Obiettivi Formativi

Il corso di Telecomunicazioni fornisce allo studente le nozioni alla base delle reti e dei sistemi di telecomunicazioni. 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, modulazione e multiplazione, teoria dell'informazione, codifica di sorgente, codifica di canale e protocolli di comunicazione sono alcuni dei concetti chiave trattati nel corso.

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, ISO/OSI model and communication protocols are the main concepts taught in the course.

Metodi didattici

Lezioni frontali ed esercitazioni in aula

Teaching Methods

Lectures and classroom exercises

Prerequisiti

Analisi matematica e Teoria dei segnali a tempo continuo

Prerequisites

Mathematical analysis and Signals theory

Verifiche dell'apprendimento

L'esame si basa su una prova scritta

Assessment

Written examinations

Programma del Corso

1. Introduzione ai sistemi e alle reti di telecomunicazioni; Modello e parametri dei sistemi di comunicazione. 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; algoritmi di compressione dati (run-lenght, Huffman, Lempel-Ziv); vocoder (cenni). 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 e di accesso multiplo: TDM/TDMA, FDM/FDMA, CDM/CDMA, Aloha e CSMA-CD/CA; cenni di ingegneria del teletraffico (formule di Erlang B e C, concetti di throughput e di carico offerto). 11. Modello ISO/OSI, protocolli e standard IEEE (LAN 802.3/Ethernet, WLAN 802.11/WiFi, e WSN 802.15.4). 12. Cenni sulle reti cellulari (GSM, UMTS e LTE) e di broadcasting (DAB, DVB-T).

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 (run-length, Huffman, Lempel-Ziv); Vocoders (basic notions). 5. Baseband Receiver: Synchronization methods; ISI (Nyquist ISI criterion and Nyquist filters); Equalization; 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 (LAN 802.3/Ethernet, WLAN 802.11/WiFi, e WSN 802.15.4). 12. Cellular (GSM, UMTS e LTE) and broadcasting (DAB,DVB-T) networks.