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Maurizio CASONI
Professore Associato
Dipartimento di Ingegneria "Enzo Ferrari"
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Insegnamento: Fondamenti di Telecomunicazioni
Ingegneria Informatica (MO) (Offerta formativa 2022)
Obiettivi formativi
Il corso vuole fornire le conoscenze e le competenze necessarie all'analisi e alla progettazione di elementari sistemi di telecomunicazioni.
Pertanto, vengono forniti gli elementi di base della teoria dei segnali deterministici e aleatori per lo studio dei sistemi di trasmissione dell'informazione.
Dopo la descrizione della teoria della modulazione, partendo dalla teoria dei segnali, vengono forniti i criteri di progetto dei collegamenti analogici e numerici per telecomunicazioni.
Inoltre, sono introdotti i concetti di base sulle reti di telecomunicazioni.
Per una più completa comprensione degli obiettivi formativi, si rimanda alla lettura dei risultati di apprendimento attesi a seguito dello svolgimento del presente percorso formativo.
Prerequisiti
Propedeuticità: Matematica Applicata e Statistica, Elettronica Digitale, Inglese
Propedeuticità consigliate: Analisi Matematica II
In particolare: Ottima conoscenza della Matematica, Geometria.
Conoscenza degli aspetti fodamentali dell'Elettronica e dei Circuiti Eletttrici.
Gli studenti dovranno essere in grado di elaborare i numeri complessi, risolvere semplici circuiti elettrici e conoscere le basi dei processi stocastici.
Programma del corso
La scansione dei contenuti per CFU è da intendere come puramente indicativa. Essa può infatti subire modifiche nel corso dell’insegnamento alla luce dei feedback degli studenti e delle studentesse.
1 CFU (9 ore)
Scenario delle Telecomunicazioni.
Teoria dei segnali deterministici. Analisi delle funzioni deterministiche tempo-continue, continue e discrete nei valori. Serie e trasformata di Fourier.
Serie temporali. Trasformata di Fourier di una serie temporale.
1 CFU (9 ore)
Teorema del campionamento nel dominio dei tempi e delle frequenze e sue applicazioni. La FFT. L'operatore di Dirac.
Applicazione dell'analisi dei segnali allo studio dei sistemi lineari. Funzione di trasferimento. Condizioni di non distorsione.
Conversione A/D e D/A. Segnali passa-basso numerici. Segnali PCM. Segnali TDM-PCM.
Risposta impulsiva di una rete lineare. Sistemi lineari tempo discreti.
1 CFU (9 ore)
Funzioni tempo continue a energia finita e a potenza finita.
Spettri di energia e di potenza. Serie temporali a potenza finita.
Segnali PAM. Spettro di potenza dei segnali PAM.
1 CFU (9 ore)
Teoria dei segnali aleatori. Processi aleatori. Medie statistiche e medie temporali. Processi stazionari e processi ergodici.
1 CFU (9 ore)
Processi gaussiani. La funzione errore. Processi aleatori tempo-discreti, continui e discreti nei valori. Segnali PAM aleatori.
Spettro di potenza di segnali PAM aleatori.
Segnali che più interessano le telecomunicazioni. Segnali analogici di tipo passa-basso e relativi servizi. Segnali multicanale a divisione di frequenza.
1 CFU (9 ore)
Conversione A/D e D/A. Segnali passa-basso numerici e relativi servizi. Segnali PCM. Segnali multicanale a divisione di tempo. Segnali TDM-PCM.
Le linee di trasmissione.
1 CFU (9 ore)
Studio di un collegamento numerico. Il criterio di Nyquist.
Studio di un collegamento in fibra ottica.
Segnali passa-banda. Elementi di teoria della modulazione. Oscillazioni sinusoidali modulate in ampiezza e/o in angolo: AM, SSB. VSB, FM, PM, QAM. Loro caratteristiche spettrali.
1 CFU (9 ore)
Principali modulazioni numeriche: ASK, OOK, PSK, CPFSK, M-QAM. Diagrammi vettoriale e costellazione degli stati.
Le reti di telecomunicazioni: topologie. Le tecniche di commutazione: commutazione di circuito e di pacchetto.
1 CFU (9 ore)
Architetture di comunicazione a strati: il modello ISO/OSI e lo stack TCP/IP.
Livello fisico: RS-232E, USB.
Livello di linea: HDLC.
Le tecniche di accesso ad un canale di comunicazione condiviso: deterministiche, casuali.
Soluzione Aloha e le strategie di accesso CSMA. Valutazione delle prestazioni.
Progetto IEEE 802: LAN Ethernet/IEEE 802.3, Fast Ethernet/802.3u, Token Ring.
Cenni su ADSL, WLAN.
Metodi didattici
L’insegnamento viene erogato mediante lezioni frontali in presenza in aula.
Esercitazioni in aula ed esempi di progettazione di sistemi e reti di telecomunicazione
L’insegnamento è erogato in lingua italia
Testi di riferimento
L.Calandrino, G.Immovilli: "Schemi delle lezioni di Comunicazioni Elettriche" - Pitagora Editrice.
Dispense fornite dal docente.
Verifica dell'apprendimento
Prove di esame solo scritte con testi composti sia da esercizi numerici e domande di teoria aperte, sia da domande chiuse.
La durata della prova scritta in presenza è di solito di due ore.
La votazione che lo studente/essa potrà conseguire in tale prova prevede le seguenti gradazioni:
- Insufficiente (<18/30);
- Sufficiente (18-20/30);
- Discreto (21-24/30);
- Buono (25-27/30);
- Ottimo (28-30/30 cum laude).
Risultati attesi
Da questo corso ci si aspetta che:
1) Conoscenza e comprensione:
tramite lezioni in aula ed esercizi relativi lo studente apprende le nozioni fondamentali della trasmissione dell'informazione, della teoria dei segnali e delle reti di telecomunicazioni;
2) capacita' di applicare conoscenza e comprensione:
Mediante gli esercizi svolti in aula lo studente e' in grado di progettare semplici collegamenti numerici e semplici reti di telecomunicazioni;
3) autonomia di giudizio:
mediante gli esercizi svolti e quelli assegnati, lo studente riesce a comprendere e ad analizzare semplici sistemi di telecomunicazioni;
4) Abilita' comunicative:
Le prove scritte consentono allo studente di sviluppare capacita' di presentazione dei risultati ottentuti in modo efficace e e sintetico;
5) Le attivita' svolte consentono allo studente di acquisire strumenti metodologici per lo studio e la progettazione di sistemi di telecomunicazione utli per il proseguio degli studi.