Undervisning:
TEK5070: Wireless Communications for autonomous and critical sensor systems
The main purpose of this course is to give the students an understanding of how communications solutions, and wireless in particular, play an important role in modern industrial systems such as automation, autonomy and other critical sensor systems. We will study requirements of such systems and how the communications system is an integrated part of meeting the purpose of the system. These systems are normally associated with huge consequences if they do not meet requirements or something fails.
We study characteristics of both systems and communication principles that are applied. The theory is exemplified through specific implementations and standards.
During and after completing this course, you
-
understand the importance and criticality of communications in critical industrial sensor and control systems
-
understand what special requirements and solutions critical industrial systems set on communications
-
have an understanding of the wireless communications principles and how these can be applied in critical systems such as industrial sensor systems, automation and autonomy
-
understand how advanced communications technology methods solve the industrial requirements, and what additions are needed compared to mass-market non-critical communications (typically IoT compared to Industrial IoT)
-
are able to choose, evaluate and deploy suitable communications technology and standards in critical industrial sensor systems
-
build competence to be able to navigate in the systems and standards «jungle»
TEK 4100 Signalbehandling i Radiokommunikasjon (vil avvikles og erstattes med TEK5070)
Dette kurset beskriver de ulike funksjonene i et kommunikasjonssystem. Dette gjøres ved å følge signalveien gjennom sender, over kommunikasjonskanalen (f.eks luft) og inn gjennom mottakeren. Vi beskriver de nødvendige funksjonene i kommunikasjonssystemet med fokus på signalbehandlingen som må utføres i de ulike stegene.
På sendersiden beskriver vi mappingen fra binær informasjon (bit) til signaler, også kalt bølgeformer, som kan overføres over den gitte kanalen. Dette inkluderer modulasjonsmetoder og koding for feilkontroll (deteksjon og retting). Inkludert i dette er også hvordan forme eller filtrere signalet for å unngå intersymbol-interferens (egeninterferens) ved å bruke en den best egnede pulsforming. På mottakersiden utføres den motsatte funksjonen for å demodulere signalet og dekode informasjonsstrømmen på en slik måte at vi oppnår lavest mulig bit-feil sannsynlighet (under antagelsen om at der alltid vil være støy og/eller forstyrrelser som påvirker signalet).
Dette betyr at vi beskriver ulike modulasjonsmetoder og deres demoduleringsteknikker. Videre ser vi på hvordan vi utfører optimal filtrering både på sender (pulsforming) og mottaker (matched filter). Vi introduserer konseptet utjevning som en metode for å kunne håndtere kanaler som forvrenger signalet, for dermed å eliminere eller redusere forvrengningens effekt på symboldeteksjonen. Videre forklarer vi hvordan feilkorrigerende koder virker og illustrerer deres funksjon gjennom konkrete eksempler på både blokk-koder og foldningskoder. Prinsippet for moderne feilkontroll-teknikker som bruker iterativ dekoding vil gjennomgås (Turbo-koder).
Vi studerer også mekanismene som brukes for at mange brukere kan dele den samme kanalen. Dette kalles «Multippel aksess». Videre går vi også gjennom konseptet med å bruke flere antenner (MIMO) og den forbedring dette vil gi for systemets ytelse.
Hovedhensikten med kurset er å gi studentene en forståelse for de grunnleggende byggeblokkene og den tilhørende signalbehandling som foregår i alle moderne radiokommunikasjonssystemer. Dette vil legge et grunnlag for å forstå ytelse og begrensninger for ulike trådløse systemer og standarder som f.eks WLAN, Bluetooth, mobilkommunikasjon (4G og/eller5G), samt satellittkommunikasjon og industrielle kommunikasjonsprotokoller.
Etter å ha gjennomført kurset vil studenten
- Forstå de fundamentale byggeblokkene i et kommunikasjonssystem og den tilhørende signalbehandling
- Ha innsikt i grunnleggende ytelsesbegrensninger og hvordan designe optimale funksjoner/metoder for å begrense feilsannsynligheten ved informasjonsoverføringen
- Være i stand til å lese og forstå moderne radiokommunikasjons standarder, både med tanke på systemdesign og for å evaluere ytelse
- Ha kompetanse til å undersøke standarder og systemer og evaluere deres egnethet i ulike anvendelser