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TELECOMUNICAZIONI
REGGIO DI CALABRIA
Dati Generali
Periodo di attività
Syllabus
Obiettivi Formativi
Il Corso di Fondamenti di Telecomunicazioni si propone di fornire le nozioni di base per lo studio dei sistemi di comunicazione per il trasferimento dell’informazione prettamente operanti in modalità digitale. Un primo obiettivo formativo è la capacità di analisi di segnali determinati a tempo continuo, sia nel dominio del tempo che nel dominio della frequenza, e delle interazioni tra segnali e sistemi, con particolare attenzione ai sistemi lineari e stazionari. Un secondo obiettivo formativo consiste nella capacità di analizzare e comprendere le diverse fasi che caratterizzano il trasferimento dell’informazione in formato digitale dalla sorgente alla destinazione. Particolare attenzione sarà dedicata alla conversione Analogico Digitale, alla trasmissione dei segnali numerici in Banda Base, alle Modulazioni Digitali. Un terzo obiettivo formativo consiste nel fornire allo studente la capacità di utilizzare l’ambiente di programmazione Matlab per l’analisi dei segnali e la simulazione di sotto-sistemi di telecomunicazioni.
Prerequisiti
Il corso non prevede propedeuticità, tuttavia sono fortemente raccomandate basi di : Calcolo differenziale per funzioni di una variabile, Calcolo integrale, Successioni e serie numeriche, Successioni e serie di funzioni, Calcolo delle Probabilità.
Metodi didattici
Lezioni frontali (52 ore): Esposizione dei concetti teorici con l'ausilio di slide, lavagna, e script in Matlab realizzati dal docente che illustrano l'applicazione pratica dei concetti teorici.
Esercitazioni al calcolatore (12 ore): Utilizzo di Matlab per il processamento dei segnali.
Verifica Apprendimento
Gli esami di accertamento e valutazione consistono in una prova scritta, seguita da una prova orale.
La prova scritta è costituita da 30 quesiti a risposta multipla. Per ciascun quesito sono previste quattro possibili risposte, di cui una sola è corretta.
A ogni risposta corretta è attribuito 1 punto. Per quanto riguarda le risposte errate, una di esse comporta l’attribuzione di un punteggio nullo, mentre le altre due comportano l’attribuzione di un punteggio negativo pari a −0,5.
La durata della prova scritta è di un’ora.
La prova scritta si considera superata se si raggiunge un punteggio minimo di 12 punti. Il superamento della prova scritta consente l’accesso alla prova orale.
La prova orale consiste in una serie di domande sugli aspetti teorici trattati durante il corso e nella scrittura di un semplice codice Matlab, finalizzato all’analisi o alla simulazione di segnali o sistemi di telecomunicazioni.
Di norma vengono poste tre domande teoriche, salvo che il docente ravvisi la necessità di approfondire eventuali incertezze o imprecisioni emerse durante la discussione dei quesiti.
Il voto finale viene determinato sulla base della valutazione congiunta della prova scritta e della prova orale, secondo i seguenti criteri.
30 – 30 e lode — EccellenteLo studente:
- dimostra una conoscenza completa e dettagliata della materia: conosce i contenuti rilevanti, utilizza una terminologia corretta, individua e spiega i principali concetti, integra approfondimenti personali nella propria sintesi;
- evidenzia una comprensione eccellente della materia: distingue chiaramente tra le idee principali e quelle di supporto, sa inquadrare i punti chiave, rafforza gli argomenti con riferimenti al materiale integrativo o ad approfondimenti individuali, sviluppa collegamenti interdisciplinari;
- manifesta capacità ben consolidate di applicare le conoscenze e di analizzare i risultati;
- espone la materia in modo chiaro e strutturato: il discorso è organizzato, logico, maturo e conciso.
28 – 29 — Ottimo
Lo studente:
- dimostra una conoscenza approfondita della materia: conosce i contenuti rilevanti, utilizza una terminologia corretta, individua e spiega la maggior parte dei principali concetti;
- evidenzia una solida comprensione della materia: inquadra la maggior parte dei punti chiave, benché non sempre distingua con chiarezza gli argomenti principali da quelli meno importanti; discute gli argomenti con riferimenti al materiale integrativo o ad approfondimenti individuali;
- manifesta ottime capacità di applicare le conoscenze e di analizzare i risultati;
- espone la materia in modo chiaro e articolato: il discorso è organizzato, logico, maturo ed essenziale, pur ammettendo qualche imprecisione.
25 – 27 — Buono
Lo studente:
- dimostra un’ampia conoscenza della materia: conosce, anche se non sempre spiega completamente, i contenuti rilevanti; utilizza la terminologia, ma non sempre in modo preciso; individua i concetti chiave, ma non riesce sempre a spiegarli con completezza o precisione;
- evidenzia una comprensione adeguata della materia: distingue i punti chiave più importanti, ma non riesce sempre a inquadrarli completamente;
- manifesta buone capacità di applicare le conoscenze;
- espone i contenuti in modo chiaro, ma non sempre completo, con un’organizzazione talvolta schematica e con pensieri a tratti frammentati o ripetitivi.
22 – 24 — Discreto
Lo studente:
- dimostra una conoscenza accettabile della materia: conosce la maggior parte dei contenuti, ma manifesta alcune lacune; mostra una certa confusione in alcuni concetti importanti, anche se non essenziali;
- evidenzia una comprensione essenziale della materia: non sempre riesce a inquadrare correttamente tutti gli argomenti o talvolta lo fa con imprecisione;
- manifesta discrete capacità di applicare i concetti fondamentali della materia;
- espone i contenuti in modo corretto, ma senza una struttura sempre chiara e coerente, inserendo talvolta elementi poco rilevanti.
18 – 21 — Sufficiente
Lo studente:
- dimostra una conoscenza limitata della materia: conosce i contenuti più rilevanti ma presenta numerose lacune; individua una parte dei concetti chiave ma non riesce a illustrarli con completezza e precisione;
- dimostra una comprensione di base della materia: ha difficoltà a distinguere i punti chiave e non sempre riesce a inquadrarli adeguatamente;
- manifesta incertezze nell’applicazione dei concetti fondamentali della materia;
- espone i contenuti in modo poco chiaro e talvolta confuso, utilizzando la lingua in modo poco organizzato, con pensieri frammentati e con un uso non sempre preciso della terminologia.
Insufficiente
Lo studente:
- dimostra una conoscenza scarsa e frammentaria della materia: non conosce i contenuti essenziali, presenta estese lacune e non individua i concetti chiave;
- manifesta gravi errori di comprensione, non risponde a numerose domande o non riesce a risolvere diversi problemi; commette errori nell’applicazione dei concetti fondamentali della materia;
- non raggiunge un livello accettabile di articolazione del pensiero relativo alla materia.
Testi
· M. Luise, G.M. Vitetta, “Teoria dei Segnali”, McGraw-Hill, Milano
· Claudio Prati, " Segnali e sistemi per le telecomunicazioni, " McGraw-Hill, Milano
· Dispense del Corso.
Contenuti
PROGRAMMA DEL CORSO
1 – Cenni di Teoria dell’Informazione (0,5 CFU)
Definizione di informazione. Definizione di entropia di sorgente. Teorema fondamentale della codifica di sorgente. Canale rumoroso. Codice a ripetizione. Capacità di canale. Teorema fondamentale della codifica di canale.
2 – Analisi in frequenza dei segnali a tempo continuo (1 CFU)
Classificazione dei segnali. Trasformata di Fourier (criteri di esistenza, simmetria degli spettri, segnali pari e dispari). Proprietà e teoremi della trasformata di Fourier (linearità, dualità, ritardo, cambiamento di scala, modulazione, derivazione e integrazione, prodotto e convoluzione). Trasformate di Fourier generalizzate.
3 – Sistemi monodimensionali a tempo continuo (1 CFU)
Caratterizzazione e analisi dei sistemi lineari stazionari. Risposta impulsiva e risposta in frequenza. Sistemi in cascata e in parallelo. Filtri. Banda di un segnale e di un sistema. Densità spettrale di energia e di potenza. Funzione di autocorrelazione. Teorema di Wiener–Khintchine. Sistemi non lineari. Cenni sulle modulazioni.
4 – Conversione analogico/digitale (1 CFU)
Campionamento (ideale, naturale, interpolazione). Quantizzazione uniforme e non uniforme. Stima del rapporto segnale-rumore di quantizzazione. Legge A e legge μ.
5 – Trasmissione numerica in banda base (1 CFU)
Codifica di linea e proprietà dei codici di linea. Modulazione differenziale. Sistemi M-ari ed efficienza spettrale dei sistemi M-ari. Sincronizzazione dei codici e diagramma ad occhio. Interferenza intersimbolica (ISI). Primo e secondo criterio di Nyquist. Filtro a coseno rialzato (roll-off). Occupazione di banda dei sistemi di trasmissione in banda base.
6 – Sistemi di comunicazione digitali in banda base e in banda passante (1,5 CFU)
Sistemi di comunicazione digitali in banda passante. Modulazioni OOK, B-PSK, FSK. Segnalazione multilivello. Modulazioni Q-PSK, QAM e MSK. Concetto di BER. Ricezione dei sistemi binari in banda base. Effetti del rumore e ricevitore a filtro accordato. Procedura di ortogonalizzazione di Gram–Schmidt. Interpretazione geometrica dei segnali. Rivelatori a massima verosimiglianza (Maximum Likelihood). Regola MAP. Approssimazione Union Bound. Ricezione dei segnali B-PSK, FSK e Q-PSK. Tecniche di modulazione M-arie. Ricezione di M-PSK, M-QAM e M-FSK. Confronto tra tecniche di modulazione M-arie. Efficienza spettrale dei sistemi M-PSK e M-FSK.
7 – Ambiente di programmazione Matlab (1 CFU)
Generalità. Editing delle variabili. Calcolo numerico. Calcolo algebrico. Rappresentazioni grafiche. Programmazione strutturata.
8 – Utilizzo di Matlab per l’analisi dei segnali e la simulazione dei sistemi di telecomunicazioni (1 CFU)
Elaborazione dei segnali. Analisi nel dominio del tempo e della frequenza. Analisi dei sistemi lineari. Filtraggio.
RISULTATI ATTESI
Conoscenza e capacità di comprensione
Al termine del corso lo studente acquisisce le conoscenze di base relative ai sistemi di comunicazione per il trasferimento dell’informazione in formato digitale. In particolare, conosce i principi dell’analisi dei segnali deterministici a tempo continuo nel dominio del tempo e della frequenza, nonché le principali caratteristiche dei sistemi lineari e stazionari e le interazioni tra segnali e sistemi.
Lo studente comprende le principali fasi che caratterizzano il trasferimento dell’informazione digitale dalla sorgente alla destinazione, con particolare riferimento alla conversione analogico-digitale, alla trasmissione dei segnali numerici in banda base e alle principali tecniche di modulazione digitale.
Conosce inoltre le funzionalità di base dell’ambiente di programmazione Matlab per l’analisi dei segnali e la simulazione di sottosistemi di telecomunicazioni.
Capacità di applicare conoscenza e comprensione
Al termine del corso lo studente è in grado di applicare le conoscenze acquisite all’analisi e al dimensionamento di sistemi di comunicazione digitale. In particolare, è in grado di analizzare schemi di trasmissione numerica, valutare le prestazioni di sistemi di telecomunicazione e realizzare semplici simulazioni di sottosistemi utilizzando l’ambiente di programmazione Matlab.
Autonomia di giudizio
Lo studente è in grado di valutare le prestazioni di un collegamento di telecomunicazione digitale, stimando parametri fondamentali quali il tasso di errore, la distanza massima di collegamento e la potenza di trasmissione necessaria per garantire una determinata qualità del servizio. È inoltre in grado di interpretare i risultati di analisi teoriche e simulazioni numeriche.
Abilità comunicative
Al termine del corso lo studente è in grado di descrivere e discutere in modo chiaro i principi teorici e le scelte progettuali alla base dei sistemi di comunicazione digitale, utilizzando una terminologia tecnica appropriata.
Capacità di apprendimento
Lo studente sviluppa la capacità di approfondire in modo autonomo le evoluzioni delle tecnologie di comunicazione digitale e di applicare le metodologie di analisi e valutazione apprese allo studio di nuovi sistemi e tecniche di trasmissione.
Altre informazioni
Codice Microsoft Teams: qjamg44
Il team Microsoft Teams sarà utilizzato per le comunicazioni di servizio e per la condivisione del materiale didattico. Accedendo al team del corso sarà possibile scaricare:
- le slide del corso, che potranno essere utilizzate come supporto per prendere appunti durante le lezioni, le quali saranno svolte prevalentemente in maniera tradizionale con l'ausilio di gesso e lavagna;
- dispense integrative relative ad alcuni argomenti trattati nel corso;
- script MATLAB e altro software di supporto, utili per approfondire gli aspetti pratici e applicativi di alcuni degli argomenti affrontati durante le lezioni.
Si precisa che il materiale reso disponibile sulla piattaforma costituisce esclusivamente un supporto alla didattica e non sostituisce in alcun caso i libri di testo consigliati, che rimangono il riferimento principale per la preparazione dell'esame.