Il corso fornisce le conoscenze di base relative ai sistemi di telecomunicazione per il trasferimento dell’informazione prevalentemente di tipo digitale. Il primo obiettivo formativo è la capacità di analisi dei segnali deterministici e aleatori tempo continuo e tempo discreto, nel dominio del tempo e della frequenza, e lo studio delle interazioni tra segnali e sistemi. Il secondo obiettivo consiste nel fornire allo studente una descrizione accurata dei sistemi di trasmissione numerici in banda base e in banda passante. Al termine del corso, lo studente è in grado di valutare le diverse proprietà dei segnali (periodicità, potenza, occupazione spettrale...), di progettare uno schema di conversione analogico-digitale e di saper effettuare le principali operazioni sui segnali (convoluzione, correlazione, trasformata di Fourier,..). Lo studente è in grado di valutare le prestazioni di un sistema di trasmissione numerico e comprendere le funzionalità dei diversi blocchi (codificatore di sorgente, di linea, di canale…).
Curriculum
scheda docente materiale didattico
Architettura di un sistema di telecomunicazione. Esempi di segnali elementari tempo continuo e tempo discreto. Operazioni sui segnali tempo continuo e tempo discreto; caratteristiche dei segnali tempo continuo e tempo discreto: energia, potenza, periodicità; potenza dei segnali periodici. Impulso matematico tempo continuo e tempo discreto e sue proprietà. Sistemi lineari, tempo invarianti e causali. La risposta impulsiva. Convoluzione e correlazione di segnali tempo continuo e tempo discreto. Serie di Fourier e proprietà. Teorema di Parseval per i segnali periodici.
• Rappresentazione dei segnali nel dominio della frequenza
Trasformata di Fourier dei segnali tempo continuo. Proprietà della trasformata di Fourier: linearità, traslazione nel tempo, traslazione in frequenza (modulazione), prodotto, dualità, cambiamento di scala, derivazione, integrazione, convoluzione e correlazione. Densità spettrale di energia. Spettro dei segnali periodici. Teorema del campionamento. Aliasing, calcolo dell’energia e della potenza. Sistemi di ricostruzione di un segnale campionato. Trasformata di Fourier di un segnale tempo discreto e sue proprietà.
• Processi aleatori.
Concetti di base. Impostazioni frequentistica ed assiomatica. Variabili aleatorie continue e discrete. Funzione di distribuzione cumulativa, densità di probabilità, funzione caratteristica. Indipendenza statistica di variabili aleatorie. Densità di probabilità congiunta, marginale e condizionata. Teorema della probabilità totale. Teorema di Bayes. Densità di probabilità Gaussiana, uniforme, binomiale ed esponenziale unilatera. Momenti statistici di variabili aleatorie: valore medio, varianza, valore quadratico medio e loro relazioni. Incorrelazione di variabili aleatorie e relazione con l’indipendenza statistica. Funzioni di variabili aleatorie e loro densità di probabilità. Densità di probabilità della somma e della combinazione lineare di variabili aleatorie indipendenti. Processi aleatori e loro statistiche. Correlazione e covarianza. Processi stazionari e processi ergodici. Il processo armonico. Il rumore bianco. Transito di un processo attraverso un sistema.
• Teoria dell’informazione e codifica di sorgente
Elementi di teoria dell'informazione, autoinformazione ed entropia. Quantizzazione. Primo teorema di Shannon. Codifica di Huffman.
• Trasmissione di segnali numerici in banda base
Codifica di linea binaria e multilivello. Pulse amplitude modulation (PAM) e pulse coded modulation (PCM). Interferenza inter-simbolica, teorema di Nyquist, impulsi di Nyquist. Effetto del rumore e probabilità di errore per trasmissioni PAM binarie e multilivello. Filtro adattato e calcolo della probabilità di errore.
• Trasmissione di segnali numerici in banda passante
Modulazione amplitude shift keying (ASK), quadrature amplitude modulation (QAM) e phase shift keying (PSK). Schema del trasmettitore e del ricevitore. Costellazioni e distanza tra simboli. Energia del simbolo.
• Capacità e codifica di canale
Secondo teorema di Shannon. Capacità del canale. Codifica di canale. Decodifica hard e distanza di Hamming.
Programma
• Segnali e sistemi continui e tempo discretoArchitettura di un sistema di telecomunicazione. Esempi di segnali elementari tempo continuo e tempo discreto. Operazioni sui segnali tempo continuo e tempo discreto; caratteristiche dei segnali tempo continuo e tempo discreto: energia, potenza, periodicità; potenza dei segnali periodici. Impulso matematico tempo continuo e tempo discreto e sue proprietà. Sistemi lineari, tempo invarianti e causali. La risposta impulsiva. Convoluzione e correlazione di segnali tempo continuo e tempo discreto. Serie di Fourier e proprietà. Teorema di Parseval per i segnali periodici.
• Rappresentazione dei segnali nel dominio della frequenza
Trasformata di Fourier dei segnali tempo continuo. Proprietà della trasformata di Fourier: linearità, traslazione nel tempo, traslazione in frequenza (modulazione), prodotto, dualità, cambiamento di scala, derivazione, integrazione, convoluzione e correlazione. Densità spettrale di energia. Spettro dei segnali periodici. Teorema del campionamento. Aliasing, calcolo dell’energia e della potenza. Sistemi di ricostruzione di un segnale campionato. Trasformata di Fourier di un segnale tempo discreto e sue proprietà.
• Processi aleatori.
Concetti di base. Impostazioni frequentistica ed assiomatica. Variabili aleatorie continue e discrete. Funzione di distribuzione cumulativa, densità di probabilità, funzione caratteristica. Indipendenza statistica di variabili aleatorie. Densità di probabilità congiunta, marginale e condizionata. Teorema della probabilità totale. Teorema di Bayes. Densità di probabilità Gaussiana, uniforme, binomiale ed esponenziale unilatera. Momenti statistici di variabili aleatorie: valore medio, varianza, valore quadratico medio e loro relazioni. Incorrelazione di variabili aleatorie e relazione con l’indipendenza statistica. Funzioni di variabili aleatorie e loro densità di probabilità. Densità di probabilità della somma e della combinazione lineare di variabili aleatorie indipendenti. Processi aleatori e loro statistiche. Correlazione e covarianza. Processi stazionari e processi ergodici. Il processo armonico. Il rumore bianco. Transito di un processo attraverso un sistema.
• Teoria dell’informazione e codifica di sorgente
Elementi di teoria dell'informazione, autoinformazione ed entropia. Quantizzazione. Primo teorema di Shannon. Codifica di Huffman.
• Trasmissione di segnali numerici in banda base
Codifica di linea binaria e multilivello. Pulse amplitude modulation (PAM) e pulse coded modulation (PCM). Interferenza inter-simbolica, teorema di Nyquist, impulsi di Nyquist. Effetto del rumore e probabilità di errore per trasmissioni PAM binarie e multilivello. Filtro adattato e calcolo della probabilità di errore.
• Trasmissione di segnali numerici in banda passante
Modulazione amplitude shift keying (ASK), quadrature amplitude modulation (QAM) e phase shift keying (PSK). Schema del trasmettitore e del ricevitore. Costellazioni e distanza tra simboli. Energia del simbolo.
• Capacità e codifica di canale
Secondo teorema di Shannon. Capacità del canale. Codifica di canale. Decodifica hard e distanza di Hamming.
Testi Adottati
Claudio Prati, "Segnali e Sistemi per le Telecomunicazioni", seconda edizione, McGraw-Hill, 2010.Bibliografia Di Riferimento
A.B. Carlson, P.B. Crilly, J.C. Rutledge, "Communication Systems: an introduction to signals and noise in electrical communication", McGraw-Hill international Edition publ.Modalità Erogazione
Le lezioni sono svolte in aulaModalità Frequenza
nessunoModalità Valutazione
prova scritta seguita da una prova orale scheda docente materiale didattico
Architettura di un sistema di telecomunicazione. Esempi di segnali elementari tempo continuo e tempo discreto. Operazioni sui segnali tempo continuo e tempo discreto; caratteristiche dei segnali tempo continuo e tempo discreto: energia, potenza, periodicità; potenza dei segnali periodici. Impulso matematico tempo continuo e tempo discreto e sue proprietà. Sistemi lineari, tempo invarianti e causali. La risposta impulsiva. Convoluzione e correlazione di segnali tempo continuo e tempo discreto. Serie di Fourier e proprietà. Teorema di Parseval per i segnali periodici.
• Rappresentazione dei segnali nel dominio della frequenza
Trasformata di Fourier dei segnali tempo continuo. Proprietà della trasformata di Fourier: linearità, traslazione nel tempo, traslazione in frequenza (modulazione), prodotto, dualità, cambiamento di scala, derivazione, integrazione, convoluzione e correlazione. Densità spettrale di energia. Spettro dei segnali periodici. Teorema del campionamento. Aliasing, calcolo dell’energia e della potenza. Sistemi di ricostruzione di un segnale campionato. Trasformata di Fourier di un segnale tempo discreto e sue proprietà.
• Processi aleatori.
Concetti di base. Impostazioni frequentistica ed assiomatica. Variabili aleatorie continue e discrete. Funzione di distribuzione cumulativa, densità di probabilità, funzione caratteristica. Indipendenza statistica di variabili aleatorie. Densità di probabilità congiunta, marginale e condizionata. Teorema della probabilità totale. Teorema di Bayes. Densità di probabilità Gaussiana, uniforme, binomiale ed esponenziale unilatera. Momenti statistici di variabili aleatorie: valore medio, varianza, valore quadratico medio e loro relazioni. Incorrelazione di variabili aleatorie e relazione con l’indipendenza statistica. Funzioni di variabili aleatorie e loro densità di probabilità. Densità di probabilità della somma e della combinazione lineare di variabili aleatorie indipendenti. Processi aleatori e loro statistiche. Correlazione e covarianza. Processi stazionari e processi ergodici. Il processo armonico. Il rumore bianco. Transito di un processo attraverso un sistema.
• Teoria dell’informazione e codifica di sorgente
Elementi di teoria dell'informazione, autoinformazione ed entropia. Quantizzazione. Primo teorema di Shannon. Codifica di Huffman.
• Trasmissione di segnali numerici in banda base
Codifica di linea binaria e multilivello. Pulse amplitude modulation (PAM) e pulse coded modulation (PCM). Interferenza inter-simbolica, teorema di Nyquist, impulsi di Nyquist. Effetto del rumore e probabilità di errore per trasmissioni PAM binarie e multilivello. Filtro adattato e calcolo della probabilità di errore.
• Trasmissione di segnali numerici in banda passante
Modulazione amplitude shift keying (ASK), quadrature amplitude modulation (QAM) e phase shift keying (PSK). Schema del trasmettitore e del ricevitore. Costellazioni e distanza tra simboli. Energia del simbolo.
• Capacità e codifica di canale
Secondo teorema di Shannon. Capacità del canale. Codifica di canale. Decodifica hard e distanza di Hamming.
Programma
• Segnali e sistemi continui e tempo discretoArchitettura di un sistema di telecomunicazione. Esempi di segnali elementari tempo continuo e tempo discreto. Operazioni sui segnali tempo continuo e tempo discreto; caratteristiche dei segnali tempo continuo e tempo discreto: energia, potenza, periodicità; potenza dei segnali periodici. Impulso matematico tempo continuo e tempo discreto e sue proprietà. Sistemi lineari, tempo invarianti e causali. La risposta impulsiva. Convoluzione e correlazione di segnali tempo continuo e tempo discreto. Serie di Fourier e proprietà. Teorema di Parseval per i segnali periodici.
• Rappresentazione dei segnali nel dominio della frequenza
Trasformata di Fourier dei segnali tempo continuo. Proprietà della trasformata di Fourier: linearità, traslazione nel tempo, traslazione in frequenza (modulazione), prodotto, dualità, cambiamento di scala, derivazione, integrazione, convoluzione e correlazione. Densità spettrale di energia. Spettro dei segnali periodici. Teorema del campionamento. Aliasing, calcolo dell’energia e della potenza. Sistemi di ricostruzione di un segnale campionato. Trasformata di Fourier di un segnale tempo discreto e sue proprietà.
• Processi aleatori.
Concetti di base. Impostazioni frequentistica ed assiomatica. Variabili aleatorie continue e discrete. Funzione di distribuzione cumulativa, densità di probabilità, funzione caratteristica. Indipendenza statistica di variabili aleatorie. Densità di probabilità congiunta, marginale e condizionata. Teorema della probabilità totale. Teorema di Bayes. Densità di probabilità Gaussiana, uniforme, binomiale ed esponenziale unilatera. Momenti statistici di variabili aleatorie: valore medio, varianza, valore quadratico medio e loro relazioni. Incorrelazione di variabili aleatorie e relazione con l’indipendenza statistica. Funzioni di variabili aleatorie e loro densità di probabilità. Densità di probabilità della somma e della combinazione lineare di variabili aleatorie indipendenti. Processi aleatori e loro statistiche. Correlazione e covarianza. Processi stazionari e processi ergodici. Il processo armonico. Il rumore bianco. Transito di un processo attraverso un sistema.
• Teoria dell’informazione e codifica di sorgente
Elementi di teoria dell'informazione, autoinformazione ed entropia. Quantizzazione. Primo teorema di Shannon. Codifica di Huffman.
• Trasmissione di segnali numerici in banda base
Codifica di linea binaria e multilivello. Pulse amplitude modulation (PAM) e pulse coded modulation (PCM). Interferenza inter-simbolica, teorema di Nyquist, impulsi di Nyquist. Effetto del rumore e probabilità di errore per trasmissioni PAM binarie e multilivello. Filtro adattato e calcolo della probabilità di errore.
• Trasmissione di segnali numerici in banda passante
Modulazione amplitude shift keying (ASK), quadrature amplitude modulation (QAM) e phase shift keying (PSK). Schema del trasmettitore e del ricevitore. Costellazioni e distanza tra simboli. Energia del simbolo.
• Capacità e codifica di canale
Secondo teorema di Shannon. Capacità del canale. Codifica di canale. Decodifica hard e distanza di Hamming.
Testi Adottati
Claudio Prati, "Segnali e Sistemi per le Telecomunicazioni", seconda edizione, McGraw-Hill, 2010.Bibliografia Di Riferimento
A.B. Carlson, P.B. Crilly, J.C. Rutledge, "Communication Systems: an introduction to signals and noise in electrical communication", McGraw-Hill international Edition publ.Modalità Erogazione
Le lezioni sono svolte in aulaModalità Frequenza
nessunoModalità Valutazione
prova scritta seguita da una prova orale