Guida degli insegnamenti

Syllabus

Partially translatedTradotto parzialmente
[3I093] - TELECOMUNICAZIONITELECOMMUNICATIONS
Franco CHIARALUCE
Lingua di erogazione: ITALIANOLessons taught in: ITALIAN
Laurea - [IT03] INGEGNERIA ELETTRONICA First Cycle Degree (3 years) - [IT03] ELECTRONICS ENGINEERING
Dipartimento: [040040] Dipartimento Ingegneria dell'InformazioneDepartment: [040040] Dipartimento Ingegneria dell'Informazione
Anno di corsoDegree programme year : 2 - Secondo Semestre
Anno offertaAcademic year: 2018-2019
Anno regolamentoAnno regolamento: 2017-2018
Obbligatorio
Crediti: 9
Ore di lezioneTeaching hours: 72
TipologiaType: B - Caratterizzante
Settore disciplinareAcademic discipline: ING-INF/03 - TELECOMUNICAZIONI

LINGUA INSEGNAMENTO LANGUAGE

Italiano

Italian


PREREQUISITI PREREQUISITES

Il Corso richiede la conoscenza dei concetti base del calcolo integrale e differenziale, della teoria delle probabilità, e i fondamenti della rappresentazione dei segnali nel dominio del tempo e della frequenza.

The Course requires the knowledge of the basic concepts of the integral and differential calculus, the probability theory, and the fundamentals of the representation of signals in the time domain and in the frequency domain.


MODALITÀ DI SVOLGIMENTO DEL CORSO DEVELOPMENT OF THE COURSE

• Lezioni frontali, 64 ore
• Esercitazioni software, 8 ore

• Classroom lessons, 64 hours
• Software exercises, 8 hours


RISULTATI DI APPRENDIMENTO ATTESI LEARNING OUTCOMES
Conoscenze e comprensione.

Conoscere e comprendere le tecniche di trasmissione dell’informazione in un generico sistema di comunicazioni, sia analogico che numerico, e la sua protezione nei confronti del rumore e dei disturbi sovrapposti, in modo da garantire l’affidabilità dei collegamenti. Saper misurare la quantità di informazione prodotta da una sorgente e le modalità
per la sua rappresentazione con segnali fisici.


Capacità di applicare conoscenze e comprensione.

Lo studente dovrà saper interpretare correttamente gli elementi essenziali di un sistema di comunicazione, sia analogico che numerico, e saper misurare la quantità di informazione e la qualità della trasmissione. Le competenze di base in tal modo acquisite forniranno allo studente una serie di abilità professionalizzanti, quali:
1. la capacità di identificare le problematiche che si pongono nel progetto di un sistema di TLC;
2. la capacità di convertire un segnale da analogico a numerico in modo efficiente, e di misurare la quantità di informazione associata alla trasmissione di un messaggio;
3. la capacità di proporre adeguate soluzioni ai problemi di trasmissione individuati;
4. la capacità di confrontare le prestazioni ottenibili dalle varie soluzioni proposte, individuando le più convenienti sulla base dei vincoli esistenti e dei requisiti prefissati.


Competenze trasversali.

La caratterizzazione di un sistema di comunicazione richiede competenze diverse: dalla teoria dell’informazione alla teoria dei segnali, dall’elettronica all’informatica. Lo studente dovrà mettere a frutto le conoscenze acquisite in altri corsi, armonizzando i contenuti in una visione unitaria. Allo stesso tempo il corso fornisce elementi di base per corsi successivi, più specialistici ed orientati all’applicazione. Attraverso la soluzione di esempi numerici, lo studente approfondirà la propria capacità di analisi critica e di soluzione dei problemi. Verrà inoltre stimolata e verificata la capacità di presentazione dell’attività svolta.


Knowledge and Understanding.

To know and understand the techniques for information transmission in a generic communication system, both analog and digital, and its protection against noise and disturbances, in such a way as to guarantee link reliability. To be able to measure the amount of information generated by an information source and the means to represent it by physical signals.


Capacity to apply Knowledge and Understanding.

The student shall be able to interpret correctly the main elements of a communication system, both analog and digital, and to measure the amount of information and the transmission quality. The basic skills so acquired will provide the student with a series of vocational skills, such as:
1. the ability to identify the problems appearing in the design of a TLC system;
2. the ability to convert an analog signal into a digital signal, in an efficient way, and to measure the amount of information relative to the message transmission;
3. the ability to propose suitable solutions to the problems identified;
4. the ability to compare the performance obtainable by using the various possible solutions, identifying the most convenient ones on the basis of existing constraints and prefixed requirements.


Transversal Skills.

The characterization of a communication system requires different skills: from the information theory to the signal theory, from electronics to informatics. The student shall exploit fruitfully the knowledge acquired in other courses, harmonizing the contents in a unitary vision. At the same time, the course provides basic elements for subsequent courses, more specialized and application oriented. Through the solution of numerical examples, the student will deepen his own ability to analyze critically the results obtained and to solve problems. The capacity to present properly the work done will also stimulated and checked.



PROGRAMMA PROGRAM

Lezioni frontali:
- Canale AWGN. Banda equivalente di rumore, cifra di rumore e temperatura equivalente di rumore di una rete 2-porte lineare. Effetto del rumore termico in collegamenti analogici e numerici costituiti da più tratte.
- Modulazioni analogiche. Modulazione di ampiezza, fase e frequenza con portante sinusoidale. Caratteristiche spettrali del segnale modulato. Multiplazione a divisione di frequenza. Dispositivi di modulazione e demodulazione. Effetto del rumore nelle modulazioni analogiche. Qualità di trasmissione. Pre-enfasi e de-enfasi.
- Sorgenti di informazione e codifica di sorgente. Misura dell’informazione. Sorgenti discrete con memoria e senza memoria. Entropia. Source-Coding Theorem. Codifica di sorgente. Algoritmo di Huffman. Algoritmo di Lempel-Ziv. Misura della distorsione.
- Quantizzazione scalare uniforme e non uniforme. Quantizzazione vettoriale. PCM uniforme e non uniforme. DPCM e Modulazione Delta. Cenni sulle tecniche di Analisi-Sintesi. Applicazione al segnale telefonico. Multiplazione a divisione di tempo.
- Rappresentazione geometrica di forme d’onda nello spazio dei segnali. Procedura di ortogonalizzazione di Gram-Schmidt. Esempi di costellazioni. Segnali in banda base e in banda traslata. Energia media di una costellazione. Labeling binario e codifica di Gray. Forme d’onda ortogonali, bi-ortogonali e simplesse. Rappresentazione, generazione e proprietà di segnali PAM, PSK, FSK, QAM. Sequenze binarie. Codifica di linea.
- Demodulazione e qualità delle trasmissioni numeriche su canale AWGN. Demodulazione a massima verosimiglianza/maximum a posteriori. Ricevitore a correlazione. Filtri adattati. Demodulatori per segnali PAM, PSK, QAM, FSK. Probabilità di errore per segnali PAM, PSK, QAM, FSK, binari ed M-ari, in banda base e banda traslata. DPSK. Qualità di trasmissione per forme d’onda ortogonali, bi-ortogonali e simplesse. Limite di Shannon. Efficienza spettrale.
- Introduzione alla codifica di canale. Codici a blocco. Distanza minima di un codice. Capacità di correzione e di rivelazione. Esempi di codici con decodifica hard. Espansione di banda e guadagno di codifica.
- Tecniche a spettro espanso. Fondamenti teorici delle tecniche a spettro espanso. Tecnica DS-SS. Effetto su segnali interferenti a banda stretta e a banda larga. Guadagno di processo. Ruolo delle sequenze PN. Introduzione alla multiplazione a divisione di codice. Cenni tecnica frequency hopping.
- Sequenze binarie random. Proprietà e generazione tramite LFSR.
Esercitazioni software:
- Esercitazioni numeriche sugli argomenti principali del corso, con utilizzo di software Matlab e Simulink.

Classroom lessons:
- AWGN Channel. Noise equivalent bandwidth, noise figure and equivalent noise temperature of a linear system. Impact of thermal noise in multisection analog and digital links.
- Analog modulations. Amplitude, phase and frequency modulations with sinusoidal carrier. Spectral features of the modulated signal. Frequency division multiplexing. Modulators and demodulators. Impact of thermal noise in analog modulations. Transmission quality. Pre-emphasis and de-emphasis.
- Information sources and source coding. Measure of information. Memoryless and correlated discrete sources. Entropy. Source-Coding Theorem. Source coding. Huffman algorithm. Lempel-Ziv algorithm. Rate-distortion theory.
- Scalar uniform and non uniform quantization. Vector quantization. Uniform and non uniform PCM DPCM and Delta Modulation. Outline on Analysis-Synthesis techniques. Application to the telephone signal. Time division multiplexing.
- Geometrical representation of waveforms in the signal space. Gram-Schmidt orthonormalization procedure. Constellation examples. Baseband and Passband signals. Average energy of a constellation. Binary labeling and Gray mapping. Orthogonal, bi-orthogonal and simplex waveforms. Representation, generation and properties of PAM, PSK, FSK, QAM signals. Binary sequences. Line coding.
- Demodulation and quality of digital transmissions over the AWGN channel. Maximum likelihood/maximum a posteriori probability demodulation. Correlation receivers. Matched filters. Demodulators for PAM, PSK, QAM, FSK signals. Error probability for PAM, PSK, QAM, FSK signals, binary and M-ary, baseband and passband. DPSK. Transmission quality for orthogonal, bi-orthogonal and simplex waveforms. Shannon limit. Spectral efficiency.
- Introduction to channel coding. Block codes. Code minimum distance. Correction and detection capability. Examples of codes with hard decoding. Bandwidth expansion and coding gain.
- Spread spectrum techniques. Theoretical foundations of the spread spectrum techniques. DS-SS technique. Impact of narrowband and wideband interfering signals. Process gain. Role of the PN sequences. Introduction to the code division multiplexing. Outline frequency hopping technique.
- Random binary sequences. Properties and generation through LFSR.
Software exercises:
- Numerical exercises on the main topics of the course, also using Matlab and Simulink software.


MODALITÀ DI SVOLGIMENTO DELL'ESAME DEVELOPMENT OF THE EXAMINATION
Modalità di valutazione dell'apprendimento.

La valutazione del livello di apprendimento dello studente si articola in due prove: - Una prova scritta, consistente nella soluzione di un esercizio numerico, da completare in circa 40 minuti. - Una prova orale, consistente nella discussione su due o più temi trattati nel corso e nel riesame critico di eventuali errori commessi nella prova scritta. La prova scritta è propedeutica alla prova orale, per accedere alla quale lo studente deve aver ottenuto almeno la sufficienza nella prova scritta. La prova orale deve essere sostenuta, preferibilmente, nello stesso appello della prova scritta. Deroghe a questa regola sono possibili, ma devono essere concordate con il docente prima dell'inizio della prova scritta. Nel
caso di esito negativo per la prova orale, lo studente può mantenere lo scritto, ovvero ripeterlo, se lo preferisce. La comunicazione sull'opzione
scelta deve essere fornita al docente prima dell'inizio della nuova sessione d'esame cui lo studente intende partecipare.


Criteri di valutazione dell'apprendimento.

La valutazione dell'apprendimento si basa sulla verifica, attraverso le prove d'esame, che lo studente abbia acquisito un sufficiente livello di
comprensione ed un'adeguata capacità di utilizzo dei concetti esposti nell'ambito del corso, sia per quanto riguarda i fondamenti teorici che la loro applicazione nell'ambito dei sistemi di telecomunicazione.


Criteri di misurazione dell'apprendimento.

Durante le prove d'esame, viene valutata la capacità dello studente di analizzare propriamente gli elementi essenziali di un sistema di telecomunicazione e di proporre soluzioni adeguate per i problemi che si pongono, utilizzando gli strumenti ed i metodi presentati durante le lezioni. Per la prova scritta, il docente assegna, in funzione della qualità dell'elaborato, un giudizio: insufficiente, sufficiente, discreto, buono, molto buono, ottimo. Lo studente non viene ammesso all'orale se ha ottenuto un giudizio insufficiente. Ognuno dei giudizi positivi, e per i quali lo studente è ammesso all'orale, consente il raggiungimento del punteggio massimo (trenta, con eventuale dichiarazione di lode) se lo studente saprà dimostrare che le eventuali lacune riscontrate nello scritto non corrispondono ad effettive mancanze nella preparazione. Il voto complessivo, in trentesimi, è il risultato della valutazione globale che il docente assegnerà a quanto espresso dallo studente nelle due prove.


Criteri di attribuzione del voto finale.

Perché l'esito complessivo della valutazione sia positivo, lo studente deve conseguire almeno la sufficienza nella prova scritta e dimostrare un'idonea preparazione nella prova orale. La valutazione massima è raggiunta dimostrando una conoscenza approfondita dei contenuti del corso nell'ambito delle prove. La lode è riservata agli studenti che abbiano dimostrato una particolare brillantezza nell'esposizione orale, tale da compensare in modo eccellente anche eventuali lacune nella redazione dell'elaborato scritto.


Learning Evaluation Methods.

The evaluation of the learning level is organized in two tests: - A written test, consisting in the solution of one numerical exercise, to be completed in approximately 40 minutes. - An oral test, consisting in the discussion of two or more topics of the course and the critical review of possible mistakes made in the written test. The written test is propaedeutic to the oral test, in the sense that the student is admitted to the oral test only if she/he has received a sufficient evaluation in the written test. The oral test should be stood, preferably, in the same session of the written test. Deviations from this rule are possible, but must be agreed with the teacher before starting the written test. In case of negative evaluation of the oral test, the student can decide to retain the result of the written test or to repeat it in the subsequent sessions. The chosen option must be communicated to the teacher before starting the new exam session the student wishes to attend.


Learning Evaluation Criteria.

Learning evaluation is based on the verification, through the tests, that the student has acquired a sufficient level of understanding and a suitable capacity of employing the topics presented throughout the course, as regards both the theoretical foundations and their application in telecommunication systems.


Learning Measurement Criteria.

During the exam tests, the teacher evaluates the capacity of the student to analyze properly the basic elements of a telecommunication system and to propose effective solutions to the problems emerged, by using the tools and methods presented during the classes. For the written test, the teacher assigns a mark that, as a function of the quality of the paper, can be: not sufficient, sufficient, fair, good, very good, excellent. The student is non admitted to the oral test if her/his mark is not sufficient. Any positive mark (sufficent or more), by which the student has been admitted to the oral test, permits the student to reach the maximum final mark (thirty, cum laude if applicable) if she/he is able to demonstrate that the gaps shown in the written test do not correspond to real deficiencies in the preparation. The final mark, in thirtieths, is the result of the global evluation on the oral and written tests.


Final Mark Allocation Criteria.

In order to pass the exam, the student must reach at least a sufficient mark in the written test and show an adequate preparation in the oral test. The maximum mark is reached by showing a deep knowledge of the course topics throughout the tests. Laude is reserved to those students who are particularly brilliant in the oral test, even able to compensate in an excellent way possible gaps emerged in the written test.



TESTI CONSIGLIATI RECOMMENDED READING

1. Dispense a cura del docente, reperibili dalla piattaforma Moodle di
Ateneo (https://learn.univpm.it/course/view.php?id=7169). 2. John G. Proakis, Masoud Salehi, “Communication Systems
Engineering”, 2nd Edition, Prentice Hall, 2002.

1. Set of lectures provided by the teacher, that can be found in the university Moodle platform (https://learn.univpm.it/course/view.php?id=7169). 2. John G. Proakis, Masoud Salehi, “Communication Systems Engineering”, 2nd Edition, Prentice Hall, 2002.


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No

No


Scheda insegnamento erogato nell’A.A. 2018-2019
Le informazioni contenute nella presente scheda assumono carattere definitivo solo a partire dall'A.A. di effettiva erogazione dell'insegnamento.
Academic year 2018-2019

 


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