Introduzione alle comunicazioni numeriche.
Comunicazioni attraverso canali a banda limitata.
Equalizzazione di canale.
Ricevitore ottimo per segnali in canale AWGN incoerente.
Sincronizzazione di fase e di simbolo nei ricevitori numerici.
Comunicazioni numeriche di forme d'onda con memoria.
Propagazione nei canali a cammini multipli e tempo-varianti.
Fading da cammini multipli.
Modulazione OFDM.
Televisione digitale terrestre: lo standard DVB-T.
R. Steele: Mobile radio communications. Pentech Press, London, 1992.
D. Parsons: The mobile radio propagation channel. Pentech Press, London, 1992.
E. Damosso, R. Stola: Radiopropagazione. Sola superiore G. Reiss Romoli, 1992.
G. M. Vitetta: Fondamenti di trasmissione numerica con applicazioni alle radiocomunicazioni; Parte II. Pitagora Editrice, 2008.
Obiettivi Formativi
Descrivere le caratteristiche fondamentali e i principi di funzionamento dei sistemi di trasmissione numerica; fornire gli strumenti matematici per l'analisi e la valutazione delle loro prestazioni e per il progetto dei diversi sottosistemi costituenti. Fornire esempi applicativi in sistemi di interesse generale.
Capacità acquisite dallo studente: valutare il comportamento di sistemi di comunicazioni numerica in condizioni operative effettive; saper progettare detti sistemi.
Prerequisiti
Conoscenze acquisite nei corsi di Teoria dei Segnali e Comunicazioni Elettriche del corso di studi triennale.
Metodi Didattici
Lezioni frontali
Altre Informazioni
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Modalità di verifica apprendimento
Esame orale che consta di quattro domande per la verifica di:
- apprendimento delle caratteristiche fondamentali e dei principi di funzionamento di sistemi di trasmissione numerica analizzati nell'ambito del Corso;
- conoscenza degli strumenti matematici per l'analisi ed il progetto di diversi sottosistemi costituenti u sistema di trasmissione digitale;
- capacità acquisita dallo studente di valutare il comportamento di sistemi di comunicazioni numerica in condizioni operative effettive.
Programma del corso
Introduzione alla teoria delle trasmissioni digitali - Modello di un sistema di comunicazione numerica; descrizione dei principali apparati; definizione dei parametri prestazionali
Trasmissione attraverso canali con banda limitata - Il problema dell'interferenza intersimbolica. Il diagramma ad occhio, Criterio di Nyquist. Tecniche di limitazione dell'interferenza intersimbolica. Principali tecniche di equalizzazione di canale: equalizzazione di tipo Zero-Forcing, equalizzazione di tipo MMSE. Equalizzatori: equalizzatori a spaziatura T/2, equalizzatori adattativi di tipo zero-forcing ed MMSE, equalizzatori decision-feedback.
Recupero del sincronismo di simbolo e della portante - Influenza degli errori di sincronizzazione sulle prestazioni di un sistema di comunicazione numerico. Tecniche di tipo MAP - ML per il recupero del sincronismo della portante e della temporizzazione. Alcuni circuiti per il sincronismo della portante e della temporizzazione.
Trasmissione di forme d’onda attraverso canali gaussiani e demodulazione incoerente - Criterio di demodulazione ottimo. Realizzazione fisica del demodulatore ottimo. Applicazioni a schemi di modulazione digitale: modulazione FSK a M livelli e prestazioni.
Tecniche di modulazione differenziale: DPSK and DQPSK, corrispondenti modulatori differenziali, demodulatori coerenti e incoerenti, prestazioni.
Trasmissione di forme d’onda con memoria - Principali proprietà. Criterio di decisione MLSE; applicazione dell'algoritmo di Viterbi per la demodulazione MLSE di sequenze numeriche. Modulazioni CPM full response e partial response. Modulazioni codificate per canali a banda limitata ( TCM): rappresentazione mediante trellis, metodo set partitioning e regole di Ungerboeck, demodulazione mediante l'algoritmo di Viterbi, prestazioni.
Elementi di modulazione OFDM; implementazione della modulazione e demodulazione OFDM mediante DFT; implementazione della modulazione OFDM per trasmissioni in canali radiomobili: utilizzo dell'intervallo di guardia e COFDM; codifica differenziale. Effetti degli errori di frequenza e degli errori di fase.
Elementi di televisione digitale terrestre: cenni storici, elementi di colorimetria. Gli standard di televisione digitale. Il DVB-T. Confronto fra gli standard DVB-T2 e DVB-T.
Applicazioni: concetto di link adaptation (Modulazione e Codifica Adattativa) e uso dinamico delle risorse, esempi applicativi in sistemi OFDM; sincronizzazione ed equalizzazione in sistemi OFDM, esempi in sistemi wireless di ultima generazione.
I temi seguenti non fanno parte del programma del corso Tecniche di Trasmissione Numerica:
Caratterizzazione della propagazione nei canali di trasmissione a cammini multipli e tempo-varianti. Caratteristiche generali dei canali radiomobili. Analisi su piccola scala: modello approssimato per un numero finito di cammini. Dispersione in frequenza e nel tempo. Funzioni di Bello. Caratterizzazione statistica: canale di Rayleigh e di Rice. Funzioni di autocorrelazione delle funzioni di Bello nel caso di canale WSSUS; profilo dei ritardi di potenza e funzione di correlazione in frequenza; spettro Doppler e funzione di correlazione nel tempo; banda di coerenza e tempo di coerenza; funzione di scattering. Canale piatto in frequenza (non selettivo); canale piatto nel tempo (lentamente variabile); canale piatto in frequenza e nel tempo.
Effetti del fading da cammini multipli sulle modulazioni numeriche e contromisure: calcolo delle prestazioni delle modulazioni binarie PSK e FSK in presenza di fading piatto in frequenza e nel tempo; tecniche a diversità; valutazione delle prestazioni delle tecniche a diversità per modulazioni binarie; ricevitore a rapporto massimo (Maximal Ratio Combiner).