SISTEMAS DE RADIOCOMUNICACIÓN Y RADIO-DETERMINACIÓN

Máster en Ingeniería de Telecomunicación

Universidad de Alcalá

2017/2018

1er Curso – 2º Cuatrimestre

GUÍA DOCENTE

Nombre de la asignatura: Sistemas de radiocomunicación y radio-determinación

Código: 201809

Titulaciones: Máster en Ingeniería de Telecomunicación

Departamento: Teoría de la Señal y Comunicaciones

Área de Conocimiento: Teoría de la señal. Ingeniería Eléctrica

Carácter: Formación Obligatoria

Créditos ECTS: 6

Curso y cuatrimestre: 1er Curso – 2º Cuatrimestre

Profesorado: Jarabo Amores, Mª Pilar López Espí, Pablo Luis Mata Moya, David

Correo electrónico: Se indicará el primer día de clase

Idioma en el que se imparte: Castellano

1a. PRESENTACIÓN

En esta asignatura el alumno aprenderá a definir los requisitos de sistemas de radiocomunicación y radiodeterminación desde los puntos de vista del diseño del sistema, la planificación del servicio y la evaluación de las prestaciones. Para ello, estudiará los elementos hardware de las cadenas transmisoras y receptoras (antenas, receptores y transmisores), así como los modelos que permiten describir el impacto del canal radio en la señal recibida. Atendiendo al tipo de servicio, el alumno estudiará las características de las señales transmitidas y las técnicas a implementar en las cadenas receptoras para cumplir los requisitos de funcionamiento del sistema. Con todos los conocimientos anteriores, se realizará un estudio de los servicios de radiocomunicación, vigilancia y monitorización basados en sensores radar, sistemas de radionavegación y radiolocalización, que se utilizan en la actualidad y las tendencias futuras que fomenten tareas de investigación e innovación a realizar en etapas de postgrado.

Prerrequisitos y Recomendaciones:

Al tratarse de una asignatura de primer curso, los únicos requisitos o conocimientos previos que debe aportar el alumno son los que se exigen para el acceso a los estudios del Máster en Ingeniería de Telecomunicación.

1b. COURSE SUMMARY

Students will understand to define the requirements for radio systems and radiodetermination with this course. The views of system design, service planning and evaluation of performance will be studied. Hardware elements of the transmit and receive chains (antennas, receivers and transmitters) will be described, as well as radio channels models. Student will study the characteristics of the transmitted signals and techniques to implement in receiving chains to meet the requirements of the different radio services. Then, current and future trends of radio services, surveillance and radar-based sensors, navigation and radiolocation systems will be studied. Research activities and innovation will be encouraged. Prerequisites and Recommendations: The requirements or prior knowledge to be provided by the student are those required for access to the Master in Telecommunications Engineering.

2. COMPETENCIAS

Competencias básicas, generales y transversales.

Esta asignatura contribuye a adquirir las competencias básicas, generales y

transversales CB6, CB7, CB8, CB9, CB10, CG1-5, CT1-5 definidas en el apartado 3

del plan de estudios.

Competencias de Carácter Profesional

Esta asignatura proporciona la siguiente competencia de carácter profesional definida en el apartado 5 del Anexo de la Orden CIN/355/2009:

CTecTel2 - Capacidad para desarrollar sistemas de telecomunicaciones, diseño de antenas, equipos y subsistemas, modelado de canales, cálculo de enlaces y planificación.

CTecTel5 - Capacidad para diseñar sistemas de radionavegación y de posicionamiento, así como los sistemas radar.

CTecTel13 - Capacidad para diseñar componentes de comunicaciones como por ejemplo encaminadores, conmutadores, concentradores, emisores y receptores en diferentes bandas.

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

RA1. Formular el desarrollo de sistemas de telecomunicaciones, diseño de antenas, equipos y subsistemas, modelado de canales, cálculo de enlaces y planificación. RA2. Diseñar sistemas de radionavegación y de posicionamiento, así como los sistemas radar. RA3. Diseñar componentes de comunicaciones como por ejemplo encaminadores, conmutadores, concentradores, emisores y receptores en diferentes bandas.

3. CONTENIDOS

Bloques de contenido teóricos correspondientes a la docencia en grupos grandes y resolución de problemas

en grupos reducidos

Total de clases, créditos u horas

BLOQUE RADIOCOMUNICACIÓN

Tema 1. Introducción al diseño de sistemas de antenas

Caracterización de las antenas. Tipos de antenas. Agrupamiento de antenas.

• 4 horas

Tema 2: Ingeniería en los sistemas de radiocomunicación

Modelo energético de un sistema de radiocomunicación. Modelado de emisores y receptores. Modelado del canal radio. Ecuación radar. Sección radar.

• 6 horas

Tema 3. Parámetros de calidad en equipos y sistemas de

radiocomunicación

Calidad frente a ruido en los sistemas radioeléctricos. Calidad frente a interferencias. Calidad de disponibilidad. Calidad de fidelidad.

• 6 horas

Tema 4. Planificación de servicios de radiocomunicación

Radioenlaces digitales del servicio fijo. Sistemas de comunicaciones por satélite. Redes inalámbricas.

• 6 horas

BLOQUE RADAR Y RADIODETERMINACIÓN

Tema 5. Sistemas radar

Principio de funcionamiento. Radares primarios de impulsos. Radares de onda continua. Detección automática. Extracción y procesamiento de datos radar. Radares secundarios

• 12 horas

Tema 6. Sistemas de radio-navegación

Mapas y sistemas de coordenadas. Sistemas de radionavegación aérea y de aterrizaje. Sistemas de radionavegación por satélite. Sistemas de identificación por radiofrecuencia y localización en tiempo real

• 6 horas

Bloques de contenido de laboratorio Total de clases, créditos u horas

BLOQUE RADIOCOMUNICACIÓN

1. Análisis y síntesis de agrupaciones de antenas. 2. Simulación del canal radio 3. Planificación de radioenlaces fijos

• 8 horas

BLOQUE RADAR Y RADIODETERMINACIÓN

1. Evaluación de las prestaciones de un sistema radar. 2. Implementacion y evaluación de técnicas de procesado de la

señal radar. 3. Análisis de un receptor de señales GPS.

• 8 horas

Las prácticas se realizarán en grupos de 3 alumnos por puesto (supuesto de 24 alumnos por laboratorio).

4. METODOLOGÍAS DE ENSEÑANZA-APRENDIZAJE. ACTIVIDADES FORMATIVAS

4.1. Distribución de créditos (especificar en horas)

Número de horas presenciales:

28 horas en grupo grande

16 horas laboratorio grupo pequeño

12 horas grupo pequeño para resolución de problemas. 2 horas de exámenes.

Número de horas del trabajo propio del estudiante:

92 horas que incluyen entre otros el estudio de los conceptos teóricos, la realización de ejercicios de auto-evaluación, el análisis de problemas y la realización de trabajos.

Total horas: 150 150

4.2. Estrategias metodológicas, materiales y recursos didácticos

La estrategia docente de la asignatura está articulada en cuatro estrategias de aprendizaje diferenciadas pero cuya interrelación permitirá abordar los objetivos marcados por las competencias descritas anteriormente, a saber: aprendizaje teórico en el aula, aprendizaje en sesiones de problemas en grupos reducidos, aprendizaje en sesiones de trabajo en el laboratorio y autoaprendizaje mediante la elaboración de trabajos.

Aprendizaje teórico en el aula: Las sesiones de trabajo en el aula, en grupos grandes, consistirán en clases magistrales, donde se expondrán los principales conceptos de la materia en estudio. El objetivo es introducir al alumno en los fundamentos teóricos de la asignatura de una forma guiada, secuencial y reflexiva. La asimilación de estos conceptos culminará con la puesta en práctica de los mismos tanto en los grupos de problemas como en el laboratorio. El apoyo con materiales docentes será fundamental para crear entornos de aprendizaje reflexivo, donde alumno y profesor puedan emprender un análisis crítico que permita al alumno relacionar conceptos de forma autónoma. El orden de presentación de los contenidos evolucionará desde lo más simple hasta lo más complejo, con el objetivo de evitar un alto grado de abstracción que pudiera causar en el alumno falta de interés por la asignatura. En cualquier caso, es muy conveniente durante las sesiones de trabajo en el aula establecer vínculos con otras materias del plan de estudios, y aportar posibles experiencias sobre los contenidos, lo que ayudará a captar la atención del estudiante y fomentará su interés por la asignatura. Aprendizaje mediante la realización de problemas:

Los alumnos de forma individual resolverán problemas teóricos propuestos por el profesor poniendo en práctica los conceptos tratados durante las sesiones de aprendizaje en el aula. En las clases de problemas, la participación del alumno es fundamental, por lo que tras la previa resolución individual de los problemas propuestos, se procederá a su corrección en el aula siendo los alumnos quienes presenten de forma individual al resto de compañeros los métodos de solución y resultados obtenidos. El objetivo que se persigue es complementar el proceso de enseñanza-aprendizaje del alumno, acercándolo a la asimilación de los conceptos y la aplicación de los mismos, haciendo hincapié en que las técnicas analíticas a utilizar son herramientas y no objetivos. Las estrategias a adoptar en estas sesiones estarán encaminadas a fomentar en el estudiante ciertos hábitos a la hora de enfrentarse a la resolución de un problema, a saber: estudio inicial, elección de la mejor estrategia de resolución y evaluación crítica de los resultados obtenidos. Podrán emplearse las Tecnologías de la Información y las Comunicaciones como apoyo a las actividades formativas (uso de Internet, foros, wikis y correo electrónico, materiales disponibles en las plataformas de teleformación, etc.). Aprendizaje en sesiones de trabajo en el laboratorio:

Las prácticas en el laboratorio componen otro de los escenarios de aprendizaje. Las sesiones de trabajo se realizarán en grupos pequeños, en los que el alumno debe trabajar en equipo. El objetivo es que el alumno explore, con la ayuda de un manual

de prácticas diseñado para la asignatura, la aplicabilidad de los conceptos de la teoría. Para ello, la metodología será la que se describe a continuación:

• Antes de cada sesión, el alumno deberá leerse el guión de la práctica y, en su caso, realizar las cuestiones previas que en él se especifiquen.

• Dentro del laboratorio, los alumnos realizarán la práctica correspondiente en grupos de unos 3 alumnos.

• Con los resultados obtenidos durante la realización de la práctica, los alumnos elaborarán una memoria siguiendo las indicaciones del guión de la práctica correspondiente.

Para la realización de las prácticas se dispone de ordenadores tipo PC, con el software necesario, equipos de medida y todo el material auxiliar necesario para la realización de las prácticas. Autoaprendizaje mediante la realización de trabajos:

El último escenario de aprendizaje lo configura la realización de trabajos relacionados con las técnicas y conceptos teóricos desarrollados en el aula. El objetivo es que el alumno desarrolle habilidades relacionadas con la búsqueda de información, el manejo de bibliografía y la realización de informes sobre los temas que se les propongan. De igual forma, se pretende con los trabajos fomentar el trabajo en equipo –grupos de unos 3 alumnos, coincidentes con los equipos de trabajo en las prácticas de laboratorio.

5. EVALUACIÓN

PROCEDIMIENTOS

Convocatoria ordinaria

Los alumnos tendrán la opción de evaluación continua. 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.

Evaluación continua: El contenido y temporalización de la Evaluación Continua se detallará al comienzo de cada curso en el Plan de Trabajo de la materia, la cual incluirá:

1. Resolución de problemas individualizada. Cada alumno será responsable de la resolución de los problemas propuestos por el profesor y de la exposición de los métodos y soluciones de al menos un ejercicio a lo largo del semestre.

2. Realización de prácticas de laboratorio y entrega de las correspondientes memorias. La evaluación considerará la observación sistemática, donde el profesor registrará las principales dificultades y habilidades observadas en cada alumno, y la realización de una memoria única por práctica, por parte de cada uno de los grupos de alumnos que la hayan realizado.

Los alumnos deberán asistir al 100% de las sesiones de laboratorio y entregar los informes correspondientes a todas las prácticas de laboratorio. Se habilitarán sesiones de recuperación para aquellos alumnos que no hayan asistido a alguna de las sesiones y lo justifiquen documentalmente.

Los alumnos, en grupo, entregarán los informes de las prácticas de laboratorio siguiendo el calendario establecido en el Plan de Trabajo de la materia. Estas prácticas serán evaluadas por el profesor responsable del grupo de laboratorio, para comprobar si se han cumplido los objetivos indicados en el guión de la misma.

3. Realización de trabajos en grupos reducidos. Cada grupo será responsable de la realización y presentación de un trabajo relacionado con los contenidos de la asignatura.

4. Pruebas de evaluación parcial y final. Se realizarán pruebas de evaluación parcial y final que se basará en la realización de un examen escrito sobre los contenidos teóricos y prácticos impartidos a lo largo del curso. Los alumnos que hayan superado con éxito los objetivos de las prácticas de laboratorio, sólo tendrán que realizar la parte del examen relacionada con el resto de los contenidos de la materia. Esta prueba será evaluada individualmente para cada alumno.

Evaluación mediante examen final En el caso de evaluación mediante examen final, los elementos de evaluación a emplear serán los siguientes:

• Prueba práctica de laboratorio.

• Prueba escrita teórico-práctica.

Se recomienda a los alumnos que realicen las prácticas de laboratorio durante el desarrollo del cuatrimestre, sustituyendo de esta forma el examen práctico de laboratorio por la evaluación de las memorias correspondientes a las diferentes prácticas. Convocatoria extraordinaria

El procedimiento será el mismo que el descrito para la evaluación mediante examen final en la convocatoria ordinaria. CRITERIOS DE EVALUACIÓN

Los procedimientos anteriormente descritos para las convocatorias ordinarias y extraordinarias y los dos métodos de evaluación, tienen el objetivo de evaluar si el alumno ha adquirido los conocimientos, procedimientos y aptitudes profesiones que se enumeran a continuación: CE1. Capacidad para diseñar antenas, equipos y subsistemas de radiofrecuencia en sistemas de radiocomunicación y radiodeterminación.

CE2. Capacidad para diseñar emisores y receptores en las bandas de los servicios de radiocomunicación.

CE3. Capacidad para realizar la planificación de servicios de radiocomunicación.

CE4. Capacidad para diseñar y analizar sistemas radar primarios y secundarios.

CE5. Capacidad para diseñar técnicas de procesado y extracción de datos radar en tareas de vigilancia y monitorización.

CE6. Capacidad para diseñar y analizar sistemas de radionavegación aérea y de aterrizaje

CE7. Capacidad para diseñar y analizar sistemas de identificación por radiofrecuencia y localización en tiempo real.

CE8. Ser capaz de resolver problemas con iniciativa, toma de decisiones y creatividad.

CE9. Ser capaz de comunicar y transmitir conocimientos, habilidades y destrezas, tanto por escrito como de forma oral.

CE10. Ser capaz de trabajar en un grupo y en un entorno multilingüe. INSTRUMENTOS DE CALIFICACIÓN Esta sección detalla los instrumentos de evaluación que serán aplicados a los

criterios de Evaluación:

• Memorias de las prácticas (E1). Memorias con los resultados obtenidos durante la realización de las prácticas de laboratorio. Se realizarán en grupos.

• Resolución de problemas (E2). Resoluciones y defensas de problemas resueltos de forma individual.

• Trabajo de la asignatura (E3). Memoria de un trabajo asignado a grupos reducidos de alumnos relacionado con las temáticas de la asignatura. La defensa de los mismos se realizará a través de una presentación oral.

• Prueba de evaluación parcial (PEP). Prueba escrita e individual sobre los contenidos teóricos y prácticos impartidos a lo largo del curso con la que los alumnos podrán liberar materia de la prueba de evaluación final. Las fechas del examen se acordarán con los estudiantes al principio del curso.

• Prueba de evaluación final (PEF). Prueba escrita e individual sobre los contenidos teóricos y prácticos impartidos a lo largo del curso (PEF-Teoría y PEF-Laboratorio). Coincidirá en fecha con la realización de la prueba escrita de los alumnos que hayan elegido la opción de evaluación mediante examen final. Los alumnos que hayan superado con éxito los objetivos de las prácticas de laboratorio, sólo tendrán que realizar la parte del examen relacionada con la parte teórica de la asignatura (PEF-Teoría).

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

CTecTel2,

CTecTel5,

CTecTel13

RA1,RA2, RA3

CE1, CE3, CE4,

CE5, CE6, CE8,

CE9, CE10

E1 30%

CT1-2, CT5,

CTecTel2,

CTecTel5,

CTecTel13

RA1,RA2, RA3 CE1-9 E2 15%

CT2-3, CT5, CTecTel2, CTecTel5, CTecTel13

RA1,RA2, RA3 CE3-10 E3 15%

CTecTel2, CTecTel5, CTecTel13

RA1,RA2, RA3 CE1-6, CE8-9 PEP 40%

CTecTel2, CTecTel5,

RA1,RA2, RA3 CE1-6, CE8-9 PEF-Teoría 40% (*)

CTecTel13

CTecTel2, CTecTel5, CTecTel13

RA1,RA2, RA3 CE1-10 PEF-Laboratorio 30% (**)

(*) El porcentaje asignado a la PEF-Teoría coincide en porcentaje con PEP puesto que esta parte la realizarán los alumnos que no hayan liberado la parte de teoría examinada en la PEP.

(**) El porcentaje asignado a la PEF-Laboratorio coincide en porcentaje con E-Lab puesto que esta parte la realizarán los alumnos que no hayan superado la parte de laboratorio de la asignatura. Los alumnos deberán conseguir la calificación mínima de aprobado en el conjunto de pruebas asociadas a cada uno de los bloques temáticos. La nota final será el resultado de una suma ponderada de las notas adquiridas en cada una de los bloques temáticos ponderados por su porcentaje de dedicación. En caso de no haber aprobado alguno de los bloques temáticos y que la media ponderada sea igual o superior a 4,5 puntos, la nota final será de 4,5 puntos. Se otorgará la calificación de “No presentado” al alumno que habiendo optado por el procedimiento de evaluación continua, cumpla alguno de los siguientes requisitos:

1. Cuando el alumno haya incumplido al menos la asistencia al 60% de las clases de problemas o de prácticas de laboratorio.

2. Cuando el alumno no haya entregado, al menos el 60% de los trabajos solicitados.

Cuando el alumno haya superado los límites de asistencia o entrega de trabajos mencionados en el párrafo anterior, independientemente de su participación en el examen final, no podrá optar a la calificación de “No presentado”.

Convocatoria ordinaria: evaluación mediante examen 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

CTecTel2, CTecTel5, CTecTel13

RA1,RA2, RA3 CE1-6, CE8-9 PEF-Teoría 40%

CTecTel2, CTecTel5, CTecTel13

RA1,RA2, RA3 CE1-10 PEF-Laboratorio 30%

Convocatoria extraordinaria En la convocatoria extraordinaria, 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

CTecTel2, CTecTel5, CTecTel13

RA1,RA2, RA3 CE1-6, CE8-9 PEF-Teoría 40%

CTecTel2, CTecTel5, CTecTel13

RA1,RA2, RA3 CE1-10 PEF-Laboratorio 30%

6. BIBLIOGRAFÍA

Bibliografía Básica

• Balanis, C..- “Antenna Theory. Analysis and Design”.-John Wiley and Sons. Segunda Edición. 1997.

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• Merril Skolnik. "Radar Handbook". Third Edition. McGraw-Hill, Inc. 2008.

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• “Microwave Landing System (MLS) Project Implementation Plan”, BiblioGov, 2012.

• P. Misra, “Global Positioning System: Signals, Measurements, and Performance”, Ganga-Jamuna Press, 2010.

• K. Borre, “A Software-Defined GPS and Galileo Receiver: A Single-Frequency Approach”, Birkhäuser, 2007.

Revistas científico-técnicas

• IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems.

• IEE Proceedings on Radar, Sonar and Navigation

• IEEE Transactions on Signal Processing

• IEEE Transactions on Antennas and Propagation