Lezioni del corso di

Comunicazioni Elettriche A

Laurea triennale in Ingegneria Informatica


Lezione #1:

Presentazione del corso. Introduzione, motivazioni, problemi dei sistemi di comunicazione elettrica.
Breve cenno sulla storia delle comunicazioni a distanza.

Lezione #2:

Caratteristiche dei segnali. Descrizione passabasso di un segnale passabanda. Rappresentazione tramite inviluppo
complesso di un segnale passabanda. Esempio: ritardo di gruppo e di fase di un segnale passabanda filtrato.

Lezione #3:

Modulazione di ampiezza (AM). Potenza di un segnale AM. Modulazione DSB.
Confronto AM e DSB: vincoli di ampiezza e potenza.
Modulatori AM: modulatore a transconduttanza, modulatore a legge quadratica.

Lezione #4:

Modulatore DSB bilanciato. Modulazione Single side band (SSB). USSB e LSSB. Rappresentazione nel dominio
della frequenza e del tempo di un segnale SSB. Problemi della SSB. Generazione di un segnale SSB. Generazione
two-step. Modulatore SSB di Weaver.

Lezione #5:

Modulazione a banda vestigiale VSB. Convertitore di frequenza. Ricezione sincrona di segnali modulati in ampiezza.
Ricezione heterodina e omodina. Rivelatore di inviluppo. Risoluzione in classe dell'esercizio 4.5.3 di [1].

Lezione #6:

Modulazione di fase (PM) e di frequenza (FM). Vantaggi e svantaggi. PM e FM a banda stretta. Non linearità delle
modulazioni d'angolo. Analisi spettrale delle modulazioni d'angolo nel caso di un singolo tono modulante. Banda di un
segnale FM. Proposta di risoluzione degli esercizi 4.1.5, 4.2.7, 4.1.10 di [1].

Lezione #7:

Risoluzione dei problemi numero 4.1.5, 4.2.7 e 4.1.10 di [1]. Impatto di un filtro su un segnale modulato FM: conversione
PM-> AM.

Lezione #8:

Impatto di una trasformazione non lineare su un segnale FM con inviluppo dipendente dal tempo. Hard limiter. Generazione
di segnali PM e FM. Generazione diretta (VCO). Generazione indiretta: modulatore a banda stretta, modulatore switching e
modulatore con conversione di frequenza.

Lezione #9:

Ricezione di un segnale FM: conversione AM->FM,  discriminatore a shift di fase, zero crossing detector. Impatto di un
segnale interferente   su un segnale modulato AM, PM e FM. Enfasi e de-enfasi di un segnale modulato FM.
Risoluzione dell'esercizio 5.1.8 di [1].

Lezione #10:

Problemi dei filtri passabanda. Ricevitore supereterodina. Problema della frequenza immagine. Ricevitore a conversione diretta
e a doppia conversione. Analizzatore di spettro. Tecniche di multiplazione: multiplazione a divisione di frequenza (FDM).
FM stereofonica. Cenno sulla quadrature amplitude modulation (QAM) di segnali analogici.

Lezione #11:

Multiplazione a divisione di tempo (TDM). Confronto TDM e FDM. Anello ad aggancio di fase (PLL). Applicazioni del PLL:
sincronizzatore, ricevitore DSB di Costas, frequency-offset loop.

Lezione #12:

Modello linearizzato del PLL. PLL come ricevitore di segnali modulati FM. Il rumore nei sistemi di comunicazione. Breve
richiamo sui processi stocastici. Resistenza rumorosa. Rumore additivo gaussiano bianco (AWGN). Prestazioni di un sistema
di comunicazione in banda base. Rapporto segnale rumore (SNR). SNR di pre-rivelazione di un sistema in banda passante.

Lezione #13:

Rappresentazione del rumore passabanda. Statistiche della parte in fase ed in quadratura del rumore passabanda. Rappresentazione
del rumore con inviluppo e fase. Prestazioni delle modulazioni analogiche. Rapporto segnale rumore di un ricevitore DSB
sincrono, AM sincrono, SSB sincrono, AM inviluppo e VSB+C.

Lezione #14:

Prestazioni delle modulazioni esponenziali. Rapporto segnale rumore di un ricevitore PM e FM. Impatto della de-enfasi sull'SNR.
Effetto soglia della FM. Proposta di risoluzione degli esercizi 5.1.13, 5.1.14, 5.1.15, 5.2.14, 5.3.7, 7.1.5, 7.1.13, 7.2.9 e 10.2.3 di [1].

Lezione #15:

Risoluzione degli esercizi 5.1.13, 5.1.14, 5.1.15, 5.2.14, 5.3.7 di [1].

Lezione #16:

Risoluzione degli esercizi 7.1.5, 7.2.9, 10.2.3,  di [1] più alcuni esercizi liberi.

Lezione #17:

Introduzione alle comunicazioni digitali. Pulse amplitude modulation (PAM). Limitazioni trasmissive alla PAM: interferenza
inter-simbolica (ISI). Diagramma ad occhio di una PAM.

Lezione #18:

Densità spettrale di potenza (PSD)  di un segnale PAM. Effetto della pre-codifica. Esempi di PSD per un segnale PAM NRZ e RZ.
Probabilità di errore di un sistema PAM binario.

Lezione #19:

Probabilità di errore di un sistema PAM binario: caso unipolare e bipolare. Energia media per bit. Ricevitore ottimo per
un segnale PAM: matched filter.

Lezione #20:

Probabilità di errore di un sistema PAM multi livello. Confronto di prestazioni tra sistemi multi livello e binari. Condizione
di Nyquist per l'assenza di interferenza inter-simbolica.

Lezione #21:

Impulsi a coseno rialzato. Ottimizzazione dei filtri di trasmissione e ricezione in presenza di rumore colorato. Equalizzazione
di un segnale PAM affetto da ISI: filtro trasversale.

Lezione #22:

Pulse code modulation (PCM). Trasmettitore e ricevitore di un sistema PCM. Rumore di quantizzazione. Impatto del rumore
termico. Analisi delle prestazioni della PCM. Confronto PCM con FM analogica.

Lezione #23:

Risoluzione di alcuni esercizi in aula, tra cui gli esercizi 11.3.10 e 12.1.6 di [1].

Lezione #24:

Risoluzione di alcuni esercizi in aula.


Bibliografia

[1] A. B. Carlson, P. B. Crilly, J. C. Rutledge, "Communication Systems", 4th edition, Mc Graw Hill