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Fondamenti di Telecomunicazioni

Corso Ingegneria informatica, elettronica e delle telecomunicazioni
Curriculum Homeland Security
Orientamento Orientamento unico
Anno Accademico 2022/2023
Crediti 8
Settore Scientifico Disciplinare ING-INF/03
Anno Secondo anno
Unità temporale Primo semestre
Ore aula 64
Attività formativa Attività formative caratterizzanti

Canale unico

Docente GIUSEPPE RUGGERI
Obiettivi Il Corso di Fondamenti di Telecomunicazioni si propone di fornire le nozioni di base per lo studio dei sistemi di comunicazione per il trasferimento dell’informazione prettamente operanti in modalità digitale. Un primo obiettivo formativo è la capacità di analisi di segnali determinati a tempo continuo, sia nel dominio del tempo che nel dominio della frequenza, e delle interazioni tra segnali e sistemi, con particolare attenzione ai sistemi lineari e stazionari. Un secondo obiettivo formativo consiste nella capacità di analizzare e comprendere le diverse fasi che caratterizzano il trasferimento dell’informazione in formato digitale dalla sorgente alla destinazione. Particolare attenzione sarà dedicata alla conversione Analogico Digitale, alla trasmissione dei segnali numerici in Banda Base, alle Modulazioni Digitali. Un terzo obiettivo formativo consiste nel fornire allo studente la capacità di utilizzare l’ambiente di programmazione Matlab per l’analisi dei segnali e la simulazione di sotto-sistemi di telecomunicazioni.

Capacità di applicare conoscenze: dopo il superamento dell’esame, lo studente possiede le conoscenze di base necessarie alla progettazione, alla caratterizzazione ed al dimensionamento degli attuali sistemi di comunicazione digitali. E’ in grado inoltre di effettuare analisi e simulazioni utilizzando l’ambiente di Programmazione Matlab.

Autonomia di giudizio: lo studente è inoltre in grado di dimensionare un collegamento, calcolare il tasso di errore del sistema, stabilire la massima distanza del collegamento, valutare la minima potenza di trasmissione per ottenere una certa qualità di servizio. Sa inoltre fare un utilizzo di base dell’ambiente di programmazione Matlab per l’analisi dei segnali e la simulazione di sotto-sistemi di telecomunicazioni.

Abilità comunicative: a seguito del superamento dell’esame, lo studente è in grado di illustrare le motivazioni teoriche e tecniche che sono alla base dei moderni sistemi di comunicazione digitale.

Capacità di apprendimento: a seguito del superamento dell’esame, lo studente è in grado di apprendere in autonomia possibili evoluzioni delle tecnologie presentate durante il corso e di applicare le metodologie di valutazione apprese a nuove tecnologie e di utilizzare strumenti differenti, basati sulla stessa metodologia, per la valutazione delle prestazioni.

Modalità di accertamento e valutazione: Gli esami di accertamento e di valutazione consistono in una prova orale eventualmente preceduta da prova scritta (test a selezione multipla).

Criteri di Valutazione:
30 e lode: conoscenza completa, approfondita e critica degli argomenti, eccellente proprietà di linguaggio, completa ed originale capacità interpretativa, piena capacità di applicare autonomamente le conoscenze per risolvere i problemi proposti;
28 - 30: conoscenza completa e approfondita degli argomenti, ottima proprietà di linguaggio, completa ed efficace capacità interpretativa, in grado di applicare autonomamente le conoscenze per risolvere i problemi proposti;
24 - 27: conoscenza degli argomenti con un buon grado di padronanza, buona proprietà di linguaggio, corretta e sicura capacità interpretativa, buona capacità di applicare in modo corretto la maggior parte delle conoscenze per risolvere i problemi proposti;
20 - 23: conoscenza adeguata degli argomenti ma limitata padronanza degli stessi, soddisfacente proprietà di linguaggio, corretta capacità interpretativa, più che sufficiente capacità di applicare autonomamente le conoscenze per risolvere i problemi proposti;
18 - 19: conoscenza di base degli argomenti principali, conoscenza di base del linguaggio tecnico, sufficiente capacità interpretativa, sufficiente capacità di applicare le conoscenze di base acquisite;
Insufficiente: non possiede una conoscenza accettabile degli argomenti trattati durante il corso.
Programma 1 – Cenni di Teoria dell’informazione (0.5 CFU): Definizione di Informazione. Definizione di Entropia di Sorgente. Teorema fondamentale della codifica di sorgente. Canale Rumoroso. Codice a ripetizione. Capacità di canale. Teorema fondamentale della codifica di canale.

2 – Analisi in Frequenza dei Segnali a tempo continuo (1 CFU): Classificazione dei segnali. Trasformata di Fourier (criteri di esistenza, simmetria degli spettri, segnali pari e dispari). Proprietà e teoremi della trasformata di Fourier (linearità, dualità, ritardo, cambiamento di scala, modulazione, derivazione ed integrazione, prodotto e convoluzione). Trasformate di Fourier generalizzate.

3 – Sistemi monodimensionali a tempo continuo (1 CFU): Caratterizzazione ed analisi dei sistemi lineari stazionari. Risposta impulsiva e in frequenza. Sistemi in cascata e in parallelo. Filtri. Banda di un segnale e di un sistema. Densità spettrale di energia e di potenza. Funzione di autocorrelazione. Teorema di Wiener-Khintchine. Sistemi non lineari. Cenni sulle modulazioni.

4 – Conversione Analogico/Digitale (1 CFU): Campionamento (ideale, naturale, Interpolazione). Quantizzazione Uniforme e Non uniforme. Stima del rapporto segnale rumore di quantizzazione. Legge A/ Legge mu.

5 – La trasmissione numerica in banda base (1 CFU): La codifica di Linea e le proprietà dei codici di linea. Differential modulation. Sistemi M-ari, efficienza spettrale dei sistemi M-ari La sincronizzazione dei codici e il Diagramma ad occhio. Il fenomeno dell’ISI, I e II metodo di Nyquist, Roll-off cosin filter. Occupazione di banda dei sistemi di trasmissione in banda base.

6 – I sistemi di comunicazione digitali operanti in banda base ed in banda passante (1.5 CFU): Sistemi di comunicazione digitali in banda passante. Modulazione OOK, B-PSK, FSK. Segnalazione multilivello. Modulazione Q-PSK, QAM. Modulazione MSK. Il concetto di BER. Ricezione dei sistemi binari in banda base. L’interferenza del rumore, il ricevitore a filtro accordato. Procedura di ortogonalizzazione di Gram-Schmidt. Interpretazione geometrica dei segnali. Maximum Likelihood decoders. MAP rule. Union bound approximation. Ricezione di B-PSK. Ricezione di FSK. Ricezione di Q-PSK. Tecniche di modulazione M-arie. Ricezione di M-PSK, M-ary QAM, M-ary FSK. Confronti tra tecniche di modulazione M-arie. Efficienze spettrali di M-PSK e M-FSK.

7 – L’ambiente di programmazione Matlab (1 CFU): Generalità. Editing di variabili. Calcolo numerico. Calcolo algebrico. Grafici. Programmazione strutturata.

8 – Utilizzo di Matlab per l’analisi dei segnali e la simulazione dei sistemi di TLC (1 CFU): Elaborazione dei segnali. Analisi dei segnali nel dominio del tempo e della frequenza. Analisi dei sistemi lineari. Filtraggio.
Testi docente [1] M. Luise, G.M. Vitetta, “Teoria dei Segnali”, McGraw-Hill, Milano, 1999.
[2] W. LEON COUCH II, “Fondamenti di Telecomunicazioni” 7a Edizione, Pearson Paravia Bruno Mondadori.
[3] S. HAYKIN, Communication Systems, 3/e, John Wiley and Sons.
[4] J. G PROAKIS, Digital Communications, 3/e, Mc-Graw Hill.
[5] Dispense del Corso.
Erogazione tradizionale
Erogazione a distanza No
Frequenza obbligatoria No
Valutazione prova scritta
Valutazione prova orale
Valutazione test attitudinale No
Valutazione progetto No
Valutazione tirocinio No
Valutazione in itinere No
Prova pratica No
Docente Sara PIZZI
Obiettivi Il Corso di Fondamenti di Telecomunicazioni si propone di fornire le nozioni di base per lo studio dei sistemi di comunicazione per il trasferimento dell’informazione prettamente operanti in modalità digitale. Un primo obiettivo formativo è la capacità di analisi di segnali determinati a tempo continuo, sia nel dominio del tempo che nel dominio della frequenza, e delle interazioni tra segnali e sistemi, con particolare attenzione ai sistemi lineari e stazionari. Un secondo obiettivo formativo consiste nella capacità di analizzare e comprendere le diverse fasi che caratterizzano il trasferimento dell’informazione in formato digitale dalla sorgente alla destinazione. Particolare attenzione sarà dedicata alla conversione Analogico Digitale, alla trasmissione dei segnali numerici in Banda Base, alle Modulazioni Digitali. Un terzo obiettivo formativo consiste nel fornire allo studente la capacità di utilizzare l’ambiente di programmazione Matlab per l’analisi dei segnali e la simulazione di sotto-sistemi di telecomunicazioni.

Capacità di applicare conoscenze: dopo il superamento dell’esame, lo studente possiede le conoscenze di base necessarie alla progettazione, alla caratterizzazione ed al dimensionamento degli attuali sistemi di comunicazione digitali. E’ in grado inoltre di effettuare analisi e simulazioni utilizzando l’ambiente di Programmazione Matlab.

Autonomia di giudizio: lo studente è inoltre in grado di dimensionare un collegamento, calcolare il tasso di errore del sistema, stabilire la massima distanza del collegamento, valutare la minima potenza di trasmissione per ottenere una certa qualità di servizio. Sa inoltre fare un utilizzo di base dell’ambiente di programmazione Matlab per l’analisi dei segnali e la simulazione di sotto-sistemi di telecomunicazioni.

Abilità comunicative: a seguito del superamento dell’esame, lo studente è in grado di illustrare le motivazioni teoriche e tecniche che sono alla base dei moderni sistemi di comunicazione digitale.

Capacità di apprendimento: a seguito del superamento dell’esame, lo studente è in grado di apprendere in autonomia possibili evoluzioni delle tecnologie presentate durante il corso e di applicare le metodologie di valutazione apprese a nuove tecnologie e di utilizzare strumenti differenti, basati sulla stessa metodologia, per la valutazione delle prestazioni.

Modalità di accertamento e valutazione: Gli esami di accertamento e di valutazione consistono in una prova orale eventualmente preceduta da prova scritta (test a selezione multipla).

Criteri di Valutazione:
30 e lode: conoscenza completa, approfondita e critica degli argomenti, eccellente proprietà di linguaggio, completa ed originale capacità interpretativa, piena capacità di applicare autonomamente le conoscenze per risolvere i problemi proposti;
28 - 30: conoscenza completa e approfondita degli argomenti, ottima proprietà di linguaggio, completa ed efficace capacità interpretativa, in grado di applicare autonomamente le conoscenze per risolvere i problemi proposti;
24 - 27: conoscenza degli argomenti con un buon grado di padronanza, buona proprietà di linguaggio, corretta e sicura capacità interpretativa, buona capacità di applicare in modo corretto la maggior parte delle conoscenze per risolvere i problemi proposti;
20 - 23: conoscenza adeguata degli argomenti ma limitata padronanza degli stessi, soddisfacente proprietà di linguaggio, corretta capacità interpretativa, più che sufficiente capacità di applicare autonomamente le conoscenze per risolvere i problemi proposti;
18 - 19: conoscenza di base degli argomenti principali, conoscenza di base del linguaggio tecnico, sufficiente capacità interpretativa, sufficiente capacità di applicare le conoscenze di base acquisite;
Insufficiente: non possiede una conoscenza accettabile degli argomenti trattati durante il corso.
Programma 1 – Cenni di Teoria dell’informazione (0.5 CFU): Definizione di Informazione. Definizione di Entropia di Sorgente. Teorema fondamentale della codifica di sorgente. Canale Rumoroso. Codice a ripetizione. Capacità di canale. Teorema fondamentale della codifica di canale.

2 – Analisi in Frequenza dei Segnali a tempo continuo (1 CFU): Classificazione dei segnali. Trasformata di Fourier (criteri di esistenza, simmetria degli spettri, segnali pari e dispari). Proprietà e teoremi della trasformata di Fourier (linearità, dualità, ritardo, cambiamento di scala, modulazione, derivazione ed integrazione, prodotto e convoluzione). Trasformate di Fourier generalizzate.

3 – Sistemi monodimensionali a tempo continuo (1 CFU): Caratterizzazione ed analisi dei sistemi lineari stazionari. Risposta impulsiva e in frequenza. Sistemi in cascata e in parallelo. Filtri. Banda di un segnale e di un sistema. Densità spettrale di energia e di potenza. Funzione di autocorrelazione. Teorema di Wiener-Khintchine. Sistemi non lineari. Cenni sulle modulazioni.

4 – Conversione Analogico/Digitale (1 CFU): Campionamento (ideale, naturale, Interpolazione). Quantizzazione Uniforme e Non uniforme. Stima del rapporto segnale rumore di quantizzazione. Legge A/ Legge mu.

5 – La trasmissione numerica in banda base (1 CFU): La codifica di Linea e le proprietà dei codici di linea. Differential modulation. Sistemi M-ari, efficienza spettrale dei sistemi M-ari La sincronizzazione dei codici e il Diagramma ad occhio. Il fenomeno dell’ISI, I e II metodo di Nyquist, Roll-off cosin filter. Occupazione di banda dei sistemi di trasmissione in banda base.

6 – I sistemi di comunicazione digitali operanti in banda base ed in banda passante (1.5 CFU): Sistemi di comunicazione digitali in banda passante. Modulazione OOK, B-PSK, FSK. Segnalazione multilivello. Modulazione Q-PSK, QAM. Modulazione MSK. Il concetto di BER. Ricezione dei sistemi binari in banda base. L’interferenza del rumore, il ricevitore a filtro accordato. Procedura di ortogonalizzazione di Gram-Schmidt. Interpretazione geometrica dei segnali. Maximum Likelihood decoders. MAP rule. Union bound approximation. Ricezione di B-PSK. Ricezione di FSK. Ricezione di Q-PSK. Tecniche di modulazione M-arie. Ricezione di M-PSK, M-ary QAM, M-ary FSK. Confronti tra tecniche di modulazione M-arie. Efficienze spettrali di M-PSK e M-FSK.

7 – L’ambiente di programmazione Matlab (1 CFU): Generalità. Editing di variabili. Calcolo numerico. Calcolo algebrico. Grafici. Programmazione strutturata.

8 – Utilizzo di Matlab per l’analisi dei segnali e la simulazione dei sistemi di TLC (1 CFU): Elaborazione dei segnali. Analisi dei segnali nel dominio del tempo e della frequenza. Analisi dei sistemi lineari. Filtraggio.
Testi docente - M. Luise, G.M. Vitetta, “Teoria dei Segnali”, McGraw-Hill, Milano, 1999.
- W. LEON COUCH II, “Fondamenti di Telecomunicazioni” 7a Edizione, Pearson Paravia Bruno Mondadori.
- S. HAYKIN, Communication Systems, 3/e, John Wiley and Sons.
- J. G PROAKIS, Digital Communications, 3/e, Mc-Graw Hill.
- Dispense del Corso.
Erogazione tradizionale
Erogazione a distanza No
Frequenza obbligatoria No
Valutazione prova scritta
Valutazione prova orale
Valutazione test attitudinale No
Valutazione progetto No
Valutazione tirocinio No
Valutazione in itinere No
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