TRASMISSIONE NUMERICA (9 CFU) -
2013-2014
Corso
di
Laurea in
Ingegneria Informatica, Elettronica e delle Telecomunicazioni
(Curriculm
Telecomunicazioni)
Prof.
Riccardo Raheli - E-mail: raheli at unipr dot it - Tel.: 0521 90
5761 - http://www.tlc.unipr.it/raheli
Finalità
del Corso
Il
corso si propone di presentare le tecniche di controllo degli
errori e di modulazione in banda passante nei sistemi di trasmissione
numerica e gli elementi necessari alla loro progettazione.
Programma
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. Sistemi ARQ
ibridi.
Codici a blocco
- Codici
lineari sistematici a
blocco. Rappresentazione matriciale di un codice lineare a blocco.
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. Cenni sui codici BCH e CRC. Cenni sui codici M-ari e di
Reed e Solomon.
Codici
convoluzionali -
Diagrammi ad albero,
a traliccio
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 basata su "decisioni
continue" (soft-decision decoding). Esempi di codici convoluzionali e
relative prestazioni.
Approfondimenti -
Codici
traforati (punctured). Codici
concatenati. Cenni sui
codici
turbo.
Modulazioni
numeriche in banda passante
Formati di modulazione e
relativa densità spettrale di
potenza - Modulazioni di
ampiezza (ASK) e di ampiezza e segno (PAM). Efficienza
spettrale. Modulazioni di ampiezza in quadratura (QAM) e relativa
efficienza spettrale. 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 coerente ottimo e sua 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.
Approfondimenti - Modulazione
codificata a traliccio (TCM). Modulazione
a multiplazione di frequenza
ortogonale (OFDM). Sistemi
di
trasmissione a spettro espanso.
Attività d'esercitazione
Le esercitazioni consistono
nella risoluzione in aula di problemi
assegnati precedentemente, durante le lezioni teoriche, e nello
svolgimento di attività di laboratorio.
Modalità
d'esame
Valutazione basata
complessivamente su:
- livello di partecipazione attiva e regolare alle lezioni, alle
esercitazioni e ai laboratori
- due prove scritte in itinere (intermedia e finale)
- relazioni di laboratorio
- prova orale a fine corso, salvo esonero conseguibile con un buon
livello di partecipazione attiva e regolare.
Valutazione di recupero
- valutazione sulla base di esame scritto, esame orale e progetto.
Informazioni
generali sullo studio e sull'acquisizione dei CFU:
- Carico di lavoro complessivo per 9 CFU: circa 225 ore, ripartite
fra 72 ore in aula e circa 153 ore di studio individuale
- Ogni settimana: 6 ore in aula e circa 12 ore di attività
individuale per:
- studio della teoria (libro di testo e appunti delle lezioni)
- risoluzione degli esercizi assegnati
- predisposizione delle relazioni di laboratorio
- La prova
orale verte sempre sull'intero programma
- Chi
desidera sostenere la
prova orale deve comunicarlo immediatamente dopo aver preso visione del
proprio elaborato scritto
- E'
possibile prendere visione dei propri
elaborati scritti all'inizio delle relative sessioni di prove orali
- E'
necessario iscriversi
(o cancellarsi) entro la mezzanotte del settimo giorno precedente
la
prova scritta
- Verranno
resi pubblici i risultati della prova scritta per tutti gli
iscritti (non cancellati), anche
se assenti o ritirati.
Propedeuticità
consigliata
Trasmissione dell'informazione.
Libro
di testo:
A.
Bruce Carlson, Paul B. Crilly: Communication
systems, 5th
edition, McGraw Hill, 2009.
Testi
di consultazione:
R.
E. Ziemer, R. L. Peterson,
Digital
communications,
Prentice
Hall, 2001.
J. G. Proakis, Digital communications,
McGraw-Hill, 2nd ed., 1989.