Кафедра прикладної радіоелектроніки

[TS-07] Імітаційне моделювання в телекомунікаціях та радіотехніці

Робоча програма навчальної дисципліни (Силабус)

Реквізити навчальної дисципліни

Рівень вищої освіти	Третій (освітньо-науковий)
Галузь знань	-
Спеціальність
Освітня програма	172ф ТР - Телекомунікації та радіотехніка (ЄДЕБО id: 46365)172ф ТР+ - Телекомунікації та радіотехніка (ЄДЕБО id: 57927)
Статус дисципліни	Нормативна
Форма здобуття вищої освіти	Очна
Рік підготовки, семестр	2 курс, весняний семестр
Обсяг дисципліни	3 кред. (Лекц. 18 год, Практ. 18 год, Лаб. год, СРС. год )
Семестровий контроль/контрольні заходи	Екзамен
Розклад занять	https://rozklad.kpi.ua
Мова викладання	Українська / Англійська
Інформація про керівника курсу / викладачів	Лекц.: Нелін Є. А., Практ.: Нелін Є. А.,
Розміщення курсу	https://drive.google.com/drive/folders/1h-VFy5RJn29bz97HdVTfqt5PbBBOgNpHOpeU5R474mUg7L8vlIJHH-DAwmAJocjIKc6ZLOES

Програма навчальної дисципліни

1. Опис навчальної дисципліни, її мета, предмет вивчання та результати навчання

Мета навчальної дисципліни — формування у аспірантів компетенцій в області імітаційного моделювання телекомунікаційних та радіотехнічних процесів, пристроїв і систем та методів комп’ютерного дослідження типових хвильових структур.

Предмет навчальної дисципліни — технологія імітаційного моделювання, критичний аналіз результатів моделювання.

Програмні результати навчання

Компетентності: 

(ЗК 1) здатність до критичного аналізу, оцінки і синтезу нових складних ідей;
(ФК 2) здатність застосовувати математичні методи наукових досліджень, імітаційного моделювання, прикладні аспекти системного аналізу у різних видах професійної діяльності;
(ФК 3) здатність виконувати теоретичні й експериментальні дослідження, математичне й комп’ютерне моделювання процесів у телекомунікаційних і радіотехнічних системах та пристроях.

Знання: 

(ЗН 4) сучасних математичних методів наукових досліджень, імітаційного моделювання, прикладних аспектів системного аналізу.

Уміння: 

(УМ 5) виконувати самостійно науково-дослідну діяльність у галузі телекомунікацій і радіотехніки з використанням сучасних математичних методів наукових досліджень, імітаційного моделювання, прикладних аспектів системного аналізу;
(УМ 7) планувати, організовувати роботу та керувати проектами в галузі наукових досліджень, розробки, аналізу, розрахунку, моделювання, виробництва та тестування телекомунікаційних і радіотехнічних систем та пристроїв;
(УМ 11) обґрунтовувати й аналізувати вибір конкретного типу моделі та методу телекомунікаційних та радіотехнічних систем при вирішенні відповідних практичних задач.

Після засвоєння матеріалу дисципліни аспіранти отримають фундаментальні знання в області теорії та практики імітаційного моделювання в телекомунікаціях і радіотехніці, практичні знання особливостей імітаційного моделювання на прикладах типових об’єктів телекомунікацій та радіотехніки; набудуть уміння застосовувати здобуті знання при розробці нових наукових методик та в новітніх промислових технологіях і зразках нової техніки, для пояснення отриманих даних і передбачення нових наукових результатів; отримають досвід практичного застосування методів імітаційного моделювання для задач телекомунікацій та радіотехніки; проведення досліджень і узагальнення їх результатів в області хвильових явищ, хвильових структур і хвильових пристроїв обробки сигналів; самостійної роботи з навчальною, науковою та довідковою літературою.

2. Пререквізити та постреквізити дисципліни (місце в структурно-логічній схемі навчання за відповідною освітньою програмою)

Для успішного засвоєння дисципліни аспірант має володіти «Іноземною мовою для наукової діяльності», оскільки значна частина новітніх технологій викладена англійською мовою. Компетенції, знання, уміння та досвід, одержані в процесі вивчення кредитного модуля є необхідними для виконання наукових досліджень за темою дисертації.

3. Зміст навчальної дисципліни

Дисципліну структурно розділено на 4 розділи:

Розділ 1 Основні поняття теорії моделювання

Розділ 2 Технологія імітаційного моделювання. Обробка результатів імітаційного моделювання

Розділ 3 Імітаційне моделювання структур та пристроїв хвильової радіоелектроніки

Розділ 4 Імітаційне моделювання надійності програмного забезпечення та телекомунікаційних і радіотехнічних систем

4. Навчальні матеріали та ресурси

Основна література: 1. Law A. M. Simulation Modeling and Analysis, 5 th ed.  –  NJ: McGraw-Hill Education, 2015. – 776 p. 2. Зеленський К. Х., Кіт Г. В., Чумаченко О. І. Комп’ютерне моделювання систем. – Київ: Університет "Україна", 2014. – 315 с. 3. Anu M. Introduction to modeling and simulation. Proceedings of the 29th conference on Winter simulation, December 1997, pp. 7–13. 4. Степашко В. Моделювання як основа інтелектуальних технологій та систем. –  http://irtc.org.ua/image/app/webroot/Files/presentations/МНУЦ/Отдел_Степашко/Stepashko_IntMod-25-4-2017.pdf Допоміжні джерела: 1. Markos P., Soukoulis C. M. Wave Propagation: From Electrons to Photonic Crystals and Left-Handed Materials. –  Princeton and Oxford: Princeton Uuniversity Press, 2008. – 352 p.

3.

Навчальний контент

5. Методика опанування навчальної дисципліни (освітнього компонента)

Лекційні заняття. Перелік основних питань

Розділ 1 Основні поняття теорії моделювання

1.1 Наукове моделювання як метод дослідження об'єктів пізнання

1.2 Критерії, яким має задовольняти модель

1.3 Елементи системного аналізу. Класифікація систем

1.4 Види моделювання

1.5 Імітаційне моделювання

Розділ 2 Технологія імітаційного моделювання. Оброблення результатів імітаційного моделювання

2.1 Реалізація імітаційного моделювання

2.2 Мистецтво імітаційного моделювання

2.3 Комп’ютерне моделювання та його обмеження

2.4 Конструювання моделі. Оптимізація

2.5 Моделювання компонентів. Пряме та зворотне завдання

2.6 Експериментування та аналіз чутливості

2.7 Аналіз результатів імітаційного моделювання

Розділ 3 Імітаційне моделювання структур та пристроїв хвильової радіоелектроніки

3.1 Електромагнітні імпедансні бар’єр та яма

3.2 Квантово-механічні потенціальні бар’єр та яма

3.3 Резонансні двобар’єрні електромагнітні та акустичні структури

3.4 Квантово-механічна двобар’єрна структура

3.5 Напівпровідникові надґрати

Розділ 4 Імітаційне моделювання надійності програмного забезпечення та телекомунікаційних і радіотехнічних систем

4.1 Вступ в надійність систем

4.2 Державні стандарти України з надійності техніки

4.3 Надійність програмного забезпечення

4.4 Стійкість функціонування програмного забезпечення

4.5 Аналіз надійності за лямбда-моделлю

4.6 Аналіз надійності за DN-моделлю

Тематики практичних занять. Завдання виконуються комп’ютерним моделюванням в комп’ютерному класі.

1 Моделювання та дослідження поодиноких хвильових бар’єрів та ям

2 Моделювання та дослідження двобар’єрних електромагнітних та акустичних структур

3 Моделювання та дослідження двобар’єрних квантово-механічних структур

4 Моделювання та дослідження напівпровідникових надґрат

5 Імітаційне моделювання надійності радіоелектронної системи

6. Самостійна робота студента

З метою підвищення якості засвоєння навчального матеріалу та  досвіду теоретичних наукових досліджень передбачені індивідуальні завдання у формі розрахунково-графічної роботи за тематикою дисципліни.

Політика та контроль

7. Політика навчальної дисципліни (освітнього компонента)

Система вимог, які ставляться перед аспірантом:

Відвідування лекційних та практичних занять є обов’язковою складовою вивчення матеріалу;

• на лекції викладач користується власним презентаційним матеріалом; використовує гугл-диск та платформу дистанційного навчання "Сікорський" для викладання матеріалу поточної лекції, додаткової інформації, завдань до практичних робіт та інше; 
• питання на лекції дозволено задавати впродовж лекції;
• для захисту практичної  роботи необхідно виконати передбачені в ній завдання та зробити аналітичні висновки;
• заохочувальні бали виставляються за: самостійне оригінальне вирішення завдань практичних занять  Кількість заохочуваних балів не більше 10;

Штрафні бали виставляються за несвоєчасне виконання завдань практичних занять. Кількість штрафних балів не більше 10.

8. Види контролю та рейтингова система оцінювання результатів навчання (РСО)

Рейтинг аспіранта складається з балів за:

1. роботу на лекціях;
2. роботу на практичних заняттях;
3. виконання завдань практичних робіт;
4. відповіді на екзамені;
5. заохочувальні та штрафні бали.

Розрахункова робота:

Ваговий бал розрахункової роботи = 10 при таких критеріях оцінювання:

• 5 - 7 балів - робота містить окремі суттєві помилки, але не потребує повної переробки (зараховано);
• 8 - 10 балів - робота виконана в цілому вірно, не має суттєвих вад і зауважень (зараховано).

Практичні завдання:

Сумарний ваговий бал за практичні зайняття протягом семестру складає 40 балів при таких критеріях оцінювання:​

• 6 балів - задовільне виконання завдання;
• 8 балів - добре виконання завдання;
• 10 балів - відмінне виконання завдання.

Заохочувальні бали

 за активну роботу на лекції та практичному занятті, але в сумі не більше 10.

Рейтингова шкала з дисципліни RD =100 балів і утворюється із сумарного вагового балу за роботу в семестрі (стартовий рейтинг) RC та екзаменаційної складової RЕ :

RD = RC + RE

Згідно з викладеним у попередніх пунктах

RC = Rпр + Rрр  = 50 балів+ (Rз - Rш)

де Rпр – бал за практичне завдання (0…40);

1. Rрр – бал за написання розрахункової роботи (6…10);
2. Rз  - заохочувальні бали (0…10);
3. Rш – штрафні бали (0…10).

Екзаменаційна складова становить 50% рейтингової шкали і становить RE = 50 балів.

Система оцінювання знань на екзамені:

• відповіді на всі завдання екзаменаційного білета відсутні або містять грубі помилки й не задовольняють мінімальному необхідному рівню засвоєння матеріалу     0 - 9 бали;
• дані загалом правильні відповіді не менше, ніж на 25% завдань білета    10 - 19 балів
• дані загалом правильні відповіді не менше, ніж на 50% завдань білета    20 - 29 балів
• дані правильні відповіді не менше, ніж на 75% завдань білета        30 – 39 балів
• дані вичерпні аргументовані відповіді на всі завдання білета            40 – 50 балів

Умови допуску до екзамену: студент допускається до екзамену, якщо він:

• має стартовий рейтинг RC > 0,5 RC , тобто RC >25 балів;
• має зараховані розрахункову та практичні роботи;

Сума набраних балів RD або балів за залікову роботу переводиться до залікової оцінки згідно з таблицею:

Таблиця відповідності рейтингових балів оцінкам за університетською шкалою

Кількість балів	Оцінка
100-95	Відмінно
94-85	Дуже добре
84-75	Добре
74-65	Задовільно
64-60	Достатньо
Менше 60	Незадовільно
Не виконані умови допуску	Не допущено

9. Додаткова інформація з дисципліни (освітнього компонента)

...

Опис матеріально-технічного та інформаційного забезпечення дисципліни

---

Робочу програму навчальної дисципліни (силабус):
Складено Нелін Є. А.;
Ухвалено кафедрою ПРЕ (протокол № ПРЕ, №6 від 21.06.2021 )
Погоджено методичною комісією факультету/ННІ (протокол № ______ від ______)