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COMUNICAZIONI ELETTRICHE
Scheda dell'insegnamento
Obiettivi
*) Conoscenza e capacità di comprensione: lo studente deve dimostrare di conoscere e saper comprendere i principi e le caratteristiche dei processi aleatori, delle modulazioni e delle reti di telecomunicazione.
*) Capacità di applicare conoscenza e comprensione: lo studente deve dimostrare di essere in grado di interpretare e progettare differenti schemi di modulazione, sia analogica che numerica.
*) Autonomia di giudizio: lo studente deve essere in grado di sviluppare la capacità di analizzare criticamente le performance e le criticità di un sistema di trasmissione dati
*) Abilità comunicative: Lo studente deve avere la capacità di esprimere chiaramente ed in maniera semplice concetti tecnici e di utilizzare correttamente il linguaggio scientifico.
*) Capacità di apprendimento: Lo studente deve essere in grado di integrare ed aggiornare le conoscenze utilizzando fonti diverse proprie del settore delle telecomunicazioni (ad esempio testi e pubblicazioni scientifiche) al fine di un approfondimento della conoscenza delle tematiche oggetto del corso e di acquisire la capacità di comprendere futuri schemi di modulazione.
Prerequisiti
E’ necessario avere acquisito ed assimilato le seguenti conoscenze fornite
dai corsi di Teoria dei segnali e Teoria dei Fenomeni Aleatori:
- concetti di probabilità e delle variabili aleatorie;
- conoscenze relative ai segnali ed alla loro analisi, in particolare tramite il calcolo della trasformata di Fourier (diretta ed inversa).
Contenuti
PROCESSI ALEATORI (26 ore)
Processi aleatori (p.a.). Classificazione di p.a. Descrizione statistica di p.a. al primo ordine, al secondo ordine e completa. Media, varianza, media quadratica di un p.a. Funzioni di auto- e di mutua-correlazione. Funzioni di auto- e mutua-covarianza. Proprietà delle funzioni di correlazione e di covarianza. Descrizione statistica sintetica. Processi stazionari in senso stretto e in senso lato. Processi ciclostazionari. Processi gaussiani. Processi aleatori indipendenti, ortogonali, incorrelati. Proprietà dei processi i.i.d. Processo di Bernoulli. Convergenza m.s. Convergenza in probabilità. Medie temporali di processi aleatori. Potenza di processi aleatori. Condizioni n. s. di ergodicità. Teorema ergodico. Densità spettrale di potenza. Teorema di Einstein-Wiener-Khinchin. Rumore AWG. Rumore termico. Cifra di rumore. Temperatura equivalente rumore. Sistemi in cascata. Trasformata di Hilbert. Segnali e sistemi passabanda. Proprietà della Trasformata di Hilbert. Rumore e processi passabanda.
MODULAZIONE ANALOGICA (12 ore)
Modulazione lineare (DSB, AM, SSB, VSB). Modulazione angolare (FM, PM). Rumore nella modulazione lineare. Banda di segnali modulati in angolo. Modulazione in banda stretta. Rapporto segnale rumore nella modulazione angolare. Pre-enfasi e de-enfasi.
MODULAZIONE NUMERICA (30 ore)
Codifica di Sorgente. Primo teorema di Shannon. Cenni sulla quantizzazione scalare: uniforme e non uniforme. Codifica di canale. Secondo teorema di Shannon. Trasmissioni numeriche su canale additivo gaussiano (AWGN). Rappresentazione geometrica dei segnali. Trasmissioni in banda base (PAM, PPM, PDM). Ricevitore ottimo. Demodulatori per correlazione. Demodulatori basati su filtro adattato. Rivelazione ottima. Criteri Maximum a Posteriori (MAP) e a Massima Verosimiglianza (ML). Demodulazione e riconoscimento di segnali senza memoria. Probabilità di errore. Ripetitori rigenerativi. Spettro di potenza di un segnale PAM. ISI. Trasmissioni numeriche passa-banda. ASK, FSK, PSK, CPM. Efficenza spettrale. Calcolo delle Probabilità di errore. Confronto tra schemi di modulazione differenti.
INTRODUZIONE ALLE RETI DI CALCOLATORI E DI COMUNICAZIONE (4 ore)
Rete telefonica ed internet, standard ISO/OSI, livelli Fisico, Data Link, Net, Transport. Standard TCP/IP, ATM, reti wireless, routing in reti eterogenee, sicurezza nelle reti.
Metodi didattici
Il corso è articolato in lezioni frontali ed in esercitazioni.
Verifica dell'apprendimento
L’obiettivo della prova d’esame consiste nel verificare il livello di raggiungimento degli obiettivi formativi precedentemente indicati.
L’esame è diviso in una prova scritta ed una prova orale.
La prova scritta ha lo scopo di valutare la capacità dello studente di progettare ed analizzare diverse tipologie di modulazione e demodulazione con le metodologie studiate durante il corso; per superare la prova è necessario acquisire almeno 14 punti su 30; Il
tempo previsto per la prova è di 2 ore.
La prova orale serve a valutare la capacità di collegare e confrontare aspetti diversi trattati durante il corso; per superare la prova è necessario acquisire almeno 18 punti su 30.
Il voto finale è dato dalla media pesata dei 2 punteggi. In particolare, il peso associato al voto scritto è 1/3, mentre quello associato alla prova orale è di 2/3. Qualora il punteggio totale sia inferiore
a 18 è necessario ripetere entrambe le prove.
Testi
PROCESSI ALEATORI: 1) A. Leon-Garcia, Probability and Random Processes for Electrical Engineering, Addison-Wesley, 2nd edition, 1994.
MODULAZIONE ANALOGICA E NUMERICA: 2) J. G. Proakis, M. Salehi, Communication Systems Engineering, Prentice Hall, 1994.
INTRODUZIONE ALLE RETI DI CALCOLATORI E DI COMUNICAZIONE: 3) A. S. Tanenbaum, , David J. Wetherall, Reti di calcolatori, 5a Edizione, Pearson, 2011.
MATERIALE AGGIUNTIVO SU TUTTI GLI ARGOMENTI: 4) Materiale online
Altre informazioni
Il materiale didattico è disponibile sul sito "www.edi.uniparthenope.it".