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.

Sono previste le seguenti precedenze di acquisto:

• Comunicazioni elettriche

Contenuti

1. Grandezze fondamentali di un sistema di trasmissione numerica.


2. Costellazione e spazio dei segnali, labeling binario e forma d'onda trasmessa.


3. Criteri di decisione e struttura dei ricevitori.


4. Calcolo della probabilità di errore.


5. Spettro di un segnale numerico.


6. Interferenza intersimbolica e criteri di Nyquist.


7. Modulazioni PAM.


8. Introduzione alla codifica di linea.


9. Modulazioni ASK.


10. Modulazioni 2-PSK e codifica differenziale.


11. Modulazioni 4-PSK, 4 Offset-PSK, m-PSK.


12. Modulazioni QAM.

Programma

1. Introduzione al corso. Grandezze fondamentali (Bit rate - Banda - Potenza - BER - Complessità). Sequenze binarie di informazione.


2. Segnale trasmesso - Spazio di Hamming - Costellazione di segnali - Labeling binario - Costruzione della forma d'onda trasmessa - Spazio dei Segnali - Algoritmo di Gram-Schmidt.


3. Spazio dei segnali. Rappresentazione vettoriale delle costellazioni. Canale AWGN - Introduzione alla teoria della decisione - Assenza di interferenza intersimbolica.


4. 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.


5. 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.


6. Calcolo SER - Approccio 1 e 2 - Calcolo BER - Funzione erfc - Calcolo SER/BER per modulazione binaria antipodale - Costellazioni Geometricamente Uniformi - Calcolo SER 4-PSK.


7. Calcolo BER costellazione 4-PSK - Labeling di Gray - Calcolo BER costellazione binaria generica. Calcolo BER costellazione binaria ortogonale.


8. 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.


9. 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.


10. Esempi su costellazioni con baricentro non nell'origine - Interferenza intersimbolica.


11. 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.


12. Modulazione 2-PAM - Diagramma ad occhio. Modulazioni m-PAM.


13. Il ruolo della distanza minima - Introduzione alla codifica di linea - Formati bipolari (NRZ,RZ, Manchester) e unipolari (NRZ e RZ).


14. Modulazioni lineari - Modulazioni ASK - Modulazione 2-PSK - Codifica differenziale.


15. Modulazioni in quadratura - Modulazione 4-PSK.


16. Amplificatori di potenza - Modulazione 4-Offset PSK - Modulazioni m-PSK.


17. Modulazioni m-QAM.

1. Grandezze fondamentali - Traffico - Banda - Potenza - BER


2. 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


3. Calcolo dell'energia - Assenza di interferenza intersibolica - Derivazione del criterio MAP


4. Criterio ML - Criterio ML a minima distanza Euclidea


5. 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


6. Calcolo SER - Costellazioni Geometricamente uniformi - Calcolo BER - Funzione erfc - Calcolo SER/BER per modulazione binaria antipodale


7. SER e BER costellazione 4-PSK - Labeling di Gray - SER e BER modulazione binaria ortogonale


8. Costellazione binaria qualsiasi - Baricentro di una costellazione - Union Bound SER GU - Union Bound BER GU - Distanza minima - Molteplicità - Approssimazioni asintotiche SER GU/li>
   
9. Approssimazioni asintotiche BER GU - Union Bound SER e BER non GU - Introduzione al calcolo dello spettro - Richiami sui processi casuali


10. 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


11. ISI - Diagramma ad occhio


12. 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


13. Modulazione 2-QAM - Modulazioni m-QAM


14. Introduzione alla codifica di linea - Modulazione Manchester - Modulazione RZ - Modulazione On Off - Modulazioni lineari


15. Modulazione 2-PSK Codifica differenziale - Modulazioni in quadratura


16. Modulazione 4-PSK - Modulazione 4-Offset PSK - Modulazioni m-PSK


17. Modulazioni m-QAM - Modulazioni m-FSK - Modulazione 2-CPFSK


18. Modulazione MSK Cenni su OFDM/implementazione pratica modem/teorema di Shannon/tecniche accesso multiplo FDMA TDMA CDMA

Testi consigliati dal docente:

Dispense fornite del docente, disponibili al sito
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stata realizzata per i moduli del Politecnico di Torino in formato .pdf.

Ne è vietata la riproduzione e qualsiasi forma di commercializzazione.

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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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Temi d'esame, disponibili al sito:

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Esame scritto con orale facoltativo.