Prof. Giulio Colavolpe (I Modulo)

Prof. Riccardo Raheli (II Modulo)

Il corso si propone di presentare i fondamenti teorici dei sistemi di trasmissione analogica e numerica e gli elementi necessari alla loro progettazione.

Programma del II Modulo (circa 50 ore)

Tecniche di numerizzazione di segnali analogici (conversione Analogico/Digitale)
Richiami sulla PCM. Modulazione delta (DM) e delta sigma (DSM). PCM differenziale (DPCM). DM e DPCM adattative.  Cenni sulla codifica per modelli (vocoder, LPC). Gerarchie di multiplazione numerica ed esempi (ATT e CCIT).

Tecniche di codifica per il controllo degli errori
Schemi di rivelazione e correzione degli errori - Schemi di richiesta automatica di ritrasmissione (ARQ). Schemi di correzione diretta degli errori (FEC). Codici a ripetizione. Codici a controllo di parità. Guadagno e costo della codifica. Interlacciamento di bit. Vettori di codice e distanza di Hamming. Capacità di controllo degli errori di un dato codice. Tasso di codifica e ridondanza. Analisi delle prestazioni di sistemi FEC. Procedure di ritrasmissione ARQ. Analisi delle prestazioni di sistemi ARQ. Cenno sui sistemi ARQ ibridi.
Codici a blocchi - Codici lineari sistematici a blocchi. Rappresentazione matriciale di un codice lineare a blocchi. Codici di Hamming. Decodifica a sindrome a massima verosimiglianza. Esempio di decodifica di un codice di Hamming (7,4). Codici ciclici. Scorrimento ciclico e polinomi di codice. Polinomio generatore di un codice ciclico. Codici sistematici. Codifica e decodifica come resto di una divisione fra polinomi. Esempio di un codice di Hamming (7,4). Realizzazione circuitale di codificatori e decodificatori per codici ciclici.  Cenno sui codici BCH e CRC. Cenno sui codici M-ari e di Reed e Solomon.
Codici convoluzionali - Diagrammi ad albero, a graticcio e di stato di un codice convoluzionale. Polinomi generatori. Distanza libera. Funzione di trasferimento e distribuzione dei pesi di un codice convoluzionale. Stima della probabilità d'errore. Guadagno di codifica. Decodifica di codici convoluzionali. Decodifica di Viterbi. Decodifica sequenziale. Decodifica a logica di maggioranza di codici convoluzionali auto ortogonali (CSOC).
Tecniche avanzate - Cenno sulla decodifica basata su decisioni "soft". Esempi di codici convoluzionali e relative prestazioni. Cenno sui codici concatenati e turbo. Cenno sui codici traforati.

Modulazioni numeriche in banda passante
Formati di modulazione e relativa densità spettrale di potenza - Modulazioni di ampiezza (ASK) e relativa efficienza spettrale. Modulazioni di ampiezza in quadratura (QAM) e relativa efficienza spettrale. Modulazione PAM-VSB. Modulazioni di fase (PSK) e relativa efficienza spettrale. Esempi di costellazioni PSK (QPSK e 8-PSK). Modulazione QPSK sfalsata (OQPSK). Modulazioni di frequenza (FSK) e relativa efficienza spettrale. Esempio di modulazione binaria. FSK M-arie a segnali ortogonali. FSK a fase continua (CPFSK).
Rivelazione coerente di modulazioni binarie in banda passante - Tecniche di rivelazione coerente e non coerente di modulazioni numeriche. Ricevitore ottimo e probabilità d'errore. Analisi di prestazione delle modulazioni OOK e BPSK. Analisi di prestazione della modulazione FSK binaria. Cenni sulla sincronizzazione di simbolo e di fase.
Rivelazione non coerente di modulazioni binarie in banda passante - Distribuzione dell'inviluppo di una sinusoide affetta da rumore. Analisi di prestazione della OOK non coerente. Analisi di prestazione della FSK non coerente. Codifica e rivelazione differenziale della PSK differenziale (DPSK). Analisi comparata delle prestazioni di sistemi di trasmissione binari.
Modulazioni M-arie in quadratura - Analisi delle prestazioni della QPSK. Cenni sull'estrazione del sincronismo di fase mediante dispositivi non lineari.  Analisi delle prestazioni della M-PSK. PSK con codifica e rivelazione differenziale (M-DPSK). Analisi delle prestazioni della M-QAM. Analisi comparata delle prestazioni di sistemi di trasmissione M-ari in banda passante: efficienza energetica e spettrale.

Modalità di insegnamento

Lezioni teoriche seguite da assegnazioni settimanali di problemi che vengono successivamente risolti in aula.

Modalità d'esame

Per coloro che seguono il corso: valutazione complessiva sulla base di verifiche scritte (intermedia sul programma del I modulo e finale sul programma del II modulo) ed eventuale prova orale.

Per tutti: valutazione sulla base di prove scritta e orale.

Propedeuticità

Le propedeuticità consigliate sono "Teoria dei segnali" ed "Elettrotecnica".

Testo consigliato:

A. Bruce Carlson, Paul B. Crilly, and Janet C. Rutledge: Communication systems, 4th edition, McGraw Hill, 2001.

Altri testi:

R. E. Ziemer, R. L. Peterson, Digital communications, Prentice Hall, 2001,
Leon W. Couch II: Digital and analog communication systems, 6th edition, Prentice Hall, 2001.