - Capacity of working in a multidisciplinary and multilingual team and of communicating,both in spoken and written language, knowledge, procedures, results and ideas related totelecommunications and electronics.

Professional Skills

This course contributes to acquire the following professional skills, which are defined in the Section 5 ofthe Annex to the Orden CIN/352/2009:

en_CST1 - Ability to build, operate and manage telecommunications networks, services,processes and applications, understood as systems for capturing, transporting, representing,processing, storing, managing and presenting multimedia information, from the point of view oftransmission systems .

en_CST4 - Capacity for the selection of circuits, subsystems and systems of radiofrequency,microwaves, radio broadcasting, radio links and radiodetermination.

en_CST5 - Ability to select antennas, equipment and transmission systems, propagation of guidedand unguided waves, by electromagnetic means, radiofrequency or optical and the correspondingradioelectric space management and frequency assignment.

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Learning Outcomes

Upon successful completion of this course, students will display the following learning outcomes:

RA1. Classify the different types of antennas according to their basic parameters and theirapplication in different radiocommunication services.

RA2. Calculate the propagation losses in a radiolink according to free space model and curvedEarth two ray model including the additional frequency dependent attenuations present in radiosystems.

RA3. Determine the influence of Earth topography on a radio link

RA4. Calculate the influence of noise and co-channel interference in radio communication systems.

RA5. Maximize the quality of frequency division medium access satellite radiolinks

RA6. Evaluate different antenna height solutions for a radio link composed of several hops and itsinfluence on viability for one of several suggested transceivers.

3. CONTENTS

Contents Blocks Total number of hours

UNIT 1. SPACE WAVE PROPAGATION.Curved Earth Two-ray model. Divergence due to the curvature of the Earth.Influence of antenna radiation patterns on propagation. Propagation bydiffraction in multiple obstacles.

4 hours

UNIT 2. ANTENNAS IN RADIOCOMMUNICATION SYSTEMSTypes of antennas depending on the frequency band. Parameters andcharacteristics of radiation.

4 hours

UNIT 3. MODELING PROPAGATION IN FIXED RADIOLINKSPropagation models based on computing free space and additional excesspath losses. Attenuation due to rain. Attenuation due to atmospheric gases.Attenuation due to vegetation. Modeling the variability of the signal overtime. Margin due to fading.

6 hours

UNIT 4. INFLUENCE OF NOISE AND INTERFERENCES IN RADIOLINKSCalculation of noise power in radiocommunication systems. Calculation ofcarrier to noise ratio. Interference in radiolinks. Types of interference.Calculation of carrier to interference ratio.

4 hours

UNIT 5. ANALYSIS OF TERRESTRIAL AND SATELLITE RADIO LINKSGeneral structure of radiolinks. Types of repeaters. Radio frequency channelarrangements for fixed wireless systems. Band plans. Modulationtechniques. Quality in digital radiolinks.Satellite links structure. Multiple Access Techniques. Satellite link budget insymmetric and asymmetric systems. DVB-S2 standard.

10 hours

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Laboratory Contents Total number of hours

LAB EXERCISE 1. Propagation in presence of multiple obstacles. 4 hours

LAB EXERCISE 2. Antenna parameters 4 hours

LAB EXERCISE 3. Calculation of Coverages in Analog and DigitalBroadcasting Servic

6 hours

LAB EXERCISE 4. Calculation of the optimal work point in SatelliteRadiocommunication Services with FDMA Access

4 hours

CASE STUDY. Calculation of antenna heights and analysis of multi-hopradiolinks using geographic information

10 hours

4. TEACHING - LEARNING METHODOLOGIES.FORMATIVE ACTIVITIES.

4.1. Credits Distribution

Number of on-site hours:8 hours in large group28 lab hours in small group2 tests hours

Number of hours of student work: 92

Total hours 150

4.2. Methodological strategies, teaching materials and resources

The methodology used in this course incorporates collaborative learning strategies. During the semester,teachers propose a series of training activities (case study, practical laboratory) that will be translatedinto different contributions from students.Collaborative learning methodology using portfolios is articulated through a series of both group andindividual training activities. Through the semester, each student will carry out individual activities as wellas a group activity, the case study. At the end of the course, all the material generated by the studentswill be included in his personal folder within the virtual classroom.

Group activities:

Case Study complements and strengthens the theoretical basis of the subject. Each group ofstudents must solve the case study as a team. Co-evaluation will be carried out through a webapplication (CETPE) which implements a peer evaluation methodology. The case study willcomprise several well differentiated stages. In the first one, each group of students ellaborate thecase study in the laboratory. Secondly, the peer evaluation is carried out in three phases:

Phase 1. Each student assess the work of a classmate from another working group throughan interview. Each assessor student has to justify the assigned score. Then, this score iscompared with the one assigned by the teacher to the same student. Out of this comparisona mark is generated (calibration mark) that quantifies each student's ability to evaluate.Phase 2. The assessed student assesses the assessment received. The score they assignwill be compared with the calibration mark of the assessor student. This comparisongenerates the revision mark for each student.

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Phase 3. Each student evaluates his teammates.

Individual activities:

Laboratory exercises. Although the students work in groups in the laboratory , each student willhave to defend their lab reports in an oral presentation.Interim assessment tests. Two interim tests will be carried out throughout the course. The aim ofthis activity is to assess the students acquire basic concepts properly. First interim test will berelated to topics 1, 2 and 3. The second one will be focused on topics 4 and 5.

Working groups formation:

A working group is a group of three or four students that will carry out the portfolio activities assignedthroughout the course together. The number of students per group will be established at the beginningof the course depending on the students enrolled.

Online learning platforms and tools used to carry out the activities are the following:

Blackboard Virtual Classroom allows the construction of portfolios in an easy and simple way, as wellas collaborative learning through blogs, forums, documents sharing. Likewise, all the material providedby the teachers for the semester together with those materials from the students will be published gradually. In this way, the student participates in the knowledge construction process carried outthroughout the course and becomes the central core of it.

CETPE is a web app focused on implementing a peer assessment process based on rubrics. Eachassessed student must present their final report of their case study to a peer assessor. The processitself leads to the need of deepening in the underlying concepts in order to be able to explain all theirwork and conclusions neatly and clearly. On the other hand, through the assessment of a peer fromother working group, each student will be able to compare their work with others and reach broaderconclusions. In addition, they also gain a deeper understanding of the different approaches to thesolving of the case study.

CETPE methodology allows consolidation of the knowledge acquired in the case study as well asdevelopment of critical reasoning, analytical capacity and teamwork through reflection induced by theirown assessment process.

5. ASSESSMENT: procedures, evaluation and grading criteria

Preferably, students will be offered a continuous assessment model that has characteristics of formativeassessment in a way that serves as feedback in the teaching-learning process.

5.1. PROCEDURES

The evaluation must be inspired by the criteria of continuous evaluation (Regulations for the Regulationof Teaching Learning Processes, NRPEA, art 3). However, in compliance with the regulations of theUniversity of Alcalá, an alternative process of final evaluation is made available to the student inaccordance with the Regulations for the Evaluation of Apprenticeships (approved by the GoverningCouncil on March 24, 2011 and modified in the Board of Directors). Government of May 5, 2016) asindicated in Article 10, students will have a period of fifteen days from the start of the course to requestin writing to the Director of the Polytechnic School their intention to take the non-continuous evaluationmodel adducing the reasons that they deem convenient. The evaluation of the learning process of allstudents who do not apply for it or are denied it will be done, by default, according to the continuousassessment model. The student has two calls to pass the subject, one ordinary and one extraordinary.

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Ordinary Call

Continous Assessment:

The student continuos work will be assessed as follows:

Two interim assessment tests. First interim test will consist of theoretical-practical exercises relatedto topics 1, 2 and 3. The second one will consist of theoretical-practical exercises related to topics4 and 5.

4 Laboratory exercises: The assessment proccess will be held at the end of the semester. Eachgroup will make a brief presentation of the lab exercises, in which all group membersmust participate. Every memberof the group will be assessed individually according to their presentation and their answers to theprofessor's questions.

Case study: CETPE peer co-evaluation methodology, described in section 4.2., will be used. Thefinal mark will be a combination of the mark assigned by the teacher and other three marks, fruit ofthe peer evaluation proccess.

In this learnng process, it is essential to keep an ongoing monitoring of the student in all suggestedactivities, as well as their daily involvement both in the classroom and in the laboratory to assess thegradual developmentof their competences. Therefore, it is considered highly recommended class attendance. Attending classis attending 80% of large group classes and 100% of small group classes.

Assessment through final exam:

In case the student renounces continuous assessment, they will be assessed as follows:

4 Laboratory exercises and case study: The students will be assessed through their final reportsfor the 4 lab exercises and the case study, which will be delivered at the end of the semester.An additional individual work focused on some selected contents in order to assess their abilityfor autonomous learning and literature searching.A written final test focused on both practical and theoretical aspects of the subject

Students who are granted with non-continuous assessment have no obligation to attend classes.

Extraordinary Call

The procedure will be the same as the one described for assessment through final exam in the ordinarycall.

5.2. EVALUATION

EVALUATION CRITERIA

Evaluation criteria measure the level of competence the students have acquired. For that purpose, thefollowing are defined:

CE1. The student is able to define the basic parameters of an antenna, identify differenttypes of antennas and associate them with the different radio communication services.

CE2. The student is able to determine the most appropriate propagation model to a radiocommunication system depending on the length of the link and its frequency.

CE3. The student demonstrates his ability to describe, characterise and select the devices that arepart of a radio communication system.

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CE4. The student is able to manage fidelity quality and availability parameters of radiocommunication systems as well as estimating the effect of undesirable disturbances due to noiseand interference.

CE5 The student is able to analyze fixed terrestrial and spatial radio links.

CE6. The student is able to work with international regulations, specifications and recommendationsrelated to wireless services.

CE7. The student will demonstrate his ability to calculate the noise power drawn from the basicnoise parameters of any typical radio link receiver system with independence of its specific structure.

CE8. The student is able to work in a group, in a multilingual environment. presenting their learningoutcomes orally and in writing.

GRADING TOOLS

The work of the student is graded according to the assessment criteria defined above. For that purposethe following grading tools are used:

1. Ordinary call. Continuous assessment:Laboratory exercise (PL1-4): Each group will make a brief presentation of the labexercises, in which all group members must participate. Every member of the group will beassessed individually according to their presentation and their answers to the professor'squestions. All exercises will have the same weight in the grading.Interim Assessment Tests (PEI1-2): Both interim test will consist of theoretical-practicalexercises related to topics 1, 2 and 3 and topics 4 and 5 respectively.Delivery associated to case study (E1): Final mark will be a combination of the markassigned by the teacher and other three marks related to Phase 1, phase 2 and phase 3 ofCETPE methodology.Final evaluation test (PEF): written final exam related to the contents of the whole subjectsyllabus. It is subdivided into two parts equivalent to PEP1 and PEP2. All students will berequired to do PEP2 while the equivalent portion of PEP1 will be optional for students whofollow the continuous assessment and wish to upgrade their mark in PEP1.

2. Extraordinary Call. Final assessment:Laboratory exercise (PL): final reports for the 4 lab exercises.Delivery associated to case study (E1). Mark assigned to the report as student won'tparticipate in co-evaluation process.Additional individual work (E2). A report will be delivered at the end of the semesterFinal evaluation test (PEF): written final exam related to the contents of the whole subjectsyllabus.

GRADING CRITERIA

In ordinary call-continuous assessment the relationship between skills, learning outcomes, criteria andevaluation instruments is as follows.

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SkillLearningOutcomes

Evaluation criteriaGradingTool

Contribution to thefinal mark

TR2, TR3, TR5, TR8, CST4,CST5

RA1-RA4CE1, CE4, CE6,CE7, CE8

PL1-4 25%

TR2, TR3, TR5, CST4, CST5 RA1,RA2, RA3CE1, CE2, CE3,CE8

PEI1 30%

TR2, TR3, TR5, TR8, CST1,CST4, CST5

RA2, RA3,RA4, RA6

CE1-CE8 E1 15%

TR2, TR3, TR5, CST1, CST4,CST5

RA4-RA6 CE1-CE8 PEI2 30%

The point average obtained in the two interim tests must be at least 4 points, no matter if the tests aredone during the course, or as part of the final test in order to upgrade a mark. If this minimum is notreached, the final grade will be the lowest between the weighted average and 4 points.

It's possible for students, as described in section GRADING TOOLS, take a new test at the end of thecourse, in order to upgrade their marks on PEP1 interim test. The new mark will only be taken intoaccount if it is higher than the previous one.

Weight and assessment of learning outcomes and evaluation criteria in the final test (PEF) are shown inthe following table.

SkillLearningOutcomes

Evaluationcriteria

GradingTool

Contribution to the finalmark

TR2, TR3, TR5, CST1,CST4,CST5

RA1-RA6 CE1-CE8 PEF 30+30=60%

Students will be considered as not showing up in the ordinary call if they do not participate in theteaching-learning process as it is established in this teaching guide in terms of assistance, completionand delivery of learning and assessment activities. Students not submitting 75% of the assessableactivities within the first month of continuous assessment process will be also considered as they havenot shown up in the ordinary call.

In the ordinary call-final evaluation, the relationship between the competences, learning outcomes,criteria and evaluation instruments is as follows.

SkillLearningOutcomes

Evaluation criteriaGradingTool

Contribution to thefinal mark

TR2, TR3, TR5, TR8,CST1, CST4

RA1-RA4CE1, CE4, CE6,CE7, CE8

PL 20%

TR2, TR3, TR5, CST1,CST4, CST5

RA2-RA6CE1, CE2, CE3,CE4, CE5

E2 10%

TR2, TR3, TR5, CST1,CST4, CST5

RA1-RA6 CE1-CE8 PEF 70%

Extraordinary call

The same percentages established for the evaluation through final exam will be applied forthe extraordinary call. In this case, the student will have the choice of doing a lab test or keeping themark obtained in the ordinary call.

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6. BIBLIOGRAPHY

6.1. Basic Bibliography

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