Emulazioni Software per E-Learning

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1 Emulazioni Software per E-Learning A.N. D ANDREA, F. GIANNETTI, G. MANARA, M. MICHELINI, P. NEPA DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA DELL INFORMAZIONE, UNIVERSITÀ DI PISA Nelle esercitazioni di Laboratorio assume particolare importanza l uso di strumentazione che consenta agli studenti di mettere in pratica le conoscenze acquisite durante le lezioni teoriche. D altra parte, non sempre si ha a disposizione un numero sufficiente di strumenti per svolgere le esercitazioni. Sorge, pertanto, la necessità di implementare degli strumenti virtuali che consentano di replicare in maniera software la strumentazione e i banchi di misura necessari per la didattica di laboratorio. In riferimento al mondo delle telecomunicazioni, sono stati realizzati alcuni strumenti virtuali e alcuni applicativi che permettono agli studenti di replicare le misure tipiche di questa disciplina.

2 Il Problema Necessità di svolgere esercitazioni di laboratorio Carenza di strumentazione in numero adeguato alle esigenze didattiche Necessità di fornire uno strumento didattico anche al di fuori di aule attrezzate 2

3 La soluzione Realizzazione di applicativi software che permettono di riprodurre gli scenari tipici dell area delle Telecomunicazioni Replica fedele del pannello di comando degli strumenti di misura in commercio Emulazione di sistemi di comunicazione e valutazione delle prestazioni 3

4 Replica Fedele di uno Strumento Digital Transmission Analyzer HP3784A: lo strumento reale Digital Transmission Analyzer HP3784A: la replica software 4

5 Sistema di Comunicazione AM Emulatore per l analisi di un sistema di comunicazione a modulazione di ampiezza Demodulazione a rivelatore di inviluppo Oscilloscopio e Analizzatore di spettro di ampiezza per l analisi dei segnali presenti nei vari nodi del sistema, piazzando opportunamente le varie sonde Possibilità di selezionare diverse sorgenti di segnale modulante 5

6 Strumenti Virtuali (1) Generatore di Segnale Filtro Sono disponibili tutti i controlli e gli indicatori che sono presenti sul pannello di un analogo strumento reale. 6

7 Strumenti Virtuali (2) Oscilloscopio Gli strumenti virtuali sono stati realizzati in modo da replicare più fedelmente possibile non solo la funzionalità degli strumenti reali, ma anche il loro aspetto, dando l impressione agli utenti di agire su strumenti reali. 7

8 Emulatore di un sistema Numerico Emulatore di un sistema di Trasmissione Numerica di tipo PSK Possibilità di scegliere il tipo di modulazione (BPSK, QPSK, 8-PSK con o senza codifica Grey) Possibilità di scegliere la sagomatura degli impulsi di trasmissione (rettangolare, Manchester, a radice di coseno rialzato) Possibilità di scegliere il tipo di filtro di ricezione (rettangolare, butterworth, a radice di coseno rialzato) Possibilità di scegliere il tipo di decisore a soglie e il tipo di demappatore (BPSK, QPSK, 8-PSK) Visualizzatore di diagramma ad occhio, analizzatore di spettro e visualizzatore di diagramma I-Q Strumento per la misura della probabilità di errore (BER e SER). 8

9 Strumenti dell Emulatore (1) Visualizzatore di diagramma ad occhio Formatore di impulsi di trasmissione a radice di coseno rialzato In questo caso, assume particolare importanza la velocità con cui l emulatore effettua la misura e, pertanto, è stato privilegiato questo aspetto, anche se a scapito della fedeltà di riproduzione grafica degli strumenti. 9

10 Strumenti dell Emulatore (2) Strumento per la misura della Probabilità di Errore 10

11 Gli applicativi implementati AM Modulation Angle Modulation BER_Eb_No BER Meter Hp3784A CDMA Code System Coherent Detection Correlation Costas Loop DPSK Modulation File Transmission System Multipath PAM Modulation Multipath PSK Modulation Multipath QAM Modulation Oscilloscope Agilent 54641A PAM Modulation PSK Modulation QAM Modulation Signature Simulatore di array lineari Simulatore di adattatori di impedenza per linee di trasmissione Vector Network Analyzer Viterbi Processor Toolkit 11

12 Conclusioni Gli applicativi implementati svolgono un ruolo importante nell ottica dell e-learning e vengono correntemente utilizzati nei laboratori didattici per le esercitazioni degli insegnamenti del Corso di Studio in Ingegneria delle Telecomunicazioni ed anche per autoapprendimento al di fuori della struttura universitaria. Applicativi di questo tipo sono disponibili anche per la formazione di personale tecnico su apparati per Telecomunicazioni e per il controllo remoto di strumentazione. 12