Introduzione ai sistemi di trasmissione dell Informazione

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1 Introduzione ai sistemi di trasmissione dell Informazione

2 La trasmissione dell Informazione Sorgente Destinazione Trasformazione & Elaborazione Mezzo Trasmissivo

3 Host A Host B Struttura reale di una interconnessione di rete Livello N... Livello 2 Livello 1 Livello N... Livello 2 Livello 1 Struttura logica equivalente

4 Struttura reale del collegamento Destinazione Sorgente Rete di interconnessione globale L informazione trasmessa sulla rete contiene anche i dati richiesti per arrivare a destinazione. L instradamento avviene in modo dinamico (non è fissato in generale alla partenza dalla sorgente).

5 Il canale trasmissivo reale Il percorso non è sempre lo stesso, quindi i parametri caratteristici del canale equivalente variano a seconda dell instradamento Le tratte parziali possono essere differenti anche fisicamente (radio, cavo, ecc) Le caratteristiche del canale complessivo hanno un forte impatto sulla qualità dell informazione ricevuta Lo studio dei possibili collegamenti fisici su cui passa l informazione è determinante per ottimizzare le prestazioni di un sistema di comunicazione

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7 Segnali elettrici L informazione da trasmettere sul canale è sempre costituita da un segnale elettrico variable nel tempo La conoscenza delle caratteristiche del segnale è fondamentale per lo studio dei mezzi trasmissivi I segnali elettrici possono rappresentare l informazione in forma analogica o digitale

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9 Effetti del rumore sui segnali analogici e digitali

10 Rappresentazione dei segnali nel dominio delle frequenze (1) Sviluppo in serie di Fourier di segnali periodici 0.6 Graph 1 1 Graph p T Time (ns) Frequency (GHz) Tempo Frequenza (Modulo/Fase) 1 ( ) ( ) T 0 0 n j2 nf0t j2 nf0t st c nf e c nf ste dt 0 T 0

11 Rappresentazione dei segnali nel dominio delle frequenze (2) Integrale di Fourier per segnali non periodici Time Domain Time (ms) Spectrum Frequency (MHz) j2-1 ft st () F S( f ) S f e df ft S f st ste dt j2 F () () S(f) è una funzione complessa della frequenza con modulo a simmetria pari e fase a simmetria dispari (per avere s(t) reale)

12 Frequencies Associated with Common Signals Category Audible sounds Telephonic Signal Baseband video (TV) signal Frequency Range 20 Hz - 20 khz 300 Hz 3.4 KHz 0-5 MHz AM radio broadcasting FM radio broadcasting UHF television (channels 14-69) Cellular telephones (GMS) Satellite television khz MHz MHz MHz GHz

13 Teorema del campionamento Dato un segnale a banda limitata W, è sempre possibile ricostruire il segnale dai suoi campioni presi con una frequenza minima f c data da: f c 2W Filtro di ricostruzione f c f c Campionamento 1/f c Segnale ricostruito

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15 Trasmissione dei segnali La trasmissione del segnale generato dalla sorgente di informazione può avvenire: Direttamente (banda base) Trasformando il segnale per renderlo adatto al mezzo trasmissivo impiegato (per es. la trasmissione radio) La trasformazione del segnale viene indicata in generale con il termine di modulazione: Segnale Informativo (Banda B) MODULATORE Segnale Modulato S Portante: Sinusoide con f 0 >>B S m f 0 B f f 0

16 Traslazione in frequenza Spettro del segnale modulante S m Moltiplicatore p S m t S RF t Spettro di S RF cos S S t V t RF m p p Portante: V p cos pt p Verifica con S t V cos t ( m << p ): m m m VmVp S cos cos cos cos RF Vm Vp mt pt m p t m p t 2 m Moltiplicazione per p p m m p + m

17 Circuiti lineari f t f t in Circuito Lineare out Un circuito lineare è l interconnessione di componenti lineari (V e I legati da un operatore lineare)

18 Segnali sinusoidali attraverso un circuito lineare Asin( ) 0t A 0 Circuito Lineare 'sin( t) Un segnale sinusoidale che attraversa un circuito lineare mantiene invariata la frequenza (può cambiare solo l ampiezza e la fase) H A A H

19 Sovrapposizione degli effetti La risposta di un circuito lineare ad un segnale arbitrario si ottiene scomponendo il segnale nelle sue componenti sinusoidali, valutando l ampiezza e la fase di ogni sinusoide all uscita e sommando tutte le sinusoidi: f () t c n e in n f () t H( n ) c nf e out n 0 jn t jn t n 0 0

20 Funzione di Trasferimento F( ) F H Spettro del segnale In ingresso H Funzione di Trasferimento Spettro del segnale In uscita H() H()

21 Assenza di distorsione lineare Un segnale che attraverso un circuito lineare mantiene la sua forma all uscita (a meno di un ritardo e di un fattore di scala): se - L ampiezza di tutte le sue componenti sinusoidali è modificata nella stessa misura (A /A=G 0 ) - La fase di tutte le sue componenti sinusoidali è proporzionale alla frequenza (=K) out f t K f t t in 0

22 Distorsione non-lineare

23 Effetto della distorsione da non-linearit linearità Generazione di componenti sinusoidali non presenti nel segnale in ingresso

24 Risposta nel tempo di circuito

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