RADIACION Y RADIOCOMUNICACION

Grado en Ingeniería de Sistemas de Telecomunicación

Universidad de Alcalá

Curso Académico 2018/2019

3er Curso – 2ºCuatrimestre (GIST)

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GUÍA DOCENTE

Nombre de la asignatura: Radiación y Radiocomunicación

Código: 390002 GIST

Titulación en la que se imparte:

Grado en Ingeniería de Sistemas de Telecomunicación

Departamento y Área de Conocimiento:

Teoría de la Señal y Comunicaciones

Carácter: Obligatoria (IST)

Créditos ECTS: 6

Curso y cuatrimestre: 3er curso, 2º cuatrimestre (IST)

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

1. 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 en movilidad. En este contexto, las comunicaciones vía radio cobran de nuevo suma importancia, pues son las únicas que permiten la libertad de movimiento del usuario, así como el acceso a la red desde lugares de difícil acceso. La asignatura Radiación y Radiocomunicación introduce al alumno en los conceptos básicos de los sistemas de radiocomunicación que utilizan como medio de transmisión la troposfera. Se estudiará el modelado del canal de propagación y sus efectos sobre la planificación del sistema. Asimismo, se profundizará en la planificación y análisis básico de radioenlaces y de sistemas de comunicaciones por satélite. Prerrequisitos y Recomendaciones: Con el objetivo de obtener el máximo rendimiento en la asignatura, es recomendable haber cursado la asignatura Propagación de Ondas y Comunicaciones Digitales.

1b. COURSE SUMMARY

Today, communications services users (internet, telephony, multimedia data transmission) demand network access from anywhere more and more. No doubt, radiocommunications systems are the solution for rural and less populated areas. Trunk radiolinks are also necessary in those places where cabled trunk networks are not an option. Radiation and Radiocommunication course introduces the student to the basics of radio systems that use troposphere as the transmission medium. The course starts

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with the comprehension of the basic parameters and way of working principles of antennas. Then the main propagation models for fixed radiolinks are introduced. Finally the course deals with the influence of noise and interferences, and availability calculations. The course is oriented to a case study in which the students apply the learned concepts to the fixed systems in the real world. Prerequisites and Recommendations: It is recommended that you complete successfully the courses Wave propagation and Digital Communications before attending Radiation and Radiocommunication course.

2. COMPETENCIAS

Esta asignatura contribuye a adquirir las siguientes competencias genéricas definidas 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 de nuevos métodos y tecnologías, así como que le dote de una gran versatilidad para adaptarse a nuevas situaciones.

TR3: Capacidad de resolver problemas con iniciativa, toma de decisiones, creatividad, y de comunicar y transmitir conocimientos, habilidades y destrezas, comprendiendo la responsabilidad ética y profesional de la actividad del Ingeniero Técnico de Telecomunicación.

TR5: Facilidad para el manejo de especificaciones, reglamentos y normas de obligado cumplimiento.

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

Esta asignatura contribuye a adquirir las siguientes competencias de carácter profesional, definidas en el Apartado 5 del Anexo de la Orden CIN/352/2009.

CST1: Capacidad para construir, explotar y gestionar las redes, servicios, procesos y aplicaciones de telecomunicaciones, entendidas éstas como sistemas de captación, transporte, representación, procesado, almacenamiento, gestión y presentación de información multimedia, desde el punto de vista 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, propagación de ondas guiadas y no guiadas, por medios electromagnéticos, de radiofrecuencia u ópticos y la correspondiente gestión del espacio radioeléctrico y asignación de frecuencias.

Al terminar con éxito esta asignatura, los estudiantes mostrarán los siguientes resultados de aprendizaje:

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

RA2: Calcular las pérdidas de propagación en un radioenlace según el modelo de espacio libre y según el modelo de dos rayos en tierra curva y las atenuaciones presentes en sistemas radio que operan 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 de radiocomunicación.

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 su influencia en la viabilidad del mismo para un equipo transceptor seleccionado de entre varias opciones propuestas.

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3. CONTENIDOS

Bloques de contenido Total de clases, créditos u horas

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

4 horas

TEMA 2: ANTENAS EN LOS SISTEMAS DE RADIOCOMUNICACIÓN Tipos de antenas en función de la banda de frecuencia. Parámetros y Características de radiación. .

4 horas

TEMA 3: MODELADO DE LA PROPAGACION EN RADIOENLACES FIJOS Modelos de propagación basados en el cálculo de la propagación en espacio 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 a desvanecimientos.

6 horas

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

4 horas

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

10 horas

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Bloques de contenido de laboratorio Total de clases, créditos u 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 Radiodifusión Analógicos y Digitales

6 horas

PRÁCTICA 4: Cálculo del punto de trabajo óptimo en Servicios de Radiocomunicación por Satélite con Acceso FDMA.

4 horas

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

10 horas

4. METODOLOGÍAS DE ENSEÑANZA-APRENDIZAJE.-ACTIVIDADES FORMATIVAS

La metodología empleada en la asignatura está centrada en el aprendizaje colaborativo por portafolios a través del aula virtual. A lo largo del semestre, los profesores proponen una serie de actividades formativas (el caso práctico s, y una o dos actividades de portafolios entre las propuestas) que se traducirán en diferentes trabajos y aportaciones de los alumnos, algunos individuales, y otros colectivos. A lo largo del semestre se irá generando una carpeta llamada “Portafolios” que se alimentará de los resultados del trabajo de los alumnos relativo al caso práctico y a las actividades de cada tema de la asignatura. Esta carpeta se constituirá, finalmente, como una recopilación de todo lo trabajado a lo largo del curso. Asimismo, los profesores de la asignatura llevan a cabo un seguimiento de los diferentes trabajos tanto grupales como individuales de cada uno de los alumnos. El alumno puede consultar a lo largo del curso su desempeño en las actividades que ha llevado a cabo hasta el momento en el aula virtual. A fin de implementar esta metodología global se llevan a cabo distintas actividades formativas y se utilizan varias herramientas docentes que se detallan en el apartado 4.2.

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4.1. Distribución de créditos (especificar en horas)

Número de horas presenciales:

28 horas en grupo grande 28 horas de laboratorio en grupo pequeño 2 horas de examen en grupo grande

Número de horas del trabajo propio del estudiante:

92 horas que incluyen: - Actividades de portafolio (Entregas de problemas,….) - Caso práctico - Prácticas de laboratorio -Asimilación de conceptos

Total horas 150 horas

4.2. Estrategias metodológicas, materiales y recursos didácticos

La metodología de aprendizaje colaborativo por portafolios se articula a través de una serie de actividades formativas tanto grupales como individuales. Cada alumno realizará todas las actividades individuales así como varias actividades grupales a lo largo del curso (el caso práctico y una o dos actividades de portafolios entre las propuestas). Una vez que se conozca el número de alumnos matriculados, se configurarán las actividades de portafolios para evaluar las competencias asociadas al trabajo en equipo. El plan de trabajo se les facilitará a los alumnos en la presentación de la asignatura. Al final del curso, los alumnos dispondrán de una carpeta en el aula virtual donde se incluirá el material generado a lo largo de todo el curso. Actividades en grupo:

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

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

o Segunda Fase: El alumno evaluado valora la evaluación recibida. La nota que él asigna será comparada con la nota calibración del compañero evaluador. Dicha comparación genera la nota revisión.

o Tercera Fase: Cada alumno evalúa a sus compañeros de equipo

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Actividades de portafolios: Consisten en actividades grupales de dinamización que se asignarán en función del número de alumnos matriculados cada año. Como ejemplo de este tipo de actividades se plantean:

Entrega de problemas Dinamización de foros de aprendizaje colaborativo. Desarrollo de una Wiki que refleje las conclusiones que se vayan

obteniendo a lo largo del curso.

Actividades individuales:

Prácticas de laboratorio: Aunque en el laboratorio los alumnos compartirán puesto de laboratorio, cada alumno tendrá que defender en una presentación oral las memorias entregadas.

Pruebas parciales: A lo largo del curso se realizarán dos pruebas parciales. El objetivo de esta actividad es evaluar la correcta adquisición de los conceptos básicos. La primera prueba parcial será 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 alumnos que realizará las actividades de portafolios que se les asignen a lo largo del curso en equipo. El número de alumnos por cada grupo se establecerá a principio de curso en función de los alumnos matriculados, buscando un compromiso entre el número de actividades planificadas y el número de alumnos real. Las plataformas y herramientas metodológicas docentes utilizadas para llevar a cabo las actividades son: Plataforma Blackboard (aula virtual): permite la construcción de los portafolios de manera fácil y sencilla, así como el aprendizaje colaborativo a través de los foros. Así mismo, todo el material proporcionado por los profesores para la asignatura, junto con el elaborado por los alumnos irá apareciendo progresivamente a lo largo del cuatrimestre. De esta forma, el alumno es elemento central y partícipe en el proceso de construcción de conocimiento llevado a cabo a lo lardo del curso. CETPE: es una herramienta web que permite implementar un sistema de evaluación por compañeros basado en rúbricas. Por una parte, el alumno evaluado debe exponer el trabajo realizado a un compañero. El propio proceso le lleva a la necesidad de profundizar en todos los conceptos que debe exponer, para poder explicarlos con claridad. Por otra, a través de la evaluación de un compañero, el alumno podrá comparar el trabajo realizado en su grupo con el de otro grupo, aprendiendo de los distintos enfoques que necesariamente surgirán a la hora de abordar unos casos que no tienen una única solución. El objetivo es que los alumnos a través de estos procesos de evaluación lleguen a una comprensión más profunda del caso práctico que han llevado a cabo. La metodología CETPE permite que los alumnos, a través de la reflexión inducida por el propio proceso de evaluación, afiancen los conocimientos adquiridos en el caso

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práctico y desarrollen el razonamiento crítico, la capacidad analítica y el trabajo en equipo.

5. EVALUACIÓN: Procedimientos, criterios de evaluación y de

calificación1

PROCEDIMIENTOS: La evaluación de los alumnos se llevará a cabo mediante dos procedimientos:

Evaluación continua

Evaluación final.

Para acogerse a la evaluación final, el estudiante tendrá que solicitarlo por escrito al decano o director de centro en las dos primeras semanas de impartición de la asignatura, explicando las razones que le impiden seguir el sistema de evaluación continua. En el caso de aquellos estudiantes que por razones justificadas no tengan formalizada su matrícula en la fecha de inicio del curso o del periodo de impartición de la asignatura, el plazo indicado comenzará a computar desde su incorporación a la titulación. El decano o director de centro deberá valorar las circunstancias alegadas por el estudiante y tomar una decisión motivada. Transcurridos 15 días hábiles sin que el estudiante haya recibido respuesta expresa por escrito a su solicitud, se entenderá que ha sido estimada

Convocatoria Ordinaria:

Evaluación Continua

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

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

Dos pruebas de evaluación intermedia. La primera constará de problemas teórico-prácticos relativos 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.

1 Es importante señalar los procedimientos de evaluación: por ejemplo

evaluación continua, final, autoevaluación, co-evaluación. Instrumentos y

evidencias: trabajos, actividades. Criterios o indicadores que se van a

valorar en relación a las competencias: dominio de conocimientos

conceptuales, aplicación, transferencia conocimientos. Para el sistema de

calificación hay que recordar la Normativa del Consejo de Gobierno del 5 de

Mayo de 2016: el peso de la prueba final no podrá tener una ponderación superior al cuarenta por ciento, en el conjunto de la calificación.

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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 breve presentación de las prácticas, en la que participarán todos los miembros del grupo. Cada miembro del grupo será evaluado individualmente en función de su exposición y de la respuesta a las preguntas formuladas por los profesores.

Un caso práctico: Se evaluará mediante la metodología CETPE de evaluación por compañeros descrita en el apartado 4.2.

Las actividades de portafolios asignadas por los profesores a cada grupo de trabajo.

En este proceso, es fundamental mantener un seguimiento continuo del alumno en todas las actividades propuestas, así como su participación día a día en las actividades que se planteen en el aula, tanto en los grupos grandes, como en los grupos pequeños, a fin de evaluar el desarrollo progresivo de las competencias objetivo de la asignatura. Por ello, se considera muy recomendable la asistencia a clase. Se considera asistencia a clase el asistir al 80% de las clases de grupo grande y al 100% de las clases de grupo pequeño.

Evaluación Final En caso de que el alumno renuncie a la evaluación continua la evaluación se basará en los siguientes conceptos:

4 Prácticas de laboratorio y un caso práctico: Se evaluarán mediante la entrega de las memorias correspondientes.

Un trabajo adicional individual que se desarrollará sobre alguno de los contenidos de la asignatura, que permita evaluar las competencias de aprendizaje autónomo y de búsqueda de bibliografía.

Un examen final escrito relativo a los contenidos de todo el temario de la asignatura con preguntas teóricas y prácticas.

Los alumnos 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, debe solicitarse según la normativa de la Escuela Politécnica Superior al respecto, mencionada anteriormente.

Convocatoria Extraordinaria:

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

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CRITERIOS DE EVALUACIÓN:

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

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

CE3. El alumno demuestra su capacidad para describir, caracterizar y seleccionar los dispositivos que forman parte de un sistema de radiocomunicación

CE4. El alumno es capaz de manejar los parámetros de calidad fidelidad y disponibilidad de un sistema de radiocomunicación y estimar el efecto de las perturbaciones no deseadas debidas al ruido e interferencias

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

CE6: El alumno es capaz de trabajar con normativas, especificaciones y recomendaciones a nivel internacional relacionadas con los servicios inalámbricos.

CE7: El alumno demostrará su capacidad para calcular la potencia de ruido a partir de los parámetros básicos de ruido de cualquier sistema receptor típico en radioenlaces con independencia de la estructura concreta del mismo.

CE8: El alumno es capaz de trabajar en grupo, en un entorno multilingüe y exponer sus resultados de aprendizaje de manera escrita y oral.

INSTRUMENTOS DE CALIFICACIÓN:

Esta sección detalla los instrumentos de evaluación que serán aplicados a los criterios

de Evaluación:

Prácticas de laboratorio (PL): Se llevarán a cabo en equipos formados por grupos reducidos de estudiantes. Se evaluarán al final del cuatrimestre, cada grupo hará una breve presentación de las prácticas, en la que participarán todos los miembros del grupo. Cada miembro del grupo será evaluado individualmente en función de su exposición y de la respuesta a las preguntas formuladas por los profesores.

Pruebas de Evaluación Parcial (PEP1-2): Dos pruebas de evaluación individual. Las pruebas constarán de problemas teórico-prácticos relativos a los contenidos de los temas 1-2-3 y 4-5 respectivamente.

Entrega asociada al caso práctico (E1): Se realizará un caso práctico que se desarrollará en grupos reducidos de alumnos. La metodológica CETPE permite, en sus diferentes fases, la evaluación grupal e individual tanto oral como escrita.

Entregas asociadas a las actividades de portafolios (E2): Se realizarán en grupos de alumnos y consistirá en entregas que servirán de herramientas docentes que se pondrán a disposición de todos los alumnos para ayudar el proceso de aprendizaje.

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Trabajo de la asignatura (E3): trabajo adicional individual orientado a los alumnos que opten por 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 el temario de la asignatura orientado a los alumnos que opten por la evaluación final.

CRITERIOS DE CALIFICACIÓN

Convocatoria ordinaria: evaluación continua En la convocatoria ordinaria–evaluación continua, la relación entre los criterios,

instrumentos y calificación es la siguiente:

Competencia

Resultado

de

Aprendizaje

Criterio de

Evaluación

Instrumento de

Evaluación

Peso en la

calificación

TR2, TR3, TR5,

TR8, CST4,

CST5

RA1-RA4 CE1, CE4,

CE6,CE8 PL1-4 20%

TR2, TR3, TR5,

CST4, CST5

RA1, RA2,

RA3 CE1, CE2 PEP1 30%

TR2, TR3, TR5,

TR8, CST1,

CST4, CST5

RA2, RA3,

RA4, RA6 CE1-CE8 E1 14%

TR2, TR5, TR8,

CST1, CST5

RA1-RA6 CE4, CE5, CE6,

CE7, CE8 E2 6%

TR2, TR3, TR5,

CST1, CST4,

CST5

RA4-RA6 CE4, CE5, CE6,

CE7 PEP2 30%

La media de las dos pruebas parciales realizadas en la asignatura debe ser como

mínimo de cuatro.

Prueba de evaluación final

Competencia Resultado de

Aprendizaje

Criterio de

Evaluación

Instrumento de

Evaluación

Peso en la

calificación

TR2, TR3,

TR5, CST1,

CST4, CST5

RA1-RA6 CE1-CE7 PEF 30+30=60%

En la prueba final de la asignatura, los alumnos podrán volver a examinarse para mejorar la nota de los contenidos evaluados en las pruebas de evaluación intermedia que se hayan realizado hasta el momento. La nota de dicha prueba será ponderada con un 60%. Este 60% corresponde a un 30% relativo a los contenidos de los temas 1-2-3 y un 30% a los contenidos de los temas 4-5. Para aprobar la asignatura es necesario sacar una nota media mínima de cuatro en la prueba final.

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Los alumnos podrán abandonar la evaluación continua durante el primer mes de clase. Para ello, deberán comunicárselo al profesor de la asignatura. Como resultado, figurarán como No Presentados en la convocatoria ordinaria de la asignatura. Convocatoria ordinaria: evaluación final En la convocatoria ordinaria–evaluación final, la relación entre los criterios,

instrumentos y calificación es la siguiente:

Competencia Resultado de

Aprendizaje

Criterio de

Evaluación

Instrumento de

Evaluación

Peso en la

calificación

TR2, TR3,

TR5, TR8,

CST1, CST4

RA1-RA4 CE1, CE4, CE6,

CE7, CE8 PL 20%

TR2, TR3,

TR5, CST1,

CST4, CST5

RA2-RA6 CE1, CE2, CE3,

CE4, CE5 E3 10%

TR2, TR3,

TR5, CST1,

CST4, CST5

RA1-RA6 CE1-CE7 PEF 70%

Convocatoria extraordinaria

En el caso de las convocatorias extraordinarias se mantendrán los mismos porcentajes que se han establecido en el caso de la evaluación mediante examen final, dando la opción de realizar un examen de laboratorio o de mantener la nota obtenida en las prácticas de laboratorio (evaluación continua) o en el examen (evaluación final), según decisión del alumno.

6. BIBLIOGRAFÍA

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.

Bibliografía Complementaria

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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&sons

Boithias, 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, 1993

Unión Internacional de Telecomunicaciones. Recomendaciones UIT-R. Sector de Radiocomunicaciones, 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. Siemens Telecomunicaciones. 1991

TEACHING GUIDE

Radiation and

Radiocommunication

Degree in Telecommunication Systems Engineering

Universidad de Alcalá

Academic Year 2018/2019

3rd Year - 2nd Semester

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Course Name: Radiation and Radiocommunication

Code: 390002

Degree in: Telecommunication Systems Engineering

Department and area: Teoría de la Señal y Comunicaciones

Signal Theory and Communications

Type: Compulsory

ECTS Credits: 6

Year and semester: 3rd Year, 2nd Semester

Teachers: David de la Mata Moya

Judith Redoli Granados

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

Language: Spanish/English friendly

TEACHING GUIDE

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2. SKILLS

Today, communications services users (internet, telephony, multimedia data transmission) demand

network access from anywhere more and more. No doubt, radiocommunications systems are the

solution for rural and less populated areas. Trunk radiolinks are also necessary in those places where

cabled trunk networks are not an option.

Radiation and Radiocommunication course introduces the student to the basics of radio systems that

use troposphere as the transmission medium. The course starts with the comprehension of the basic

parameters and way of working principles of antennas. Then the main propagation models for fixed

radiolinks are introduced. Finally the course deals with the influence of noise and interferences, and

availability calculations. The course is oriented to a case study in which the students apply the learned

concepts to the fixed systems in the real world.

Prerequisites and Recommendations:

It is recommended that you complete successfully the courses Wave propagation and Digital

Communications before attending Radiation and Radiocommunication course.

Basic, Generic and Cross Curricular Skills.

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

en_TR2 - Knowledge of basic subjects and technologies that enables to learn new methods and

technologies, as well as to provide versatility that allows adaptation to new situations.

en_TR3 - Aptitude to solve problems with initiative, decision making, creativity, and to

communicate and to transmit knowledge, skills and workmanship, comprising the ethical and

professional 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 to

telecommunications and electronics.

Professional Skills

This course contributes to acquire the following professional skills, which are defined in the Section 5 of the 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 of

transmission 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 guided

and unguided waves, by electromagnetic means, radiofrequency or optical and the corresponding

radioelectric space management and frequency assignment.

Learning Outcomes

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

1. COURSE SUMMARY

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3. CONTENTS

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

RA2. Calculate the propagation losses in a radiolink according to free space model and curved Earth two ray model including the additional frequency dependent attenuations present in radio systems.

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 its influence on viability for one of several suggested transceivers.

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 by

diffraction in multiple obstacles.

4 hours

UNIT 2. ANTENNAS IN RADIOCOMMUNICATION SYSTEMS

Types of antennas depending on the frequency band. Parameters and

characteristics of radiation.

4 hours

UNIT 3. MODELING PROPAGATION IN FIXED RADIOLINKS

Propagation models based on computing free space and additional excess

path losses. Attenuation due to rain. Attenuation due to atmospheric gases.

Attenuation due to vegetation. Modeling the variability of the signal over

time. Margin due to fading.

6 hours

UNIT 4. INFLUENCE OF NOISE AND INTERFERENCES IN RADIOLINKS

Calculation of noise power in radiocommunication systems. Calculation of

carrier 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 LINKS

General structure of radiolinks. Types of repeaters. Radio frequency channel

arrangements for fixed wireless systems. Band plans. Modulation

techniques. Quality in digital radiolinks.

Satellite links structure. Multiple Access Techniques. Satellite link budget in

symmetric and asymmetric systems. DVB-S2 standard.

10 hours

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4. TEACHING - LEARNING METHODOLOGIES.

FORMATIVE ACTIVITIES.

4.1. Credits Distribution

4.2. Methodological strategies, teaching materials and resources

Contents Blocks

Total number of hours

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

LAB EXERCISE 2. Antenna parameters 4 hours 4 hours

LAB EXERCISE 3. Calculation of Coverages in Analog and Digital

Broadcasting Servic

6 hours

LAB EXERCISE 4. Calculation of the optimal work point in Satellite

Radiocommunication Services with FDMA Access

4 hours

CASE STUDY. Calculation of antenna heights and analysis of multi-hop

radiolinks using geographic information

10 hours

Number of on-site hours: 58 hours (56 hours on-site +2

exams hours)

Number of hours of student work: 92

Total hours 150

Collaborative learning methodology using portfolios is articulated through a series of both group and

individual training activities. Through the semester, each student will carry out individual activities as well

as a group activities (case study and one or two activities among the activities suggested). At the end of

the course, all the material generated by the students will be included in his personal folder within the

virtual classroom. Once the number of students enrolled is known, the portfolio activities will be

configured in order to evaluate the competencies associated with team work. The working plan will be

provided to students at the subject presentation.

Group activities:

Case Study complements and strengthens the theoretical basis of the subject. Each group of

students must solve the case study as a team. Co-evaluation will be carried out through a web

application (CETPE) which implements a peer evaluation methodology. The case study will

comprise several well differentiated stages. In the first one, each group of students elaborate the

case 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 through

an interview. Each assessor student has to justify the assigned score. Then, this score is

compared with the one assigned by the teacher to the same student. Out of this comparison

a mark is generated (calibration mark) that quantifies each student's ability to evaluate.

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5. ASSESSMENT: procedures, evaluation and grading criteria

Phase 2. The assessed student assesses the assessment received. The score they assign 5

will be compared with the calibration mark of the assessor student. This comparison

generates the revision mark for each student.

Phase 3. Each student evaluates his teammates.

Portfolio activities:

It is a group dynamization activities that will be assigned to group of students based on the number of

students enrolled each year. The following ones are some examples:

Sumitting problems

Dynamizing collaborative learning forums.

Developing of a Wiki that reflects the conclusions obtained throughout the course.

Individual activities:

Laboratory exercises. Although the students work in groups in the laboratory, each student will

have to defend their lab reports in an oral presentation.

Interim assesment tests. Two interim tests will be carried out throughout the course. The aim of

this activity is to assess the students adquire basic concepts properly. First interim test will be

related 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 assigned

throughout the course together. The number of students per group will be established at the beginning

of 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

well as collaborative learning through blogs, forums, documents sharing. Likewise, all the material

provided by 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

out throughout the course and becomes the central core of it.

CETPE is a web app focused on implementing a peer assessment process based on rubrics. Each

assessed student must present their final report of their case study to a peer assessor. The process

itself leads to the need of deepening in the underlying concepts in order to be able to explain all their

work and conclusions neatly and clearly. On the other hand, through the assessment of a peer from

other working group, each student will be able to compare their work with others and reach broader

conclusions. In addition, they also gain a deeper understanding of the different approaches to the

solving of the case study.

CETPE methodology allows consolidation of the knowledge acquired in the case study as well as

development of critical reasoning, analytical capacity and teamwork through reflection induced by their

own assessment process.

Preferably, students will be offered a continuous assessment model that has characteristics of formative

7

5.1. PROCEDURES

assessment in a way that serves as feedback in the teaching-learning process.

The evaluation must be inspired by the criteria of continuous evaluation (Regulations for the Regulation

of Teaching Learning Processes, NRPEA, art 3). However, in compliance with the regulations of the

University of Alcalá, an alternative process of final evaluation is made available to the student in

accordance with the Regulations for the Evaluation of Apprenticeships (approved by the Governing

Council on March 24, 2011 and modified in the Board of Directors). Government of May 5, 2016) as

indicated in Article 10, students will have a period of fifteen days from the start of the course to request

in writing to the Director of the Polytechnic School their intention to take the non-continuous evaluation

model adducing the reasons that they deem convenient. The evaluation of the learning process of all

students who do not apply for it or are denied it will be done, by default, according to the continuous

assessment model. The student has two calls to pass the subject, one ordinary and one extraordinary.

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 related

to topics 1, 2 and 3. The second one will consist of theoretical-practical exercises related to topics

4 and 5.

4 Laboratory exercises: The assessment proccess will be held at the end of the semester. Each

group will make a brief presentation of the lab exercises, in which all group members must

participate. Every member of the group will be assessed individually according to their presentation

and their answers to the teacher's questions.

Case study: CETPE peer co-evaluation methodology, described in section 4.2., will be used. The

final mark will be a combination of the mark assigned by the teacher and other three marks, fruit of

the peer evaluation proccess.

The portfolio activities assigned to each working group.

In this learnng process, it is essential to keep an ongoing monitoring of the student in all suggested

activities, as well as their daily involvement both in the classroom and in the laboratory to assess the

gradual development of their competences. Therefore, it is considered highly recommended class

attendance. Attending class is 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 reports

for 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 ability for

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 ordinary

8

5.2. EVALUATION

call.

EVALUATION CRITERIA

Evaluation criteria measure the level of competence the students have acquired. For that purpose, the

following are defined:

CE1. The student is able to define the basic parameters of an antenna, identify different types 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 radio

communication 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 are

part of a radio communication system.

CE4. The student is able to manage fidelity quality and availability parameters of radio

communication systems as well as estimating the effect of undesirable disturbances due to noise

and 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 recommendations

related to wireless services.

CE7. The student will demonstrate his ability to calculate the noise power drawn from the basic

noise 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 learning

outcomes orally and in writing.

GRADING TOOLS

The work of the student is graded according to the assessment criteria defined above. For that purpose

the following grading tools are used:

1. Ordinary call. Continuous assessment:

Laboratory exercise (PL1-4): Each group will make a brief presentation of the lab exercises, in

which all group members must participate. Every member of the group will be assessed individually

according to their presentation and their answers to the teacher's questions. All exercises will have

the same weight in the grading.

Interim Assessment Tests (PEP1-2): Both interim test will consist of theoretical-practical exercises

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 mark assigned by

the teacher and other three marks related to Phase 1, phase 2 and phase 3 of CETPE methodology.

Deliveries associated with portfolio activities (E2): These ones will be carried out in groups of

students. The deliveries will be available to all the students and serve as useful learning tools in

their learning process.

9

Final evaluation test (PEF): written final exam related to the contents of the whole subject syllabus.

It is subdivided into two parts equivalent to PEP1 and PEP2. All students will be required to do PEP2

while the quivalent portion of PEP1 will be optional for students who follow 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.

Additional individual work (E3). A report will be delivered at the end of the semester.

Final evaluation test (PEF):written final exam related to the contents of the whole subject.

GRADING CRITERIA

In ordinary call-continuous assessment the relationship between skills, learning outcomes, criteria and

evaluation instruments is as follows.

Skill Learning

Outcomes

Evaluation

criteria

Grading

Tool

Contribution to the final

mark

TR2, TR3, TR5, TR8,

CST4, CST5

RA1-RA4

CE1, CE4,

CE6,

CE7, CE8

PL1-4

20%

TR2, TR3, TR5, CST4,

CST5

RA1,RA2, RA3

CE1, CE2

PEP1

30%

TR2, TR3, TR5, TR8,

CST1, CST4, CST5

RA2, RA3, RA4,

RA6

CE1-CE8

E1

14%

TR2, TR5, TR8,

CST1, CST4, CST5

RA1-RA6

CE4, CE5,

CE6,

CE7, CE8

E2

6%

TR2, TR3, TR5, CST1,

CST4, CST5

RA4- RA6

CE4, CE5, CE6, CE7CE1-CE8

PEP2

30%

The point average obtained in the two interim tests must be at least 4 points, no matter if the tests are

done during the course, or as part of the final test in order to upgrade a mark.

It's possible for students, as described in section GRADING TOOLS, re-examinate at the end of the

course, in order to upgrade their marks on PEP1 interim test. The new mark will only be taken into

account if it is higher than the previous one.

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

the following table.

Skill Learning

Outcomes

Evaluation

criteria

Grading

Tool

Contribution to the final

mark

TR2, TR3, TR5,

CST1,

CST4, CST5

RA1-RA6

CE1-CE8CE7

PEF

30+30=60%

Students will be considered as not showing up in the ordinary call if they do not participate in the

10

6. BIBLIOGRAPHY

6.1. Basic Bibliography

6.2. Additional Bibliography

teaching-learning process as it is established in this teaching guide in terms of assistance, completion

and delivery of learning and assessment activities. Students not submitting 75% of the assessable

activities within the first month of continuous assessment process will be also considered as they have

not 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.

Skill Learning

Outcomes

Evaluation

criteria

Grading

Tool

Contribution to the final

mark

TR2, TR3, TR5, TR8,

CST1, CST4

RA1-RA4 CE1, CE4, CE6,

CE7, CE8

PL

20%

TR2, TR3, TR5,

CST1,

CST4, CST5

RA2-RA6

CE1, CE2,

CE3,

CE4, CE5

E3

10%

TR2, TR3, TR5,

CST1,

CST4, CST5

RA1-RA6

CE1- CE8CE7

PEF

70%

Extraordinary call

The same percentages established for the evaluation through final exam will be applied for

the extraordinary call. In this case, the student will have the choice of doing a lab test or keeping the

mark obtained in the ordinary call.

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