FONDAMENTI DI TELECOMUNICAZIONE

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1 Facltà di Ingegneria Dipartiment di Ingegneria Infrmatica e delle Telecmunicazini (DIIT) Viale A. Dria, CATANIA (ITALY) -TEL. (095) FAX (095) FONDAMENTI DI TELECOMUNICAZIONE PROGRAMMA DEL CORSO per i Crsi di Laurea di: Ingegneria Elettrnica N.O Ingegneria Elettrnica NNO Ingegneria Infrmatica N.O Ingegneria dell Autmazine Prf. Givanni Schembra 1. Intrduzine alle prblematiche della cmunicazine a distanza - Definizini: Srgenti d infrmazine e sistemi di cmunicazine Il decibel Segnali determinati e segnali aleatri - Architettura e prgett di un sistema di cmunicazine - Cenni sulla prpagazine delle nde elettrmagnetiche - Misura dell infrmazine - Capacità di canale 2. Segnali e spettri - Prprietà dei segnali: media temprale di un segnale; ptenza istantanea; valre efficace; ptenza media e ptenza media nrmalizzata; ptenza di picc; energia nrmalizzata ttale; segnali a energia finita e a ptenza finita; il decibel; espressine di un segnale sinusidale tramite un favre rtante - Trasfrmata e antitrasfrmata di Furier: definizine; spettr di ampiezza e spettr di fase; espressine in frma plare e in frma rettanglare; cndizini di esistenza e prprietà delle trasfrmata di Furier - Densità spettrale di energia; Terema di Parseval; Terema di Raleigh - Segnali ntevli e lr rappresentazine in frequenza: Sinuside smrzata, Delta di Dirac, Gradin unitari, Segn, Sinuside, Impuls rettanglare, Impuls trianglare, Sen cardinale (sinc), Csen rialzat, Pettine, Impuls sinusidale - Cnvluzine - Banda di un segnale in banda base e in banda passante; segnali a banda rigrsamente limitata; segnali a durata rigrsamente limitata; definizini cnvenzinali di banda di un segnale: banda al prim null, banda null-null - Cnvluzine: definizine; cnvluzine di un impuls rettanglare cn un impuls espnenziale; cnvluzine di due impulsi rettanglari - Densità spettrale di ptenza e funzine di autcrrelazine. - Funzini rtgnali e rtnrmali; insiemi rtgnali cmpleti; esempi delle funzini espnenziali cmplesse - Definizine e prprietà della Serie di Furier; frma rettanglare e frma plare della Serie di Furier - Segnali peridici; spettr a righe di un segnale peridic; calcl dei cefficienti dell svilupp in serie di Furier per un segnale peridic - Ptenza di un segnale peridic - Funzine di autcrrelazine e densità spettrale di ptenza di un segnale peridic - Tren di impulsi rettanglari: rappresentazine nel temp e in frequenza, funzine di autcrrelazine e densità spettrale di ptenza - Sistemi lineari temp-invarianti (LTI) e distrsini - Definizine e misura della rispsta impulsiva; rispsta in frequenza - Relazine tra le Densità Spettrali di Ptenza ingress/uscita; rispsta in ptenza; guadagn di ptenza - Canale di trasmissine ideale (assenza di distrsine)

2 Facltà di Ingegneria Dipartiment di Ingegneria Infrmatica e delle Telecmunicazini (DIIT) Viale A. Dria, CATANIA (ITALY) -TEL. (095) FAX (095) Filtr RC passa-bass. - Campinament di un segnale - Peridicizzazine e prima frmula di smma di Pissn - Campinament ideale di un segnale e secnda frmula di smma di Pissn - Spettr di un segnale campinat cn campinament ideale; Banda di guardia; Errre di aliasing; Cndizine di Nyquist per il campinament senza distrsine - Terema del campinament: dimstrazine nel dmini della frequenza e nel dmini del temp; frmula di interplazine cardinale - Interplazine di una sequenza: segnale interplatre; spettr di un segnale interplat; interplazine a manteniment; interplazine cardinale - Applicazine del terema del campinament ad una sequenza di durata finita - Terema della dimensinalità 3. Teria delle prbabilità e variabili aleatrie (sl 9 crediti) - Teria della prbabilità - Definizini: esperiment aleatri, prva, spazi campine univers, event, event elementare, event cert, event impssibile - Prbabilità di eventi equiprbabili per spazi campine discret e spazi campine cntinu - Prbabilità cngiunta e cndizinata, eventi statisticamente indipendenti, cndizini necessarie per l indipendenza statistica - Terema della prbabilità ttale, terema di Bayes - Frmula di Bernulli - Variabili aleatrie - Definizine - Funzine distribuzine cumulativa (cdf) e sue prprietà (v.a. cntinue e v.a. discrete) - Funzine di densità di prbabilità (pdf) e sue prprietà (v.a. cntinue e v.a. discrete) - Indici caratteristici di una variabile aleatria: valre medi attes, valre quadratic medi ptenza, varianza, deviazine standard, mmenti di rdine l - Variabili aleatrie ntevli: Unifrme: pdf, cdf, media, varianza e valre quadratic medi Espnenziale: pdf, cdf, media, varianza e valre quadratic medi Gaussiana nrmale: pdf, cdf, media, varianza e valre quadratic medi, cdf cmplementare Φ (x) e sua espressine in funzine di erf ed erfc, calcl della prbabilità degli intervalli ], a], ] a, b] e ],+ ] a. Nrmale standard Trasfrmazine di una variabile aleatria; Terema del valr medi; Generazine al calclatre della variabile aleatria espnenziale partend da una v.a. unifrme 4. Prcessi aleatri (sl 9 crediti) - Definizine di prcess aleatri e applicazine ai segnali aleatri, prcessi aleatri discreti e cntinui, a temp-discret e a temp-cntinu - Esempi di prcessi aleatri parametrici: Prcess aleatri espnenziale Prcess aleatri csinusidale a fase aleatria ( armnic) - Caratterizzazine statistica cmpleta - Statistiche del prim rdine, e indici statistici del prim rdine - Statistiche del secnd rdine: funzini di autcrrelazine, di autcvarianza; - Prcessi stazinari in sens strett e in sens lat: prprietà e significat delle funzini di autcrrelazine, di autcvarianza, di autcvarianza nrmalizzata - Ptenza, energia e spettr di ptenza - Prcessi ergdici: ergdicità in sens lat e in sens strett

3 Facltà di Ingegneria Dipartiment di Ingegneria Infrmatica e delle Telecmunicazini (DIIT) Viale A. Dria, CATANIA (ITALY) -TEL. (095) FAX (095) Prcessi aleatri ntevli: Prcessi aleatri gaussiani; Rumre bianc: definizine, funzine di autcrrelazine, spettr di ptenza; Rumre termic, rumre termic ai capi di una resistenza - Crrelazine tra due prcessi aleatri: Funzine di crss-crrelazine; Prcessi incrrelati e indipendenti, prcessi cngiuntamente stazinari - Filtraggi di prcessi aleatri cn sistemi lineari temp-invarianti; Filtraggi di prcessi aleatri Gaussiani 5. Trasmissine di segnali digitali in banda base - Schema di riferiment; Mdulazine digitale PAM (Pulse Amplitude Mdulatin); Filtr di trasmissine - Cdici di linea e spettri - Cdici di linea binari: Segnalazine uniplare, plare e biplare, segnalazine RZ e NRZ, segnalazine Manchester; realizzazine di un cdice di linea; caratteristiche prestazinali di un cdice di linea - Spettr di ptenza dei cdici di linea binari; calcl dell spettr di ptenza dell NRZ uniplare cn sagmatura a impuls rettanglare; grafic dell spettr di ptenza degli altri cdici di linea binari - Cdifica multilivell - Trasmissine digitale: velcità di simbl e velcità di bit; rappresentazine di un simbl cn una base di segnali rtgnali ed rtnrmali; impulsi rettanglari e impulsi a sen cardinale; larghezza di banda di un segnale digitale multilivell - Cdici di linea multilivell: Spettr di ptenza dei cdici di linea multilivell; calcl dell spettr di ptenza dell NRZ plare multilivell cn sagmatura a impuls rettanglare - Efficienza spettrale di un cdice di linea cn sagmatura a impuls rettanglare - Cdifica differenziale - Interferenza intersimblica (ISI) - Le cause di ISI sulla trasmissine di segnali digitali - Calcl della funzine di trasferiment all uscita del sistema di trasmissine in banda base, per qualunque frmattazine degli impulsi del segnale trasmess - Prim criteri di Nyquist per l annullament dell ISI: annullament tramite prgettazine del filtr adattat in ricezine; annullament tramite frmattazine dell impuls sagmatre a banda limitata; filtr di Nyquist a csen rialzat; realizzabilità del filtr di Nyquist; prgettazine del filtr di Nyquist cn cdifica multilivell; efficienza spettrale di alcuni cdici di linea cn impuls frmattat a cs rialzat; filtri di Nyquist - Secnd e Terz criteri di Nyquist per il cntrll dell ISI. - Bit errr rate (ber) per trasmissini digitali in banda base (sl 9 crediti) - Schema di riferiment per un sistema di trasmissine binaria: dispsitiv di decisine - Filtr adattatat: funzine di trasferiment e rispsta all impuls, S/N all uscita del filtr adattat - Espressine generale della BER - BER cn filtr adattat e rumre bianc - BER cn filtr passa-bass e filtr adattat per: Segnalazine uniplare Segnalazine plare Segnalazine biplare Mdulazine OOK cn demdulatre cerente e cn demdulatre a invilupp Mdulazine BPSK cn demdulatre cerente Mdulazine FSK cn demdulatre cerente e cn demdulatre a invilupp - Cnfrnt della BER per i diversi schemi di segnalazine digitale - BER per mdulazini multilivell - Ptenza media ricevuta e trasmessa

4 Facltà di Ingegneria Dipartiment di Ingegneria Infrmatica e delle Telecmunicazini (DIIT) Viale A. Dria, CATANIA (ITALY) -TEL. (095) FAX (095) Trasmissine di segnali analgici e digitali in banda base - Mdulazine PCM - Vantaggi e svantaggi della trasmissine digitale per segnali analgici; ripetitri lineari e ripetitri rigenerativi - Dal segnale analgic ad una sequenza PCM: campinament, quantizzazine e cdifica: cdifica Gray e cdifica naturale - Sistema di trasmissine PCM; decdifica PCM - Banda dei segnali PCM; - Disturbi sul segnale PCM: la qualità del segnale analgic a destinazine - PCM a quantizzazine unifrme: SNR di picc ed SNR medi per segnali a distribuzine unifrme; influenza della prbabilità di errre di canale; prbabilità di errre di sglia; regla dei 6dB; SNR di picc ed SNR medi per segnali a distribuzine qualunque; fattre di caric per un segnale a distribuzine unifrme - Prgett di un segnale PCM per un sistema telefnic - Applicazine del PCM a sistemi audi ad alta fedeltà - PCM a quantizzazine nn unifrme: cmpanding; legge A e legge μ; SNR di picc ed SNR medi cn legge A e legge μ; cnfrnt grafic cn le prestazini cn quantizzazine unifrme 7. Mdulazini analgiche - Definizini: segnali in banda passate, segnale mdulante, segnale mdulat, segnale prtante - Invilupp cmpless dei segnali in banda passante; rappresentazine dei segnali mdulati; - Spettr e densità spettrale di ptenza dei segnali in banda passante; - Ptenza media ttale e ptenza di picc dei segnali in banda passante; - Terema del campinament per segnali passa-banda - Mdulazine analgica d ampiezza (AM) - Indici di prfndità di mdulazine - Spettr del segnale AM; - Ptenza media nrmalizzata e ptenza di picc; - Efficienza di mdulazine - Mdulazine analgica AM a dppia banda laterale cn prtante sppressa (DSB-SC) - Indici di prfndità di mdulazine - Spettr del segnale mdulat; - Ptenza media nrmalizzata e ptenza di picc; - Efficienza di mdulazine - Mdulazine analgica a banda laterale unica (SSB-AM) - Invilupp cmpless e segnale mdulat: espressine matematica - Spettr del segnale mdulat; - Ptenza media nrmalizzata e ptenza di picc - Mdulazine analgica AM a banda laterale vestigiale residua (VSB) - Caratteristica del filtr vestigiale - Spettr del segnale mdulat - Mdulazini analgiche d angl: PM ed FM - Relazine tra mdulazine PM ed FM - Frequenza istantanea; deviazini di frequenza e di fase (istantanea, di picc e picc-picc); - Indici di mdulazine di fase e di frequenza - Esempi di calcl di Spettr di un segnale FM PM cn mdulazine sinusidale: espressine matematica e grafic; funzini di Bessel

5 Facltà di Ingegneria Dipartiment di Ingegneria Infrmatica e delle Telecmunicazini (DIIT) Viale A. Dria, CATANIA (ITALY) -TEL. (095) FAX (095) Regla di Carsn - Disturbi sulle mdulazini analgiche - Rapprt segnale-rumre in banda base (senza mdulazine) - Rapprt segnale-rumre in ingress e in uscita al ricevitre per le mdulazini: Mdulazine AM cn demdulazine cerente e a invilupp Mdulazine AM DSB-SC cn demdulazine cerente e a invilupp Mdulazine AM SSB cn demdulazine cerente e a invilupp Mdulazine PM cn demdulazine cerente e a invilupp Mdulazine FM cn demdulazine cerente e a invilupp Cnfrnt prestazinale delle diverse mdulazini analgiche 8. Mdulazini digitali - Mdulazine digitale binaria di ampiezza: On Off Keying (OOK) Amplitude Shift Keying (ASK) - DSP dell invilupp cmpless e del segnale mdulat - Banda di trasmissine cn sagmatura dell impuls a impuls rettanglare e a cs rialzat - Mdulazine digitale binaria di fase: Binary Phase Shift Keying (BPSK) - Equivalenza cn una mdulazine DSB-SC - Indice di mdulazine - DSP dell invilupp cmpless e del segnale mdulat - Banda di trasmissine cn sagmatura dell impuls a impuls rettanglare e a cs rialzat - Mdulazine digitale binaria di frequenza: Mdulazine Frequency Shift Keying (FSK); - Mdulazine FSK a fase discntinua: invilupp cmpless e segnale mdulat - Mdulazine FSK a fase cntinua: invilupp cmpless e segnale mdulat - Esempi di calcl di Spettr di un segnale FSK: mdem V.21 (esclus dimstrazine cn svilupp in serie di Furier) - Banda di trasmissine dei segnali FSK - Mdulazini digitali multilivell MPSK e QPSK - Segnale mdulante, invilupp cmpless, segnale mdulat - Rappresentazine dell invilupp cmpless tramite cstellazine - Densità spettrale di ptenza - Sagmatura cn impulsi rettanglari: banda null-null ed efficienza spettrale - Sagmatura cn impulsi a csen rialzat: banda null-null ed efficienza spettrale - Mdulazini digitali QAM - Invilupp cmpless, segnale mdulat - Rappresentazine dell invilupp cmpless tramite cstellazine - Schema realizzativ di realizzazine di un mdulatre QAM - Densità spettrale di ptenza - Sagmatura cn impulsi rettanglari: banda null-null ed efficienza spettrale - Sagmatura cn impulsi a csen rialzat: banda null-null ed efficienza spettrale - Disturbi sulle mdulazini digitali (Bit Errr Rate BER) - Rapprt segnale-rumre in banda base (senza mdulazine) - Ber per Mdulazine binaria ASK - Ber per Mdulazine binaria BPSK - Ber per Mdulazine binaria FSK - Ber per Mdulazine digitale MPSK - Ber per Mdulazini digitale QAM