Obiettivi Formativi

Il corso di Telecomunicazioni fornisce allo studente i fondamenti delle telecomunicazioni e mira a far acquisire agli studenti una adeguata conoscenza teorica dei principi e delle tecniche alla base di tale disciplina. In particolare il corso analizza le principali tecniche di trasmissione analogiche e digitali e le loro applicazioni nell'ambito delle reti e dei sistemi telecomunicazioni. Link budget, tecniche di modulazione e multiplazione, codifica di sorgente e codifica di canale sono alcuni dei concetti chiave trattati nel corso. Il corso ha lo scopo di sviluppare le seguenti competenze: - Conoscenza dei fondamenti delle comunicazioni elettriche e comprensione del funzionamento dei sistemi di telecomunicazioni; - Definizione degli indici prestazionali e valutazione delle prestazioni dei sistemi e delle reti di telecomunicazioni; - Acquisizione della terminologia di riferimento al fine di potersi rapportare con esperti del settore delle telecomunicazioni; - Capacità di confrontare ed analizzare soluzioni progettuali inerenti sistemi di telecomunicazioni. A seguito del corso, lo studente sarà in grado di applicare le conoscenze e le competenze proprie delle telecomunicazioni e in particolare di: descrivere gli elementi costitutivi e le tecniche alla base di un sistema di telecomunicazioni; identificare le tecniche di telecomunicazioni più idonee per determinati scenari applicativi; valutare le prestazioni di un sistema di telecomunicazioni; sviluppare l'elaborazione autonoma dei concetti e presentare soluzioni progettuali.

Learning Goals

This course will focus on fundamental principles and main challenges in telecommunications systems and networks. In particular, analog and digital communication systems and basic concepts of networking and protocols are investigated. Link budget analysis, modulations and multiplexing techniques, basic of information theory, source and channel coding, are the main concepts taught in the course.

Metodi didattici

Il corso si svolge prevalentemente attraverso lezioni frontali ed esercitazioni in aula.

Teaching Methods

Lectures and classroom exercises.

Prerequisiti

Teoria dei segnali a tempo-continuo e trasformata di Fourier

Prerequisites

Signals theory and Fourier transform in continuous time

Verifiche dell'apprendimento

L'esame si basa su una prova scritta composta da 3 esercizi sugli argomenti del programma. La prova è finalizzata ad accertare le conoscenze acquisite e la capacità dello studente di applicarle utilizzando corretti approcci metodologici. In particolare la prova scritta mira ad accertare: - la conoscenza del funzionamento dei sistemi di telecomunicazioni mediante schemi a blocchi; - la comprensione delle tecniche e dei principali indici prestazionali dei sistemi di telecomunicazioni e la capacità di valutare le prestazioni di un sistema di telecomunicazioni mediante esempi numerici; - la capacità di analizzare e confrontare soluzioni progettuali, oltre che l'adeguatezza della terminologia utilizzata mediante domande a risposta aperta. E' prevista anche una prova in itinere (opzionale) nella prima metà del corso. Il superamento della prova in itinere riduce il numero di esercizi da svolgere per la prova finale.

Assessment

One written exam at the end of the course consisting of four exercises that test skills. Types of task include: - representing communication systems in terms of block diagrams; - to select the best suited commmunication technique for a given project; - analysis and comparison of communication techniques; - evaluating key performance indicators of communication systems (BER, SNR, spectral efficiency, etc.). One optional ongoing test is scheduled at the end of the first part of the course.

Programma del Corso

1. Introduzione ai sistemi e alle reti di telecomunicazioni; Modello e parametri dei sistemi di telecomunicazioni. 2. Canali di comunicazione: classificazione ed esempi di canali; propagazione delle onde radio; equazione del collegamento radio; decibel; modelli di canale e link-budget. 3. Trasmissione in banda base: Campionamento e Teorema di Shannon-Nyquist; Quantizzazione; Codifica; PCM e Legge dei 6dB; Spettro dei segnali PAM; Codici di linea. 4. Elementi di Teoria dell'Informazione: Definizione di informazione, Entropia e Teorema fondamentale della codifica di sorgente; esempi algoritmi di compressione; 5. Ricezione in Banda Base: Metodi di sincronizzazione (cenni); ISI (1o criterio e filtri di Nyquist) ed equalizzazione; Canale AWGN; Filtro accoppiato; Criteri di decisione; Espressione della BER per diversi tipi di segnalazione e filtri di ricezione. 6. Modulazioni analogiche: Inviluppo complesso; Modulatore e demodulatore universale; Modulazioni di ampiezza (AM convenzionale, DSB-SC, SSB, VSB) e d'angolo (PM/FM); PLL (cenni). Espressione del rapporto segnale/rumore per le diverse modulazioni. Ricevitore super-eterodina. 7. Modulazioni digitali: Ricevitore ottimo e concetto di costellazione; Modulazioni ASK, PSK, QAM e FSK; Espressione della probabilità di errore ed efficienza spettrale delle diverse modulazioni. 8. Codifica di canale: Teorema di Shannon-Hartley; Codici di canale; tecniche FEC e ARQ. 9. Modulazione multiportante (OFDM) e Spread-Spectrum. 10. Tecniche di multiplazione (TDM/FDM/CDM) e loro applicazioni nelle reti di telecomunicazioni; 11. Protocolli di comunicazione e Modello ISO/OSI. 12. Cenni sulle reti cellulari e di broadcasting.

Course Syllabus

1. Introduction to telecommunications systems; Model and parameters of communication systems; 2. Communication Channels: classification and examples; radio-wave propagation; Radio Link equation; dB; channel models and link-budget. 3. Baseband Transmission: Sampling and Shannon-Nyquist Theorem; Quantization; Coding; PCM and 6-dB law; PAM power spectral density; Line codes. 4. Information Theory: Definition of information, Entropy, Fundamental theorem for discrete memoryless sources; Compression algorithms. 5. Baseband Receiver: Synchronization methods; ISI (Nyquist ISI criterion and Nyquist filters); AWGN model; Matched filter; Decision criteria (MAP, MLH and threshold); BER expression for different filters and transmitted signals. 6. Analog modulations: complex envelope; universal modulator and demodulator; Amplitude modulations (conventional AM, DSB-SC, SSB, VSB); Angle Modulations (PM/FM); PLL (brief notes); Signal-to-Noise Ratios for analog modulations; superheterodyne receiver. 7. Digital Modulations: Optimal Receiver and Constellation space; ASK, PSK, QAM, FSK; BER and spectral efficiency for different modulations. 8. Channel coding: Shannon-Hartley Theorem; Channel codes; FEC and ARQ techniques. 9. Multicarrier modulation (OFDM) and spread- spectrum. 10. Multiplexing and multiple access techniques: TDM/TDMA, FDM/FDMA, CDM/CDMA, Aloha, CSMA-CD/CA; teletraffic engineering (Erlang B and C, throughput and offered load). 11. The ISO/OSI model, IEEE 802 protocols and standards. 12. Evolution of cellular and broadcasting networks.