Introduzione alle comunicazioni digitali.
Ricevitore ottimo per segnali in canale AWGN incoerente.
Comunicazioni attraverso canali a banda limitata.
Equalizzazione di canale.
Sincronizzazione di fase e di simbolo nei ricevitori digitali.
Modulazione OFDM
Canale wireless
Codifica di canale
tecniche avanzate di trasmissione digitale: m di sicurezza a livello fisico, comunicazioni full duplex, tecniche non orthogonal multiple access (NOMA), allocazione di risorse, radio cognitive
Proakis, Salehi: " Digital Communications", McGraw Hill International Edition, 2008.
Mengali, Morelli: "Trasmissione numerica"", Mc Graw-Hill.
Obiettivi Formativi
Fornire:
- la conoscenza delle caratteristiche e dei principi fondamentali di un trasmettitore e ricevitore digitale,
- la conoscenza delle principali funzioni (sottosistemi) di un trasmettitore e ricevitore digitale, e le basi per la loro progettazione,
- gli strumenti matematici e simulativi necessari per l'analisi e la valutazione delle prestazioni dei sistemi digitali e per la loro comparazione,
- esempi applicativi in sistemi di interesse generale,
- indicazioni sugli sviluppi futuri dei sistemi digitali
- la capacità di valutare il comportamento di sistemi di comunicazioni digitale in condizioni operative effettive e saper progettare detti sistemi.
Prerequisiti
Conoscenze acquisite nei corsi di Teoria dei Segnali e Fondamenti di telecomunicazioni, del corso di studi triennale.
Metodi Didattici
l corso sarà costituito da:
Lezioni frontali svolte con l'ausilio di dispense fornite dal docente (messe a disposizione sulla piattaforma Moodle)
Seminari finali su nuovi ambiti applicativi
Altre Informazioni
Altre informazioni sul corso sono reperibili alla pagina relativa all'indirizzo:
https://e-l.unifi.it/
Modalità di verifica apprendimento
La verifica finale consta di una prova orale durante la quale verranno fatte domande teoriche e svolti esercizi.
Le domande teoriche hanno lo scopo di verificare
- apprendimento delle caratteristiche fondamentali e dei principi di funzionamento di sistemi di trasmissione digitale analizzati nell'ambito del Corso;
- la comprensione degli strumenti matematici per l'analisi ed il progetto di diversi sottosistemi costituenti un sistema di trasmissione digitale;
- la capacità acquisita dallo studente di valutare il comportamento di sistemi di comunicazioni digitale in condizioni operative effettive.
Gli esercizi hanno lo scopo di verificare
- la capacità di applicare i concetti teorici
- la capacità di applicare le tecniche di trasmissione e codifica analizzate
Programma del corso
-Introduzione alla teoria delle trasmissioni digitali - Modello di un sistema di comunicazione digitale; descrizione dei principali apparati; definizione dei parametri prestazionali; richiami di fondamenti di telecomunicazioni
- 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 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 digitale. 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.
- Caratterizzazione della propagazione nei canali wireless con propagazione a cammini multipli e tempo-varianti. Effetti del fading da cammini multipli sulle modulazioni digitali e contromisure: calcolo delle prestazioni delle modulazioni binarie PSK e FSK in presenza di fading piatto in frequenza e nel tempo; tecniche a diversità.
- 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 sulle prestazioni del sistema.
- Codifica di Canale: Codifica a controllo d'errore. Rivelazione e correzione di errori. Codici blocco. Codici lineari. Decodifica hard di codici lineari. Codici ciclici. Codici BCH. Codici Reed-Solomon. Codici concatenati. Tecniche di interleaving. Codici convoluzionali. Decodifica dei codici convoluzionali: algoritmo di Viterbi. Decodifica soft. Guadagno di un codice di canale.
Seminari su Turbo Codifica e LDPC
- 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.
- Tecniche avanzate di trasmissione digitale: sicurezza a livello fisico, comunicazioni full duplex, tecniche non orthogonal multiple access (NOMA), allocazione di risorse, radio cognitive