Ensimmäinen välikoe. Kurssin voi suorittaa tentillä tai kahdella välikokeella

Transkriptio

1 Ensimmäinen välikoe Kurssin voi suorittaa tentillä tai kahdella välikokeella Tentissä hyväksytyn arvosanan raja on 15/30 pistettä Vastaavasti molemmista välikokeista on saatava vähintään 15/30 pistettä 1. välikoe ke klo 13:15-16:15 salissa S2 Luentoajalla, joten ei normaalia luentoa Viikon laskuharjoitukset jo tiistaina klo 14-16! Tähän välikokeeseen ei tarvitse ilmoittautua (Huom! Toiseen välikokeeseen/tenttiin ilmoittaudutaan aikanaan normaalisti POP:ssa) Kurssin kotisivuilta löytyy yhteenveto ja harjoitustehtäväkokoelma liittyen ensimmäiseen välikoealueeseen Järjestelyt Koekysymykset ovat sekä suomeksi että englanniksi (myös vastata saa kummalla kielellä haluaa) Välikokeessa käytetään omia laskimia Kaavakokoelma jaetaan tehtäväpaperin mukana Tehtäväpaperin mukana myös anonyymi kurssi(väli)palautelomake 1

2 Osaamistavoitteet Kurssi keskittyy radiorajapinnan tekniikoihin, joiden päälle esim. Internetin verkkotason protokollat asettuvat. Opintojakson suoritettuaan opiskelija osaa selittää ja vertailla erilaisten radiotietoliikennejärjestelmien rakenteita, toimintaperiaatteita ja sovellusmahdollisuuksia. Opiskelija osaa: selittää yleisperiaatteet, miten keskeiset radiokanavan ilmiöt (erityisesti vaimennusmalli ja häipymäilmiöt) on otettava huomioon luotettavan tiedonsiirtolinkin suunnittelussa; analysoida lähettimen ja vastaanottimen keskeisten signaalinkäsittelylohkojen (koodaus, modulaatio, kanavakorjain,...) merkitystä radiolinkin toiminnan kannalta; kuvata kaksisuuntaisen tiedonsiirron ja usean käyttäjän järjestelmien yleiset toimintaperiaatteet sekä WLAN-MAC protokollan yksityiskohtaisesti; kuvata soluverkkoperiaatteen mukaisten langattomien järjestelmien rakenteen, keskeiset elementit ja toiminnallisuudet yleisesti sekä erityisesti GSM- ja UMTS-verkkojen tapauksessa; soluverkon kapasiteetin ja kuormituksen laskennan perusteet; selittää yleisperiaatteet, miten radiosignaaleista voidaan mitata paikannuksessa hyödynnettävää tietoa. Opiskelija ymmärtää laitoksen ko. aihepiiriin liittyvissä kursseissa opetettavien tietojen ja taitojen merkityksen langattomiin tiedonsiirtojärjestelmiin liittyvässä insinöörityössä. 2

3 Lecture 1: Introduction and signal propagation Part I: Introduction Complementary material, not included in exam requirements Part II: Signal propagation and antennas Frequency ranges: main characteristics, propagation modes in different frequency bands Free-space path loss model Basic antenna types (i.e., isotropic radiator versus directional antennas) Antenna gain 3

4 Lecture 2: Radio channel characteristics Purpose of path loss models The general idea and implications of 2-ray path loss model Simplified path loss model: general idea and typical values of propagation exponent in different environments General idea of empirical models and ray-tracing models Fluent calculation with db units: student should be able to calculate with power ratios like 2 10 x and 4 10 x without calculator Basic link budget and thermal noise calculations Shadowing models, log-normal distribution; outage probability under path loss and shadowing Fading multipath channel model Criterion for time selectivity; Channel coherence time vs. Doppler spread Criterion for frequency-selectivity; Coherence bandwidth vs. delay spread The general ideas of Rayleigh and Rician fading models (pdf expressions are not in the core content) 4

5 Lecture 3: Modulation, error correction and multiplexing techniques for wireless communications Part I: Channel error compensation mechanisms Main methods to cope with channel distortions (briefly): channel equalization, channel coding, diversity Part II: Multiplexing techniques Multiplexing principles (FDM/TDM/CDM/SDM) Duplexing principles (FDD/TDD) Part III: Modulation basics Purpose of modulation Principle of linear digital modulation methods (BPSK, QPSK and QAM) The idea of transmitting multiple bits in a single complex symbol Required bandwidth vs. constellation size; spectral efficiency ISI definition 5

6 Lecture 4: Spread spectrum and OFDM techniques + multiple access methods Part I: Spread spectrum techniques Spread spectrum and CDMA principles; processing gain; basics of a Rake receiver Part II: Multicarrier techniques OFDM principle; orthogonality condition; use of cyclic prefix; channel equalization principle Part III: Overview of multiple access techniques Principles and comparison of the main static (conflict free) multiple access techniques (SDMA,TDMA, FDMA, CDMA) Desired properties of spreading codes in CDMA Near-far problem in CDMA 6

7 Lecture 5: Dynamic access and contention-based MAC protocols + IEEE 802 family overview part 1 Part I: Dynamic access and contention-based MAC protocols What is MAC/MAP and its place in OSI 7-layer model; Purpose of MAC Hidden node and exposed node problems Main idea of polling protocol Main idea of a contention-based protocol Principle of Aloha protocols Principle of Carrier Sensing protocols Typical behavior of throughput and delay as a function of offered system load Part II: IEEE 802 family WWAN/WMAN/WLAN/WPAN overview part 1 Classification and main characteristics of wireless access networks: WPAN/WLAN/WMAN The idea of ISM bands WLAN types: infrastructure and ad-hoc networks General idea about the alternative physical layers (802.11a/b/g/n) 7

8 Lecture 6: MAC protocol + IEEE 802 family overview part 2 Part I: MAC protocol MAC mechanisms DCF Basic access, RTS/CTS, PCF Significance of different IFS times Hidden node problem in different mechanisms Contention principle, backoff timers Part II: IEEE 802 family WWAN/WMAN/WLAN/WPAN overview part 2 Complementary material, not included in exam requirements 8