1001693 - FONDAMENTI DI TELECOMUNICAZIONI A - Z
Risultati di apprendimento attesi
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Gli obiettivi formativi dell'insegnamento di Fondamenti di Telecomunicazioni, sono i seguenti: 1.Conoscenza e comprensione (knowledge and understanding): lo studente apprenderà le conoscenze di base delle tecniche analogiche e digitali per la trasmissione a distanza dell’informazione e i fondamenti delle reti di telecomunicazione, in particolare l'architettura e i protocolli di rete; 2.Capacità di applicare conoscenza e comprensione (applying knowledge and understanding): le conoscenze di natura applicativa, acquisite attraverso le esecitazioni e il laboratorio, riguarderanno la capacità di progettare e configurare sistemi di telecomunicazioni partendo da una conoscenza e comprensione di tutte le tecniche che caratterizzano le diverse fasi di elaborazione del segnale e gestione dell'informazione tra sorgente e destinazione; lo studente acquisirà capacità di problem solving e di lavorare in gruppo. 3.Autonomia di giudizio (making judgements): l’insegnamento stimolerà autonomia di giudizio e di valutazione delle condizioni in cui applicare le tecniche e gli strumenti per la progettazione del livello fisico che caratterizza un sistema di telecomunicazioni; 4.Abilità comunicative (communication skills): l’insegnamento è basato sull’impiego di un linguaggio proprio degli studi relativi alle tecniche e ai sistemi di telecomunicazione che diverrà la base dell’attività di comunicazione posta in essere dallo studente; 5.Capacità di apprendimento (learning skills): la capacità di apprendimento sarà stimolata dalla conoscenza critica dei temi trattati nell’insegnamento resa possibile dalla frequenza alle lezioni, dalle attività laboratoriali e dallo studio dei testi di riferimento. |
Modalità di svolgimento dell'insegnamento
Il corso, che consiste in complessive 79 ore di didattica, di esercitazioni e laboratorio, è erogato in co-docenza (6 CFU svolti dal Prof. Beritelli + 3 CFU svolti dal Prof. Raftopoulos).
I docenti sono disponibili anche a incontri di ricevimento in modalità telematica, previo appuntamento.
Qualora l'insegnamento venisse impartito in modalità mista o a distanza potranno essere introdotte le
necessarie variazioni rispetto a quanto dichiarato in precedenza, al fine di rispettare il programma previsto e riportato nel syllabus.
Prerequisiti richiesti
Teoria dei Segnali (Sviluppo in serie di Fourier, Teorema della modulazione, Convoluzione, Trasformata di Fourier, Sistemi LTI, Filtri, Analisi in frequenza, Campionamento, Indici statistici, Funzione densità di probabilità di variabile aleatoria, Autocorrelazione)
Frequenza lezioni
Il corso in generale non prevede la frequenza obbligatoria, ma è fortemente suggerita per il superamento dell'esame. Il laboratorio o altre attività sono obbligatorie per almeno il 70 % di presenze.
Contenuti del corso
- Introduzione (3 ore): organizzazione del corso, la storia delle TLC (°), descrizione generale di un sistema di comunicazione, sorgenti analogiche e digitali, classificazione dei segnali e dei servizi, trasduttori. Definizioni di bit-rate, SNR, BER, SER. Parametri prestazionali di un sistema di comunicazione. Frequenze audio, soglia di udibilità e del dolore, perdita di sensibilità dell’udito (°).
- Canali di comunicazione (3+3 ore) (*): ideale, perfetto, lineare e permanente, lineare e non permanente. Banda di un canale. Equalizzazione. Canali non lineari: distorsione di armonica e rumore di intermodulazione, effetti e soluzioni. Canali rumorosi. Rumore AWGN e interferenze. Il canale radio e le onde elettromagnetiche. Attenuazione in spazio libero e formula di Friis. Effetti del mezzo e dei fenomeni atmosferici sulla propagazione (°). Il fenomeno del multipath (°). Esercitazioni.
- Quadripoli rumorosi (2+4 ore): Quadripoli rumorosi: banda equivalente di rumore, temperatura e figura di rumore. Quadripoli resistivi (°). Formula di Friis per quadripoli in cascata. Temperatura di antenna e di sistema. Esercitazioni.
- Il segnale telefonico digitale (5+4 ore): Caratteristiche del segnale vocale. Richiami campionamento (°). Quantizzazione uniforme: livelli di decisione e restituzione; passo, rumore e SNR di quantizzazione. Quantizzazione non uniforme. Codifica PCM, legge di compressione A e μ. Metodi di codifica della voce. Codifica differenziale DPCM (°). Vocoder a predizione lineare. Voice Activity Detection (VAD). Standard ITU-T e ETSI di compressione della voce. Multiplazione a divisione di frequenza FDM e gerarchie nella telefonia PSTN. Multiplazione a divisione di tempo TDM e gerarchie nella telefonia ISDN. Esercitazioni.
- Teoria dell’informazione (4+6) ore: Misura dell’informazione ed entropia. Sorgenti discrete ed esempi. Codifica di sorgente: proprietà dei codici, lunghezza di un codice, efficienza di codifica, codifica a blocchi, codici di Gray, Shannon-Fano, Huffman. Esercitazioni.
- Codifica di canale (2 ore): Obiettivi e tipi di errori. Codici a blocco. Rate del codice. Ritardo di codifica/decodifica. Spazio e distanza di Hamming. Codice lineare e sistematico e matrice generatrice. Efficienza spettrale. Codice a ripetizione e di parità. Interleaver: tecnica, ritardo e capacità correttiva (°).
- Codifica di linea (3 ore): Principali codici di linea binari. Recupero del clock. Diagramma ad occhio (°). Codifica multilivello. Capacità di un canale e teorema di Shannon-Hartley. Trasmissione e rigenerazione di segnali PCM su canali rumorosi (°).
- Trasmissione digitale in banda base (3 ore): Sistemi PAM binari ed M-ari in banda base. Interferenza ISI. Probabilità di errore. Trasmissioni su portante impulsiva.
- Modulazione e trasmissione digitale in banda traslata (8 ore): Modulazione e demodulazione d’ampiezza DSB, SSB, AM e VSB. Estrazione della portante di demodulazione. Off-set di fase e frequenza. Modulatore DSB bilanciato e switching (°). Modulazione angolare: PM ed FM (°). Confronto tra le tecniche di modulazione: potenza, banda, SNR, complessità. Modulazioni binarie ASK, PSK, FSK coerenti: parametri della portante, segnali, probabilità di errore, filtro ottimo. Confronto prestazionale: potenza, banda, BER, complessità. Criticità e contesti applicativi. Modulazioni multidimensionali M-arie: segnali, costellazioni, vantaggi, demodulazione QPSK coerente (°). Modulazioni ibride: APSK e QAM. Modulazione multiportante: OFDM.
(°) Argomento appartenente solo al programma completo.
(*) Il secondo numero è relativo alle ore dedicate alle esercitazioni o altre attività
Contributo dell’insegnamento agli obiettivi dell’Agenda 2030 per lo Sviluppo Sostenibile
Le conoscenze acquisite saranno funzionali allo sviluppo sostenibile in questi seguenti ambiti: Salute e benessere, Istruzione di qualità, Lavoro dignitoso e crescita economica, Imprese, innovazione e infrastrutture, Lotta contro il cambiamento climatico, Vita sott’acqua, Vita sulla Terra, in accordo con gli obiettivi 3, 4, 8, 9, 13, 14, 15 dell’Agenda 2030”
Testi di riferimento
[1] Slides e appunti del docente (disponibili su Studium).
[2] K. Sam, Shanmugam “Digital and Analog Communication Systems”, John Wiley & Sons (un riferimento puntuale al paragrafo è specificato su Studium).
Programmazione del corso
| Argomenti | Riferimenti testi | |
|---|---|---|
| 1 | Sez. 1 | 1 |
| 2 | Sez. 2 | 1 |
| 3 | Sez. 3 | 1 |
| 4 | Sez. 4 | 1 |
| 5 | Sez. 5 | 1 |
| 6 | Sez. 6 | 1,2 |
| 7 | Sez. 7 | 1,2 |
| 8 | Sez. 8 | 1,2 |
| 9 | Sez. 9 | 1, 2 |
Verifica dell'apprendimento
Modalità di verifica dell'apprendimento
Lo studente può scegliere tra le seguenti due tipologie di verifica:
Tipo di verifica 1 (per chi svolge e supera la prova in itinere):
- Prova in itinere di 2 esercizi in 90 minuti sulle prime 5 parti di programma, soglia di superamento pari al 50 % di corretto svolgimento, validità 1 anno
- Tesina (gruppi da ¾ persone, consegna entro il mese di Maggio) – validità 1 anno
- Prova orale di 2 domande su un programma ridotto (ovvero senza gli argomenti specificati con °).
Tipo di verifica 2 (per chi non svolge o non supera la prova in itinere):
- Tesina (gruppi da ¾ persone, consegna entro il mese Maggio) – validità 1 anno
- Prova scritta (1 esercizio in 45 minuti sulle prime 5 parti di programma), soglia di superamento pari al 50 % di corretto svolgimento, validità 1 sessione di esami
- Prova orale di 3 domande sul programma completo
In entrambi i tipi di verifica una delle domande della prova orale riguarda la parte di corso relativa ai 3 CFU svolti dal Prof. Raftopoulos, inoltre una percentuale di corretto svolgimento compresa tra 50 % e 70 % comporta una riduzione sul voto complessivo fino a 3 punti su 30.
A garanzia di pari opportunità e nel rispetto delle leggi
vigenti, gli studenti interessati possono chiedere un colloquio
personale in modo da programmare eventuali misure compensative e/o
dispensative, in base agli obiettivi didattici ed alle specifiche
esigenze. È possibile rivolgersi anche al docente referente CInAP
(Centro per l’integrazione Attiva e Partecipata - Servizi per le
Disabilità e/o i DSA) del proprio Dipartimento.
La verifica dell’apprendimento potrà essere effettuata anche per via telematica, qualora le condizioni lo dovessero richiedere.
Esempi di domande e/o esercizi frequenti
Le domande riguardano tutti gli argomenti svolti a lezione e indicati nel programma.In ogni caso su Studium vengono condivisi diversi esercizi svolti e l'elenco delle possibili domande relative alla prova orale.
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