TECNOLOGÍAS INALÁMBRICAS

Grado en Ingeniería en Sistemas de Telecomunicación

Universidad de Alcalá

2018/2019 4º Curso – 1er Cuatrimestre

GUÍA DOCENTE Nombre de la asignatura: Tecnologías inalámbricas Código: 390009 Titulaciones: Grado en Ingeniería en Sistemas de Telecomunicación Departamento: Teoría de la Señal y Comunicaciones Área de Conocimiento: Teoría de la señal. Ingeniería Eléctrica Carácter: Formación Optativa Créditos ECTS: 6 Cuatrimestre: 4º curso, 1er cuatrimestre

Profesorado: David de la Mata Moya / Judith Redoli Granados

Correo electrónico: david.mata@uah.es / judit.redoli@uah.es

Idioma en el que se imparte: Español

1. PRESENTACIÓN En los últimos años, el desarrollo de la Sociedad de la Información ha dado lugar a una mayor diversidad en la oferta de los servicios de telecomunicación para empresas y particulares soportados, en gran parte, por redes inalámbricas –de área extensa, metropolitana, local o personal-, que necesitan aumentar el número de sus instalaciones radioeléctricas para garantizar los niveles de calidad y cobertura requeridos, y han de hacerlo a la velocidad del desarrollo e implantación de estos nuevos servicios presentes en los entornos actuales de trabajo, negocio, cultura u ocio, que demandan servicios de capacidad y velocidad de transmisión continuamente crecientes. La asignatura de Tecnologías Inalámbricas introduce al estudiante los modelos de propagación y los sistemas radiantes, así como las tecnologías de transmisión y los estándares usados en redes inalámbricas de área personal, local, metropolitana o extensa. Además, la asignatura cubrirá la planificación a nivel radio de este tipo de redes. Las herramientas y conceptos analizados en esta asignatura permitirán al estudiante determinar las diferencias entre las distintas redes inalámbricas, así como los principales parámetros en el diseño de las mismas. Prerrequisitos y Recomendaciones: Para el buen aprovechamiento de la asignatura Tecnologías Inalámbricas es imprescindible tener un buen dominio de los conceptos y herramientas de cálculo y diseño aprendidos en las asignaturas de Propagación de Ondas, Radiación y Radiocomunicación, Tecnologías de Alta Frecuencia, Circuitos de Comunicación y

Comunicaciones Móviles, todas ellas comprendidas dentro del Plan de Estudios del Grado en Ingeniería en Sistemas de Telecomunicación.

2. COMPETENCIAS

Competencias genéricas Esta asignatura contribuye a profundizar en las siguientes competencias genéricas definidas en el Apartado 3 del Anexo de la Orden CIN/352/2009:

TR5. Facilidad para el manejo de especificaciones, reglamentos y normas de obligado cumplimiento. TR8. Capacidad para 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. TRU2. Comunicación oral y escrita. TRU3. Capacidad de gestión de la información. TRU4. Aprendizaje autónomo.

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

CST2. Capacidad para aplicar las técnicas en que se basan las redes, servicios y aplicaciones de telecomunicación tanto en entornos fijos como móviles, personales, locales o a gran distancia, con diferentes anchos de banda, incluyendo telefonía, radiodifusión, televisión y datos, desde el punto de vista de los sistema 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.

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

RA1. Definir y manejar los parámetros fundamentales de los distintos dispositivos y equipos de RF implicados en los diferentes sistemas inalámbricos. RA2. Dimensionar y diseñar los elementos radiantes implicados en los sistemas inalámbricos. RA3. Diferenciar las diferentes arquitecturas empleadas en los sistemas de comunicación inalámbricos. RA4. Formular el dimensionamiento de sistemas y servicios de comunicación inalámbrica, tanto en interiores como en exteriores.

3. CONTENIDOS

Bloques de contenido teóricos correspondientes a la docencia en grupos grandes

Total de clases, créditos u horas

(incluidas las sesiones de problemas)

Tema 1. Conceptos generales. Revisión histórica de las comunicaciones inalámbricas. Sistemas actuales (WMAN: WiMax…; WLAN: WiFi…; WPAN: Bluetooth…; y otras tecnologías inalámbricas: RFID…). Bandas de frecuencia utilizadas: bandas libres y bandas con licencia. Normalización de las comunicaciones inalámbricas.

• 2 horas

Tema 2. Propagación de ondas en redes inalámbricas.

Modelos de canal a gran escala (Largo alcance: COST-231, Rec. P-1546, Corto alcance: Rec. P- 1411 e Interiores: Rec. P-1238-7), media escala (cobertura zonal) y pequeña escala (desvanecimientos multitrayecto). Definición de los parámetros asociados a los modelos de canal a pequeña escala (dispersión de retardo, ancho de banda de coherencia y tiempo de coherencia). Caracterización en banda ancha de canales multitrayecto.

• 8 horas

Tema 3. Tecnologías radio en redes inalámbricas.

Efectos del multitrayecto en la señal de banda ancha (ISI). Técnicas de Espectro ensanchado: FH-SS y DS-SS. Co-ubicación de sistemas. Interferencia inter sistema. Tecnología OFDM. Señal banda base OFDM. Prefijo cíclico. Estimación de canal. OFDM codificado.

• 6 horas

Tema 4. Sistemas de telecomunicación inalámbricos.

Estudio de la capa física y la capa MAC del estándar de redes de área metropolitana WMAN 802.16. Especificaciones de la red: cobertura, capacidad del sistema, accesibilidad. Dimensionado del sistema. Planificación radioeléctrica.

• 8 horas

Tema 5. Sistemas de Antenas en comunicaciones inalámbricas.

Sistemas de antenas múltiples. Tecnología MIMO. Técnicas de estimación de dirección de llegada.

6 horas

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

Práctica 1. Estimación de pérdidas a gran escala y medida de RSSI en sistemas WIFI. • 6 horas

PROYECTO: Análisis de una red inalámbrica 802.16 distribuido en las siguientes prácticas:

• Simulación de un canal de propagación en una red 802.16

• Simulación de técnicas OFDM en una red 802.16

• Simulación de técnicas COFDM en una red 802.16

• Simulación de técnicas MIMO en una red 802.16

• 16 horas

Práctica 2. Evaluación de Técnicas de estimación de dirección de llegada • 6 horas

4. METODOLOGÍAS DE ENSEÑANZA-APRENDIZAJE. ACTIVIDADES FORMATIVAS La metodología empleada en la asignatura está centrada en la combinación de aprendizaje teórico en el aula con un aprendizaje más colaborativo en las clases prácticas. A lo largo del semestre, los profesores proponen una serie de actividades formativas (casos prácticos, prácticas, pruebas de evaluación de contenidos) que permiten facilitar el seguimiento de los estudiantes. 4.1. Distribución de créditos (especificar en horas)

Número de horas presenciales:

30 horas en grupo grande 28 horas laboratorio grupo pequeño 2 horas de exámenes.

Número de horas del trabajo propio del estudiante:

90 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

4.2. Estrategias metodológicas, materiales y recursos didácticos

La estrategia docente de la asignatura se basa en una serie de actividades que permitirá abordar los objetivos marcados por las competencias descritas anteriormente: Docencia en grupos grandes: La docencia en grupos grandes en el aula será el lugar donde se expondrán los principales conceptos de la materia en estudio. El objetivo es introducir al estudiante en los fundamentos teóricos de las comunicaciones inalámbricas, sus arquitecturas, los dispositivos a emplear y las características generales y normativas, así como las aplicaciones que en cada caso puedan tener estas tecnologías, de una forma guiada, secuencial y reflexiva. El apoyo con materiales docentes será fundamental para crear entornos de aprendizaje reflexivo, donde estudiante y profesor puedan emprender un análisis crítico que permita al estudiante relacionar conceptos de forma autónoma.

El orden de presentación de los contenidos evolucionará desde lo más general de este tipo de comunicaciones hasta lo más particular de cada uno de los sistemas, con el objetivo de a medida que se avance en el desarrollo de la asignatura se vaya deduciendo cuáles de los conceptos generales son de aplicación, en base a los aspectos normativos que regulan cada uno de los servicios soportados, motivando así la capacidad deductiva del estudiante. 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. Actividades Individuales:

• Prueba de evaluación de contenidos: Durante el desarrollo del curso se realizarán pruebas intermedias que permitan detectar los logros y carencias en el proceso de aprendizaje.

Actividades Grupales:

Las siguientes actividades grupales se desarrollarán en grupos pequeños de dos o tres estudiantes a lo largo de varias sesiones de trabajo. En dichas sesiones, los estudiantes deben trabajar en equipo.

• Prácticas de laboratorio: El objetivo es que el estudiante adquiera los conocimientos prácticos más relevantes en el área radio de las redes inalámbricas. Para cada una de las prácticas se fijarán los objetivos que se pretenden conseguir, junto con una bibliografía (revistas, recomendaciones, libros)

básica, dejando autonomía a los estudiantes para el desarrollo de las mismas, si bien, al finalizar cada una de las prácticas se deberá presentar un informe en el que los estudiantes hagan constar los procedimientos utilizados, los resultados obtenidos y unas conclusiones críticas sobre los mismos.

• Proyecto: El proyecto tiene la finalizar de dar la capacidad al estudiante de analizar coberturas de redes inalámbricas 802.16. El desarrollo se planificará en diferentes sesiones de grupos reducidos en las que se trabajará en equipo y se simularán tanto los canales de propagación como las tecnologías asociadas al estándar. Los estudiantes generarán un informe donde se refleje la evolución de la adquisición de conocimientos para finalmente conseguir el objetivo y la capacitación prevista.

• Caso práctico: El objetivo es analizar el funcionamiento de una red de comunicaciones 802.16 tanto a nivel de la capa física como de la capa MAC, basándonos en el conocimiento previo del estándar. A través del dimensionamiento y análisis de una red, veremos cuáles son los parámetros radio clave en el dimensionamiento y operación de la misma.

5. EVALUACIÓN PROCEDIMIENTOS La evaluación de los estudiantes 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: Teniendo en cuenta el carácter de optativa terminal de la materia, la evaluación no solamente deberá garantizar que el estudiante ha asimilado los conceptos principales de teoría, sino también que ha alcanzado las habilidades suficientes

como para poder extrapolar dichos conocimientos a los problemas que los estudiantes se encontrarán en su vida laboral. Así, pues, será necesario enfatizar el carácter formativo de la evaluación continua que aquí se describe. Dadas las competencias y resultados de aprendizaje perseguidos con esta asignatura, la evaluación empleará principalmente los instrumentos de evaluación enumerados a continuación:

• Prácticas de laboratorio y Proyecto: o Se entregará un informe único por práctica y proyecto por parte de cada

uno de los grupos de estudiantes que la hayan realizado. o Se realizará una prueba intermedia con contenidos relativos al desarrollo

de las prácticas y los conceptos trabajados en las mismas.

• Caso práctico.

o Se realizarán pruebas intermedias sobre los conceptos teóricos

relacionados con el caso práctico. Estas pruebas, serán evaluadas individualmente para cada estudiante. El objetivo es afianzar los conceptos básicos relativos a las tecnologías básicas usadas en redes inalámbricas, así como los conceptos básicos del estándar 802.16 para poder abordar con éxito el caso práctico.

o Además, cada grupo de estudiantes llevará a cabo una presentación del trabajo desarrollado para resolver el caso a final del curso

• Prueba de evaluación final escrita teórico-práctica: Se llevará a cabo al final del curso, y de forma individual. Esta prueba se presenta al estudiante como una forma de mejorar las notas de las pruebas intermedias y poder demostrar cómo el proceso de aprendizaje ha afianzado los conceptos de la asignatura.

Evaluación final:

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

• Prueba de evaluación final escrita relativa a los contenidos desarrollados en las prácticas y el proyecto de laboratorio. El estudiante debe entregar previamente las memorias de las prácticas y el proyecto.

• Prueba de evaluación final escrita relativa a los contenidos teóricos. Constará de cuestiones teórico-prácticas relativas a los conceptos desarrollados a lo largo de la asignatura.

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. CRITERIOS DE EVALUACIÓN Los Criterios de Evaluación deben atender al grado de adquisición de las competencias por parte del estudiante. Para ello se definen los siguientes.

CE1: El estudiante muestra capacidad para manejar los parámetros fundamentales de los dispositivos y equipos de RF en los sistemas inalámbricos. CE2: El estudiante puede analizar y caracterizar los sistemas de antenas implicados en los sistema inalámbricos. CE3: El estudiante demuestra que puede diferenciar las diferentes tecnologías de transmisión empleadas en los servicios inalámbricos de comunicación. CE4: El estudiante es capaz de analizar y dimensionar redes inalámbricas. CE5: El estudiante es capaz de trabajar con normativas, especificaciones y recomendaciones a nivel internacional relacionadas con los servicios inalámbricos. CE6: El estudiante 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:

• Memorias de las prácticas (entregables E1-E2). Memorias con los resultados obtenidos durante la realización de las prácticas de laboratorio. Se realizarán en grupos reducidos.

• Informe del proyecto (entregable E3). Informe con los resultados obtenidos

durante la realización del mismo. Se realizarán en grupos reducidos.

• Pruebas de evaluación intermedia (PEP1-3):

o Prueba de evaluación intermedia asociada a los temas 2 y 3 (PEP1). Prueba parcial individual relacionada con los conceptos trabajados en los temas 2 y 3.

o Prueba de evaluación intermedia asociada al caso práctico (PEP2): Prueba parcial individual relacionada con los conceptos necesarios para el desarrollo del caso práctico.

o Prueba de evaluación intermedia asociada a las prácticas y el proyecto de

laboratorio (PEP3): Prueba parcial individual relacionada con el desarrollo y los contenidos trabajados en las prácticas y el proyecto.

• Entrega y defensa de los resultados de un caso práctico (E4). La entrega del

informe del caso práctico es grupal, aunque la evaluación es individual en base al desempeño individual en la presentación del mismo.

• Prueba de evaluación final (PEF): Constará de cuestiones teórico-prácticas

relativas a las diferentes tecnologías y estándares desarrollados a lo largo de la asignatura tanto en el trabajo del aula como del laboratorio: o En la convocatoria ordinaria-evaluación continua, esta prueba está

orientada a los estudiantes que quieren mejorar las calificaciones de alguna de las pruebas parciales. Será evaluado individualmente.

o En la convocatoria ordinaria-evaluación final y en la convocatoria

extraordinaria esta prueba constará de dos partes: una relativa a los contenidos teóricos (PEF-Teoría) y otra específica centrada en los objetivos de las prácticas de laboratorio (PEF-Laboratorio). Será evaluada individualmente.

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

TR5, TR8, TRU2, TRU3, CST2, CST4, CST5

RA1,RA2, RA4 CE1, CE2, CE4, CE5, CE6 E1-E2 12%

TR5, TR8, TRU2, TRU3, CST2, CST4, CST5

RA1,RA2, RA4 CE1, CE2, CE4, CE5, CE6 E3 28%

TR5, TRU2, TRU3, TRU4, CST2, CST4, CST5

RA1, RA2, RA3, RA4

CE1, CE2, CE3, CE4, CE5 PEP1-3 42%

TR5, TR8, TRU2, TRU3 CST2, CST4

RA1, RA3, RA4

CE1, CE3, CE4, CE5, CE6 E4 18%

TR5, TRU2, TRU3, TRU4, CST2, CST4, CST5

RA1, RA2, RA3, RA4

CE1, CE2, CE3, CE4, CE5 PEF 42%

(*) El porcentaje asignado a la PEF es el mismo que a las PEPs, porque esta prueba está dirigida a aquellos estudiantes que quieran mejorar la calificación de alguna PEP después de todo el proceso de aprendizaje académico. Se considerará como no presentado al estudiante 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 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

TR5, TR8, TRU2, TRU3, CST2, CST4, CST5

RA1,RA2, RA4 CE1, CE2, CE4, CE5, CE6

E1-E3/ PEF-Laboratorio 54%

TR5, TRU2, TRU3, TRU4, CST2, CST4, CST5

RA1, RA2, RA3, RA4

CE1, CE2, CE3, CE4, CE5 PEF-Teoría 46%

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

TR5, TR8, TRU2, TRU3, CST2, CST4, CST5

RA1,RA2, RA4 CE1, CE2, CE4, CE5, CE6

E1-E3/ PEF-Laboratorio 54%

TR5, TRU2, TRU3, TRU4, CST2, CST4, CST5

RA1, RA2, RA3, RA4

CE1, CE2, CE3, CE4, CE5 PEF-Teoría 46%

6. BIBLIOGRAFÍA Bibliografía Básica

• Perahia, E. and Stacey, R. Next Generation Wireless LANs, Second Edition. Ed Cambridge University Press 2013

• Eklund C.; Marks, R. B.; Ponnuswamy, S.; Stanwood, K. L. and Van Waes, N. J.M. WirelessMAN®: Inside the IEEE 802.16™ Standard for Wireless Metropolitan Area Networks. Ed. The Institute of Electrical and Electronics Engineers, Inc, 2011.

• Andrews, Jeffrey G. Fundamentals of WiMAX: Understanding Broadband Wireless Networking. Ed Prentice Hall, 2007.

• Hanzo, Lajos L.; Akhtman, Y.; Wang, L. and Jiang, M. MIMO-OFDM for LTE, WiFi and WiMAX: Coherent versus Non-coherent and Cooperative Turbo Transceivers. Ed. Wiley-IEEE Press, 2010.

Bibliografía Complementaria

• Belding-Royer, E.M.; Al Agha, K. and Pujolle, G. ((2005). Mobile and wireless communication networks. Springer.

• Carr, J.J. Microwaves & wireless communicationstechnologies. Newnes, 1996. • Cheng, X.; Huang, X.H. and Du, D. (2004). Ad-Hoc wireless networking.

Springer. • Craine, R.K. Propagation handbook for wireless communication systems

design. CRC Press, 1995. • Goldsmith, A. Wireless communications. Cambridge University Press, 2005. • Miceli, A. Wireless technician’s handbook. Artech House, 2003. • Molish, A.F. Wireless communications. IEEE Press, John Wiley & Sons, 2005. • Ross, J. The book of wireless: A painless guide to Wi-Fi and broadband

wireless. No Starch Press, 2008. • Seikh, A.U.H. Wireless communications. Theory and tecniques. Kluwer

Academic Publishers, 2004. • Stross, C. Wireless. ACE Books, 2009. • Tse, D. and Viswanath, P. Foundamentals of wireless communications.

Cambridge University Press, 2005. • Wesolowski, K. Mobile communication systems. John Wiley & Sons, 2002.

• Wong, K.D. Foundamentals of wireless communication engineering technologies. John Wiley & Sons, 2011.

• Recomendaciones UIT-R, Series P y V. • Estándares del IEEE.

Wireless Technologies

Degree in Telecommunications Systems Engineering (GIST)

Universidad de Alcalá

2018/2019 4º Year – 1st Semester

TEACHING GUIDE Course Name: Wireless Technologies Code: 390009 Degree in: Telecommunications Systems Engineering (GIST)

Department and Area: Teoría de la Señal y Comunicaciones Signal Theory and Communications

Teoría de la señal. Ingeniería Eléctrica Type: Optional (Specialised) (GIST) ECTS credits: 6 Year and Semester: 4º year, 1st semester (GIST)(

Teachers: David de la Mata Moya Judith Redoli Granados

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

Language: Spanish/English friendly

1. COURSE SUMMARY In recent years, the development of the Information Society has led to a greater diversity in the offering of telecommunication services to companies and individuals. This development has been supported, largely, by wireless networks -wide area networks, metropolitan networks, local or personal ones- So, an increase in the number of radio installations to guarantee the levels of quality and coverage required has taken place. The speed of development and implementation of these new services present in the current work, business, culture or leisure environments goes hand in hand which continuously increasing demand for greater capacity and higher transmission speed services. This course on Wireless Technologies introduces the student to propagation models and radiant systems, as well as transmission technologies and standards used in personal, local, metropolitan or wide area wireless network. In addition, the subject will cover the radio planning of this type of networks. The tools and concepts analysed in this subject will allow the student to determine the differences between different wireless networks, as well as the main parameters in its design. Prerequisites and Recommendations: In order to get the most of the course Wireless Technologies, it is essential to have mastered the concepts and calculation tools presented in the subjects Wave Propagation, Radiation and Radiocommunication, High Frequency Technologies, Communication Circuits and Mobile Communications. All of them are included in the Degree in Telecommunication Systems Engineering.

2. SKILLS

Basic, Generic and Cross Curricular Skills. This course contributes to acquire the following generic skills, which are defined in Section 3 of The Annex to Orden CIN/352/2009:

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. en_TRU2 - Oral and written communication skills en_TRU3 - Ability to manage information.

en_TRU4 - Autonomous Learning. 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_CST2 - Ability to apply the transmission techniques on which telecommunication networks, services and applications are based. These techniques should be applied both in fixed and mobile environments, personal, local or at large distances, with different bandwidths, including telephony, broadcasting, television and data en_CST4 - Capacity for the selection of radiofrequency, microwaves, radio broadcasting, radio links and radiodetermination circuits, subsystems and systems. en_CST5 - Ability to select antennas, equipment and transmission systems, propagation of guided and unguided waves by any electromagnetic means, radiofrequency or optical as well as the corresponding radioelectric spectrum management and frequency assignment.

Learning Outcomes Upon successful completion of this course, students will demonstrate the following learning outcomes:

RA1. Define and manage the fundamental parameters of the different RF devices and equipment involved in the different wireless systems. RA2. Sizing and designing the radiant elements involved in wireless systems. RA3. Differentiate the different architectures used in wireless communication systems. RA4. Formulate the sizing of both indoors and outdoors wireless communication systems and services.

3. CONTENTS

Content Blocks Total number of hours

UNIT 1. GENERAL CONCEPTS. Historical review of wireless communications. Current systems (WMAN: WiMax ...; WLAN: WiFi ...; WPAN: Bluetooth ... and other wireless technologies: RFID ...). Frequency bands used: free and licensed bands. Normalization of wireless communications.

• 2 hours

UNIT 2. WAVE PROPAGATION IN WIRELESS NETWORKS. Large scale channel models (Outdoors long distance: COST-231, Rec. P-1546, Outdoors short distance: Rec. P-1411 and Indoors: Rec. P-1238-7), medium scale (area coverage) and small scale (multipath fading). Definition of the parameters associated with small scale channel models (delay dispersion, coherence bandwidth and coherence time). Characterization of broadband multipath channels.

• 8 hours

UNIT 3. RADIO TECHNOLOGIES IN WIRELESS NETWORKS. Effects of multipath on broadband signalS (ISI). Widespread spectrum techniques: FH-SS and DS-SS. Systems co-location. Inter-system interference. OFDM technology. OFDM baseband signal. Cyclic prefix. Channel estimation. Coded OFDM.

• 6 hours

UNIT 4. WIRELESS TELECOMMUNICATION SYSTEMS Study of the physical layer and the MAC layer of WMAN 802.16 metropolitan area network standard. Network specifications: coverage, system capacity, accessibility. System dimensioning. Radio planning

• 8 hours

UNIT 5. ANTENNA SYSTEMS IN WIRELESS COMMUNICATIONS Multiple antenna systems. MIMO technology Estimation techniques for the direction of arrival.

6 hours

Laboratory Content Blocks Total number of hours

Lab exercise 1. Estimation of large-scale losses and measurement of RSSI in WIFI systems. • 6 hours

PROJECT: Analysis of an 802.16 wireless network distributed in the following lab exercises:

• Simulating the propagation channel in an 802.16 network

• Simulating OFDM techniques in an 802.16 network

• Simulating COFDM techniques in an 802.16 network

• Simulating MIMO techniques in an 802.16 network

• 16 hours

Lab exercise 2. Evaluation of Direction of Arrival Estimation Techniques • 6 horas

4. TEACHING - LEARNING METHODOLOGIES. FORMATIVE ACTIVITIES. The methodology used is focused on the combination of theoretical learning in the classroom with more collaborative learning in practical classes. Throughout the semester, the teachers propose a series of training activities (practical cases, practices, content evaluation tests) that make it easier the monitoring of students. 4.1. Credits Distribution

Number of on-site hours:

30 hours in large group 28 hours in small group (lab) 2 hours for tests.

Number of hours of student work: 90 hours Total number of hours: 150

4.2. Methodological strategies, teaching materials and resources The teaching strategy is based on a series of activities that allow addressing the objectives established by the skills described above: Teaching in large groups: The classroom will be the place where the main concepts of the subject will be presented. The main goal is to introduce the student to the theoretical foundations of wireless communications, its architectures, devices to be used, general and regulatory characteristics, as well as the applications these technologies may have in different situations. This introduction will be done in a guided, sequential and reflective way. The support with teaching materials will be key to create reflective learning environments, where students and teachers can undertake a critical analysis that allows the student to relate concepts autonomously. The order of presentation of the contents will evolve from the most general to the most particular aspects of each of the systems. In this way, the student will be able to deduce how to apply the general concepts to specific scenarios. It is also very convenient to establish links with other subjects of the curriculum during the classroom sessions, and provide experiences on the contents, which will help to attract the attention of the student and encourage their interest in the subject. Individual Activities:

• Content evaluation tests: During the development of the course, interim tests will be carried out to detect achievements and gaps in the learning process.

Group activities:

The following group activities will be carried out in small groups of two or three students throughout several working sessions. In these sessions, students must work as a team.

• Laboratory exercises: The main goal is getting the students to acquire the most relevant practical knowledge in the radio area of wireless networks. The objectives to be achieved in each one of the lab exercises will be established in advance, along with a basic bibliography (magazines, recommendations, books). At the end of each one of the lab exercises a report in which the students record the procedures used, the results obtained and some critical conclusions about them must be presented.

• Project: The aim of the project is providing the student with the proper learning environment to analyse 802.16 wireless network coverage. The project will unfold throughout several small group sessions. In these sessions, students will work as a team and will simulate both propagation channels and technologies associated with the standard. Students will also generate a

report that reflects their evolution in the acquisition of knowledge and the final achievement of the goals established.

• • Case study: The goal is analysing the physical and MAC layer operation of an

802.16 communication network. For this purpose, students will take into account their prior knowledge of the standard. Through the dimensioning and analysis of an specific network, key radio parameters for dimensioning and operating the network will be discovered.

5. ASSESSMENT: procedures, evaluation and grading criteria 5.1. PROCEDURES 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 Continuous Assessment: The student continuous work will be assessed as follows:

• Laboratory exercises and Project:

o A unique report will be delivered for each lab exercise and project by each of the groups of students.

o An interim test covering the contents worked on the lab exercises will be carried out.

• Case study:

o Interim individual tests covering the theoretical concepts related to the case study will be carried out. The aim is to consolidate basic concepts related to the technologies used in wireless networks, as well as basic concepts related to 802.16 standard in order to successfully address the case study.

o In addition, each group of students will carry out a presentation of their work at the end of the semester.

• Final assessment test: It will be carried out at the end of the semester. This test is presented to the student as a way to improve the grades obtained previously in the interim assessment tests. It will also help him to master the new concepts studied along the semester.

Assessment through final exam In case the student renounces continuous assessment, they will be assessed as follows:

• A written final test related to the contents developed in the lab exercises and the laboratory project. The student must previously submit the lab exercises and project reports.

• A written final test related to the theoretical contents. It will consist of theoretical and practical questions related to the concepts developed throughout the course.

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

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

CE1: The student shows the ability to manage the fundamental parameters of RF devices and RF equipment in wireless systems. CE2: The student can analyse and characterize the antenna systems involved in the wireless system. CE3: The student demonstrates they can differentiate the different transmission technologies used in wireless communication services. CE4: The student is capable of analysing and dimensioning wireless networks. CE5: The student is able to work with international standards, specifications and recommendations related to wireless services.

CE6: The student is able to work in a group, in a multilingual environment and can present their learning results in written and oral manner.

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:

• Lab reports (E1-E2). Reports with the results and conclusions obtained during the lab exercises. Each lab group will summit one report for each lab exercise.

• Project report (E3). Report with the results and conclusions for the lab project.

Each project group will summit one report.

• Intermediate assessment tests (PEP1-3):

o Interim assessment test (PEP1). It will cover the concepts related to topics 2 and 3.

o Interim assessment test (PEP2): It will cover the concepts necessary for the development of the case study.

o Interim assessment test (PEP3): It will cover the concepts necessary for the lab exercises and the project.

• Delivery associated to case study (E4). Final mark will be a combination of the

mark assigned to the report and the individual performance in its presentation by each member of the group.

• Final evaluation test (PEF): It will consist of theoretical-practical issues related

to the different technologies and standards developed throughout the semester, both in the classroom and in the lab:

o In the ordinary call-continuous evaluation, this test is aimed at students

who want to improve the qualifications of some of the interim tests carried out throughout the semester.

o In the ordinary call-final evaluation and in the extraordinary call this test will consist of two parts: one related to the theoretical contents (PEF-Theory) and another focused on the lab work (PEF-Laboratory).

GRADING CRITERIA Ordinary Call - Continuous Assessment 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

TR5, TR8, TRU2, TRU3, CST2, CST4, CST5

RA1,RA2, RA4 CE1, CE2, CE4, CE5, CE6 E1-E2 12%

TR5, TR8, TRU2, TRU3, CST2, CST4, CST5

RA1,RA2, RA4 CE1, CE2, CE4, CE5, CE6 E3 28%

TR5, TRU2, TRU3, TRU4, CST2, CST4, CST5

RA1, RA2, RA3, RA4

CE1, CE2, CE3, CE4, CE5 PEP1-3 42%

TR5, TR8, TRU2, TRU3 CST2, CST4

RA1, RA3, RA4

CE1, CE3, CE4, CE5, CE6 E4 18%

TR5, TRU2, TRU3, TRU4, CST2, CST4, CST5

RA1, RA2, RA3, RA4

CE1, CE2, CE3, CE4, CE5 PEF 42%

(*) 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 PEP1-3 interim test. The new mark will only be taken into account if it is higher than the previous one. The percentage assigned to the PEF is the same as the PEPs, because this test is aimed at those students who want to improve the PEP score after the entire academic learning process. Students will be considered as not showing up in the ordinary call if they do not participate in the 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. Ordinary Call - Assessment through final exam In the ordinary call- assessment through final exam, 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

TR5, TR8, TRU2, TRU3, CST2, CST4, CST5

RA1,RA2, RA4 CE1, CE2, CE4, CE5, CE6

E1-E3/ PEF-Lab 54%

TR5, TRU2, TRU3, TRU4, CST2, CST4, CST5

RA1, RA2, RA3, RA4

CE1, CE2, CE3, CE4, CE5 PEF-Theory 46%

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.

6. BIBLIOGRAFÍA Basic Bibliography

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• Recomendaciones UIT-R, Series P y V.

• Estándares del IEEE.