1014457 - COMUNICAZIONI DIGITALI A - L

Conoscenza e comprensione dei principali elementi riguardanti le comunicazioni digitali

Acquisire e comprendere gli strumenti fondamentali per analizzare le tecniche di trasmissione digitale, e le procedure che permettono di ricavare i principali parametri che caratterizzano un sistema di comunicazione digitale ed analogico.
Sviluppo delle capacità di analisi della rappresentazione vettoriale dei segnali e delle tecniche di conversione analogico/digitale.

Conoscenze applicate e capacità di comprensione delle tecniche oggi all’avanguardia nei sistemi di comunicazioni digitali, anche finalizzate all’applicazione pratica in contesti diversi da quelli usuali

Sviluppo delle competenze necessarie per analizzare gli schemi di riferimento di un sistema di comunicazione digitale e analogico e poterne determinare i principali parametri che li caratterizzano (rapporto segnale rumore, probabilità di errore per bit, occupazione di banda, consumo energetico, complessità circuitale), al fine di poter mettere lo studente nella condizione di poterli utilizzare anche in futuro e in contesti diversi da quelli trattati nel corso.

Autonomia di giudizio su quanto imparato

Sviluppo di un adeguato grado di autonomia di giudizio nell’individuazione delle caratteristiche dei sistemi di trasmissione digitale e analogica e degli strumenti utilizzabili per poter effettuare non solo la progettazione di semplici sistemi di comunicazione quali quelli trattati a lezione, ma anche di sistemi più complessi quali quelli delle trasmissioni satellitari e 5G, per i quali è necessaria una maturazione di quanto studiato.

Abilità comunicative per la veicolazione a interlocutori eterogenei

Sviluppo della capacità di comunicare efficacemente e con linguaggio tecnico adeguato tematiche relative alle trasmissioni digitali e analogiche, ai sistemi di modulazione e agli apparati di trasmissione.

Capacità di apprendimento in autonomia delle evoluzioni relative agli argomenti trattati a lezione

Sviluppo della capacità di aggiornamento sull’evoluzione scientifica e tecnologica nel settore delle comunicazioni digitali e analogiche per poter approfondire in autonomia le nuove tecniche di trasmissione su cavo, su fibra e wireless che si affermeranno in futuro, con riferimento anche alle tecnologie inerenti ADSL, LTE, 4G, 5G e 6G.

Il corso è composto da una parte di teoria (35 ore) e da una parte di esercitazioni (15 ore).

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.

Convoluzione

Banda di un segnale in banda base e in banda passante

Densità spettrale di potenza e funzione di autocorrelazione

Segnali periodici

Teoria della probabilità, variabili aleatorie e processi aleatori

Processi aleatori, e in particolare il rumore bianco e i processi gaussiani

Sistemi lineari tempo-invarianti (LTI) e distorsioni

Campionamento di un segnale e interpolazione di una sequenza

Il corso è organizzato in quattro Unità Didattiche Elementari (UDE):

1. [COU] Leon W. Couch, Fondamenti di Telecomunicazioni, Prentice Hall
2. [FAL] Alessandro Falaschi, Trasmissione dei Segnali e Sistemi di Telecomunicazione, Web edition, Versione 2.0, 2023.
3. [PRO]  J. G. Proakis, M. Salehi, Communication System Engineering, Prentice Hall

L’esame è costituito da una prova in itinere non obbligatoria e da una prova orale.

La prova in itinere, della durata di 3 ore, viene valutata con un livello di apprendimento, di cui si terrà conto in sede di esame.

In particolare:

• chi supera la prova in fascia A potrà sostenere l'esame con un programma ridotto, nel quale non sarà presente alcun tipo di esercizio numerico. Dovrà inoltre rispondere solo a due domande, mentre la terza verrà considerata superata con risposta corretta.
• chi supera la prova in fascia B potrà sostenere l'esame con un programma ridotto, nel quale sarà presente solo qualche esercizio integrativo per coprire le lacune mostrate nello svolgimento della prova in itinere. Dovrà inoltre rispondere solo a due domande, mentre la terza verrà considerata superata con risposta corretta.
• chi invece non supererà la prova in itinere, dovrà sostenere un esame con programma completo, come chi non avrà partecipato alla prova in itinere.

Chi supera la prova in itinere in fascia B potrà fare l’esame di fascia A, ma ottenendo un voto che non potrà superare 27/30.

La prova orale consta di 3 domande, una delle quali riguarderà lo svolgimento di un esercizio numerico o la descrizione di un progetto GNURadio tra quelli forniti in precedenza dal docente.

•  Codifica digitale multidimensionale. Principali tecniche di modulazione multidimensionale. Schema di trasmissione multidimensionale (sequenza di bit da trasmettere - trasmettitore - canale - ricevitore - sequenza ricevuta). Trasmettitore digitale multidimensionale. Esempio di trasmissione di una sequenza di bit (11001011) con modulazione multidimensionale. Modulatore e demodulatore. Probabilità di errore sul simbolo e sul bit. Uso della codifica Gray.
• Interferenza intersimbolica (definizione e motivazioni). Primo criterio di Nyquist; Filtri di Nyquist; Annullamento dell'ISI con filtro adattato. Espressione generale della BER per modulazioni 2-PAM (tramite il teorema della probabilità totale).
• Rapporto segnale/rumore (SNR) per quantizzazione uniforme per segnale distribuito uniformemente; regola dei 6 dB; fattore di carico per un segnale a distribuzione uniforme. Soglia p* dei -3dB. Sistema sopra soglia e sottosoglia. Potenza del rumore in un intervallo di ampiezza Delta, e SNR per segnale genericamente distribuito (solo enunciato).
• Introduzione alla modulazione: motivazione, definizione di: segnali in banda passante, segnale modulante, segnale modulato, segnale portante, inviluppo complesso; spettro e densità spettrale di potenza di un segnale modulato; potenza media e potenza di picco dei segnali modulati.  Progetto GNU RADIO G.