Università degli Studi di Napoli "Parthenope"

Scheda dell'insegnamento

Anno accademico: 
2016/2017
Tipologia di insegnamento: 
Caratterizzante
Tipo di attività: 
Obbligatorio
Corso di afferenza: 
Sede: 
Napoli
Settore disciplinare: 
TELECOMUNICAZIONI (ING-INF/03)
Crediti: 
6
Anno di corso: 
1
Docenti: 
Ciclo: 
Secondo Semestre
Ore di attivita' frontale: 
48

Obiettivi

Analisi dei pricipali sistemi di comunicazione numerica utilizzando Matlab.

Risultati di apprendimento (declinati rispetto ai descrittori di Dublino)

Conoscenza e capacità di comprensione (knowledge and understanding):

Conoscenza delle tecniche di modulazione numerica e loro proprietà. Conoscenza delle tecniche di
identificazione ed egualizzazione di canale.

Conoscenza e capacità di comprensione applicate (applying knowledge and understanding):

Capacità di applicare i risultati della teoria della modulazione numerica e le tecniche di identificazione
ed egualizzazione di canle nei sistemi di comunicazione. Capacità di implementare in Matlab/Octave le conoscenze acquisite.

Autonomia di giudizio (making judgements):

Saper individuare la tecnica di modulazione più appropriata per un sistema di comunicazione.

Abilità comunicative (communication skills):

Capacità di esporre oralmente o per iscritto un argomento del corso.

Capacità di apprendere (learning skills):

Capacità di elaborare, schematizzare, riassumere ed implementare in Matlab/Octave i contenuti ac-
quisiti.

L'esame consiste nella discussione degli elaborati Matlab delle esercitazioni e nella prova orale.
All'esame occorre presentare la stampa del codice Matlab e dei risultati delle simulazioni e disporre del
codice Matlab su una penna USB in modo da poter ripetere le simulazioni eventualmente con dati diversi.
Nella prova orale lo studente deve dimostare la conoscenza dei principali sistemi di comunicazione con
modulazione numerica e delle relative problematiche.

Prerequisiti

Contenuti dei corsi di Teoria dei Segnali, Teoria dei fenomeni aleatori, Comunicazioni Elettriche.

Contenuti

Sistemi di Comunicazione con Modulazione Numerica. Componenti di un sistema di comunicazione
numerica. Convertitore A/D (campionatore e quantizzatore). Codificatore (cenni). Modulatore. Canale con rumore additivo. Egualizzatore. Demodulatore-decisore-decodificatore. Convertitore D/A. Segnalazione PAM in banda base e passabanda. Segnalazioni PSK, QAM, FSK. Ricezione ottima in AWGN per segnalazioni M-arie. Struttura del ricevitore ottimo per segnalazioni M-arie in AWGN
e calcolo della probabilita' di errore. Segnalazioni binarie, PAM M-arie, M-PSK, M-FSK.
riferimento. Confronto tra le tecniche di modulazione numerica. Efficienza in banda ed efficienza in potenza.
Cenni sulla ricezione incoerente ed in presenza di fading. [1] [2]

Identificazione ed egualizzazione di canale. Generalita' sulla identificazione ed egualizzazione di canale. Modello di segnale per modulazione mono e bidimensionale. Modello di canale equivalente in banda base LTI a tempo discreto con funzione di risposta finita (FIR). Identificazione di canale con sequenze pilota. Tecnica a mutua correlazione. Identificazione a minimo errore quadratico medio. Algoritmo del gradiente. Esemplificazione dell'algoritmo del gradiente nel caso di funzione reale di argomento scalare. Richiami sulla minimizzazione di funzioni reali di argomento vettoriale complesso. Algoritmo del gradiente per la identificazione del vettore complesso dei coefficienti di un canale FIR. Algoritmo del gradiente stocastico.
Studio della convergenza dell'algoritmo del gradiente. Egualizzazione. Egualizzatore a linea di ritardo con
prese intermedie. Stima a minimo errore quadratico medio dei coefficienti del filtro egualizzatore. Algoritmo
del gradiente e del gradiente stocastico. Algoritmo least mean-square (LMS). [2] (Cap. 8).

Esercitazioni Matlab
1) Ricevitore per segnalazioni binarie non equiprobabili in AWGN. Determinazione della probabilita' di errore col metodo Monte
Carlo e confronto con l'espressione analitica. Segnalazioni antipodali, ortogonali, on-off. Rappresentazione
delle costellazioni dei segnali in presenza di rumore per diversi valori del rapporto segnale rumore. Realiz-
zazione dei ricevitori a partire dalle regioni di decisione, a minima distanza e basati sul prodotto scalare. [3]
(par. 5.2.1, 5.2.2, 5.2.3).

2) Ricevitore per segnalazioni multilivello in AWGN. Segnalazioni MPSK e PAM M-aria. Determinazione
della probabilita' di errore col metodo Monte Carlo e confronto con l'espressione analitica. Rappresentazione
delle costellazioni dei segnali in presenza di rumore per diversi valori del rapporto segnale rumore. Segna-
lazione M-PSK con M=4 e M=8. Realizzazione dei ricevitori a partire dalle regioni di decisione, a minima
distanza e basati sul prodotto scalare. [3] (par. 5.3.1, 5.3.2, 5.3.3).

3) Ricevitore per segnalazioni multidimensionali in AWGN. Segnali ortogonali, biortogonali. Determinazione
della probabilita' di errore col metodo Monte Carlo e confronto con l'espressione analitica quando essa e' nota.
Confronto dei casi M=4, 6, 8. Realizzazione dei ricevitori a minima distanza e basati sul prodotto scalare.
[3] (par. 5.4.1, 5.4.2).

4) Simulazione Monte Carlo di ricevitore ottimo per segnalazione 4PSK e 6ASK in AWGN. Rappresentazione del
segnale ricevuto mediante coppia di segnali reali e mediante segnale complesso. Caso di canale ideale e
caso di canale che introduce un errore di fase. Rappresentazione della costellazione dei segnali in presenza
di rumore per diversi valori del rapporto segnale rumore. Confronto della probabilita' di errore ottenuta
mediante simulazione e la sua espressione analitica per diversi valori del rapporto segnale rumore e del
numero di simulazioni Monte Carlo.

Metodi didattici

Verifica dell'apprendimento

L'esame consiste nella discussione degli elaborati Matlab/Octave delle esercitazioni e nella prova orale

Testi

[1] J. G. Proakis, M. Salehi: Communication System Engineering, second edition. Prentice Hall, 2002.

[2] S. Benedetto, E. Biglieri: Principles of Digital Transmission. Kluver, 1999.

[3] J. G. Proakis, M. Salehi, G. Bauch: Contemporary Communication System Engineering using Matlab,
second edition. Thomson Brooks/Cole, 2004.

Altre informazioni