- Docente: Marco Chiani
- Crediti formativi: 9
- SSD: ING-INF/03
- Lingua di insegnamento: Italiano
- Moduli: Marco Chiani (Modulo 1) Barbara Mavì Masini (Modulo 2)
- Modalità didattica: Convenzionale - Lezioni in presenza (Modulo 1) Convenzionale - Lezioni in presenza (Modulo 2)
- Campus: Bologna
- Corso: Laurea in Ingegneria elettronica e telecomunicazioni (cod. 0923)
Conoscenze e abilità da conseguire
Al termine del corso, lo studente possiede le conoscenze di base degli attuali e futuri sistemi di telecomunicazione digitali ed è in grado di progettare e dimensionare autonomamente un sistema di telecomunicazioni. E' in grado, inoltre, di ideare e sostenere argomentazioni sulla scelta più opportuna della modulazione da adottare e della potenza con cui trasmettere. Sa calcolare e interpretare le prestazioni del sistema (in termini di probabilità di errore, efficienza spettrale, raggio di copertura, fuori servizio), individuare le cause di disturbo più comuni e proporre soluzioni. Sa inoltre fare un utilizzo di base di strumenti hardware e software di laboratorio per la valutazione delle prestazioni di un sistema e la visualizzazione dei segnali.
Contenuti
Modulo I: Processi aleatori e rumore
Il modulo introduce la teoria dei processi aleatori, i modelli statistici del rumore, la caratterizzazione spettrale dei segnali aleatori, le tecniche di analisi di dati e inferenza statistica alla base dei sistemi di trasmissione dell’informazione (stima dei parametri, test delle ipotesi, predizione).
Processi aleatori e analisi di dati
Descrizione statistica di pa
Processi stazionari, processi ergodici
Proprietà della funzione di autocorrelazione per pa WSS
Trasformazioni LTI di pa
Processi aleatori gaussiani
Processi ciclostazionari e cicloergodici
Processi di Poisson
Catene di Markov
Elementi di inferenza statistica: stima dei parametri, test delle ipotesi, predizione.
Applicazioni: analisi spettrale di segnali numerici aleatori. Predittore lineare, PCM Differenziale. Il filtro di Kalman.
Il rumore di fondo negli apparati
Il rumore termico, granulare, di ripartizione, 1/f
Il rumore negli apparati lineari
Potenza disponibile di una sorgente, guadagno disponibile di un apparato
Temperatura equivalente di rumore, cifra di rumore
Apparati rumorosi in cascata
La temperatura di sistema ed il rumore additivo gaussiano bianco
Il rapporto segnale-rumore
Modulo II: Trasmissione dell’Informazione
Il modulo pone le basi al progetto e alla caratterizzazione degli attuali sistemi di comunicazione wireless digitali. Lo studente sarà in grado di dimensionare un link wireless. 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.
Introduzione ai moderni sistemi di telecomunicazione
Requisiti e principi
Sistemi di trasmissione digitali in banda base
Rivelazione di una forma d’onda immersa nel rumore
Filtro adattato e massimizzazione del rapporto segnale rumore
Filtri sub ottimi
Trasmissione mediante segnali PAM
Interferenza intersimbolo, diagramma ad occhio
Equalizzazione: criterio di Nyquist
Calcolo della probabilità di errore per bit per sistemi equalizzati e non equalizzati
Sistemi di trasmissione digitali passa banda
Modulazione L-ASK: segnale, occupazione spettrale, cenni alle prestazioni
Modulazione M-QAM: segnale ed occupazione spettrale
Caratteristiche principali ed effetti del canale radio sulla qualità
Descrizione delle principali caratteristiche dei sistemi di comunicazione wireless, linee evolutive.
Testi/Bibliografia
L. Calandrino, M. Chiani, Lezioni di Comunicazioni Elettriche, Pitagora Editrice, Bologna, 2013.
Appunti di SISTEMI DI TELECOMUNICAZIONE. Sistemi di trasmissione digitali in banda base. Ed. Progetto Leonardo, Bologna.
Appunti di SISTEMI DI TELECOMUNICAZIONE. Sistemi di trasmissione digitali passabanda. Ed. Progetto Leonardo, Bologna.
Per approfondimenti:
A. Papoulis, S. U. Pillai, Probability, Random Variables, and Stochastic Processes, McGraw-Hill, New York, 2002.
A.B. Carlson, P.B. Crilly, Communication Systems, McGraw-Hill, New York, 2009.
A.V. Oppenheim, A.S. Willsky, S.H. Nawab, Signals and Systems, Prentice-Hall, NJ, 1996.
Taub Schilling, Principles of Communication Systems, Mc Graw-Hill
M.Schwartz, Information, Transmission, Modulation and Noise, McGraw-Hill
B. Sklar, Digital Communications, Fundamental and Applications, Prentice Hall
J.G. Proakis, M.Salehi, Communication System engineering, Prentice Hall
Metodi didattici
Sono previste lezioni in aula ed esercitazioni sperimentali in laboratorio.
Le esercitazioni in laboratorio provedono l'utilizzo Matlab e di strumenti di misura quali oscilloscopio, generatore di funzioni, analizzatore di spettro.
Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento
La verifica dell'apprendimento avviene attraverso una prova scritta finale, durante la quale non è ammesso l'uso di libri, appunti, calcolatrici, supporti elettronici, e una successiva prova orale.
La prova scritta mira ad accertare le abilità acquisite nel risolvere problemi nell'ambito delle tematiche affrontate. Essa viene valutata attraverso un giudizio che deve risultare positivo per consentire l'accesso alla prova orale. La validità della prova scritta superata è limitata agli appelli di una stessa sessione d'esame. La prova orale mira a verificare l'acquisizione delle conoscenze previste dal programma del corso. Sia la prova scritta che quella orale hanno l'ulteriore scopo di verificare l'apprendimento della teoria dei fenomeni aleatori, delle metodologie di progetto dei sistemi di telecomunicazioni, e l'acquisizione di giudizio critico in relazione alle diverse implementazioni. Il voto finale, espresso in trentesimi, tiene conto delle valutazioni riportate in entrambe le prove.
Orario di ricevimento
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