Obiettivi dell'insegnamento
Scopi
Il modulo fornisce le nozioni base relative alle comunicazioni elettriche digitali.
Nella prima parte vengono introdotti i concetti fondamentali e sviluppata la teoria.
Nella seconda parte vengono analizzate le modulazioni numeriche più utilizzate in pratica.
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Prerequisiti
Sono previste le seguenti precedenze di acquisto:
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Programma
Contenuti
- Grandezze fondamentali di un sistema di trasmissione numerica.
- Costellazione e spazio dei segnali, labeling binario e forma d'onda trasmessa.
- Criteri di decisione e struttura dei ricevitori.
- Calcolo della probabilità di errore.
- Spettro di un segnale numerico.
- Interferenza intersimbolica e criteri di Nyquist.
- Modulazioni PAM.
- Introduzione alla codifica di linea.
- Modulazioni ASK.
- Modulazioni 2-PSK e codifica differenziale.
- Modulazioni 4-PSK, 4 Offset-PSK, m-PSK.
- Modulazioni QAM.
Programma
- Introduzione al corso. Grandezze fondamentali (Bit rate - Banda - Potenza - BER - Complessità). Sequenze binarie di informazione.
- Segnale trasmesso - Spazio di Hamming - Costellazione di segnali - Labeling binario - Costruzione della forma d'onda trasmessa - Spazio dei Segnali - Algoritmo di Gram-Schmidt.
- Spazio dei segnali. Rappresentazione vettoriale delle costellazioni. Canale AWGN - Introduzione alla teoria della decisione - Assenza di interferenza intersimbolica.
- Proprietà variabili nj. Rumore esterno allo spazio dei segnali - Formulazione vettoriale del problema della decisione - Criterio di decisione. Detection: criterio MAP e ML - Ddp segnale ricevuto. Criterio ML a minima distanza Euclidea - Regioni di Voronoi.
- Ricevitore nello spazio dei segnali con integratore - Ricevitore nello spazio dei segnali con filtro adattato - Ricevitori per tutto l'asse dei tempi - Problema del sincronismo di simbolo - Ricevitore a correlazione - Confronto ricevitori. Introduzione al calcolo della probabilità di errore.
- Calcolo SER - Approccio 1 e 2 - Calcolo BER - Funzione erfc - Calcolo SER/BER per modulazione binaria antipodale - Costellazioni Geometricamente Uniformi - Calcolo SER 4-PSK.
- Calcolo BER costellazione 4-PSK - Labeling di Gray - Calcolo BER costellazione binaria generica. Calcolo BER costellazione binaria ortogonale.
- Confronto tra costellazioni - Baricentro di una costellazione - Union Bound SER GU - Union Bound BER GU - Distanza minima e molteplicità - Approssimazioni asintotiche. Union Bound e approssimazioni asintotiche per costellazioni non GU.
- Introduzione al calcolo dello spettro - Richiami sui processi casuali - Spettro di un segnale numerico - Costellazioni con baricentro nell'origine - Costellazione antipodale con porta rettangolare e con coseno - Modulazione lineare - Costellazione antipodale con filtro passa basso ideale.
- Esempi su costellazioni con baricentro non nell'origine - Interferenza intersimbolica.
- Critero di Nyquist - Soluzioni con occupazione spettrale finita - Filtro passa basso ideale - Filtri a coseno rialzato - Sul ritardo - Divisione filtro tra TX e RX - Filtri RRC - Introduzione alla modulazione 2-PAM.
- Modulazione 2-PAM - Diagramma ad occhio. Modulazioni m-PAM.
- Il ruolo della distanza minima - Introduzione alla codifica di linea - Formati bipolari (NRZ,RZ, Manchester) e unipolari (NRZ e RZ).
- Modulazioni lineari - Modulazioni ASK - Modulazione 2-PSK - Codifica differenziale.
- Modulazioni in quadratura - Modulazione 4-PSK.
- Amplificatori di potenza - Modulazione 4-Offset PSK - Modulazioni m-PSK.
- Modulazioni m-QAM.
- Grandezze fondamentali - Traffico - Banda - Potenza - BER
- Complessità - Sequenze binarie random - Spazio di Hamming - Costellazione di segnali - Labeling binario - Forma d'onda trasmessa - Spazio dei Segnali - Algoritmo di Gram-Schmidt - segnali come vettori
- Calcolo dell'energia - Assenza di interferenza intersibolica - Derivazione del criterio MAP
- Criterio ML - Criterio ML a minima distanza Euclidea
- Regioni di Voronoi - Criterio ML con le regioni di Voronoi - Ricevitore con integratore - Ricevitore con filtro adattato - Criterio ML basato sulla correlazione - Ricevitore a correlazione - Confronto ricevitori - Ricevitori per tutto l'asse dei tempi - Problema del sincronismo di simbolo
- Calcolo SER - Costellazioni Geometricamente uniformi - Calcolo BER - Funzione erfc - Calcolo SER/BER per modulazione binaria antipodale
- SER e BER costellazione 4-PSK - Labeling di Gray - SER e BER modulazione binaria ortogonale
- Costellazione binaria qualsiasi - Baricentro di una costellazione - Union Bound SER GU - Union Bound BER GU - Distanza minima - Molteplicità - Approssimazioni asintotiche SER GU/li>
- Approssimazioni asintotiche BER GU - Union Bound SER e BER non GU - Introduzione al calcolo dello spettro - Richiami sui processi casuali
- Spettro di un segnale numerico - simboli indipendenti a valor medio nullo - costellazione antipodale con porta rettangolare - costellazione antipodale con coseno - modulazione - costellazione antipodale con filtro passa basso ideale - simboli indipendenti con valor medio non nullo - costellazione on off
- ISI - Diagramma ad occhio
- Critero di Nyquist - soluzioni con occupazione spettrale finita - filtro passa basso ideale - filtri a coseno rialzato - sul ritardo - Divisione filtro tra TX e RX - filtri RRC - sul rumore, validità approccio con versori illimitati - Definizione di efficienza spettrale
- Modulazione 2-QAM - Modulazioni m-QAM
- Introduzione alla codifica di linea - Modulazione Manchester - Modulazione RZ - Modulazione On Off - Modulazioni lineari
- Modulazione 2-PSK Codifica differenziale - Modulazioni in quadratura
- Modulazione 4-PSK - Modulazione 4-Offset PSK - Modulazioni m-PSK
- Modulazioni m-QAM - Modulazioni m-FSK - Modulazione 2-CPFSK
- Modulazione MSK Cenni su OFDM/implementazione pratica modem/teorema di Shannon/tecniche accesso multiplo FDMA TDMA CDMA
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Bibliografia
Testi consigliati dal docente:
Dispense fornite del docente, disponibili al sito
href="http://www.tlc.polito.it/garello/trasmissioned/trasmissioned.html">http://www.tlc.polito.it/garello/trasmissioned/trasmissioned.html
Videocorso utilizzato: Trasmissione Numerica I
- Prof. S. Benedetto, Politecnico di Torino
- Prof. E. Biglieri, Politecnico di Torino

- [1.] Introduzione al corso
- [2.] Sorgenti di informazione e segnali
- [3.] Sorgente e modulatore
- [4.] Il modulatore e lo spazio dei segnali (parte 1)
- [5.] Il modulatore e lo spazio dei segnali (parte 2)
- [6.] Trasmissione sul canale Gaussiano additivo (parte 1)
- [7.] Trasmissione sul canale Gaussiano additivo (parte 2)
- [8.] Trasmissione sul canale Gaussiano additivo (parte 3)
- [9.] Trasmissione sul canale Gaussiano additivo (parte 4)
- [10.] Trasmissione sul canale Gaussiano additivo (parte 5)
- [11.] Trasmissione sul canale Gaussiano additivo (parte 6)
- [12.] Trasmissione sul canale Gaussiano additivo a banda limitata
- [13.] Diagramma ad "occhio"
- [14.] Esempi di diagramma ad "occhio"
- [15.] Analisi spettrale dei segnali numerici (parte 1)
- [16.] Analisi spettrale dei segnali numerici (parte 2)
- [17.] Analisi spettrale dei segnali numerici (parte 3)
- [18.] Analisi spettrale dei segnali numerici (parte 4)
- [19.] Progetto di segnali a banda limitata (parte 1)
- [20.] Progetto di segnali a banda limitata (parte 2)
- [21.] Progetto di segnali a banda limitata (parte 3)
- [22.] Trasmissione in banda traslata
- [23.] Modulazione di ampiezza ASK in banda traslata
- [24.] Modulazione di fase M-PSK (parte 1)
- [25.] Modulazione di fase M-PSK (parte 2)
- [26.] Modulazione di fase M-PSK (parte 3)
- [27.] Modulazione di fase M-PSK (parte 4)
- [28.] Modulazione di fase DPSK.
- [29.] Modulazione di ampiezza in quadratura QAM (parte 1)
- [30.] Modulazione di ampiezza in quadratura QAM (parte 2)
- [31.] Modulazione di frequenza M-FSK
- [32.] Confronto tra sistemi di modulazione
- [33.] Modulazioni numeriche: esempi di applicazioni
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Controlli dell'apprendimento / Modalità d'esame
Esame scritto con orale facoltativo.
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Orario delle lezioni
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Statistiche superamento esami
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Programma definitivo per l'A.A.2012/13
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