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Trasnum-aa1415

... se cerchi la pagina per l'a.a. 2013-2014, la trovi qui

Questo è il quinto anno che svolgo questo corso a Latina! Gli argomenti previsti comprendono anche un ripasso di argomenti di teoria del segnali, senza dare nulla per scontato! happy smiley

Materiale didattico

Gli argomenti sono tutti sviluppati nel libro che quest'anno è arrivato all'edizione 1.3, il cui PDF gli studenti possono scaricare con le modalità indicate a Lezione, in attesa che sia pronta l'edizione a stampa.

Errata corrige

Durante la preparazione delle lezioni ogni anno mi avvedo degli errori che ho introdotto, per correggere gli errori precedenti, o nell'introdurre nuovi argomenti. Anziché attendere la pubblicazione della prossima edizione, stavolta provo a stilare un elenco di correzioni in real-time, almeno per gli errori più importanti!

Orario

Il corso corrisponde a 6 crediti, pari a 60 ore (accademiche, ossia di 45 min) di didattica frontale, che diviso 12 settimane, si articola in 5 ore/settimana. Pertanto, l'orario di lezione è definito come

Mercoledì14 - 15.30(due ore accademiche)
Venerdì14.30 - 17(tre ore accademiche + 15 min di pausa)

Argomenti svolti per l'a.a. 2014-2015

Man mano che si susseguono le lezioni, mantengo qui traccia degli argomenti affrontati

  • merc 25/2 - Presentazione corso Cap. 1: Trasmissione dell’informazione, trasmissioni numeriche, Segnali analogici, certi, aleatori, numerici; Sistemi di telecomunicazione, Caratteristiche dei segnali, Aspetti fisici delle grandezze energetiche
  • ven 27/2 - Multiplazione, Caratteristiche dei sistemi. Cap. 2: Serie di Fourier - tutto. Sperimentazione: da http://www.falstad.com/fourier/ sperimentiamo con le applet relative a Sine/Cosine, Magnitude/Phase Representation, Square Wave, Low-Pass Filter. Esperimento sui fasori e la loro somma presso http://pages.jh.edu/~signals/phasorlecture2/indexphasorlect2.htm . Cap. 3: Trasformata di Fourier - Definizione, energia mutua e densità di energia, prime proprietà della trasformata.
  • merc 4/3 - Impulso matematico, Trasformata di costante e s. periodici, setacciamento, Risposta impulsiva e convoluzione, funzione memoria. Sperimentazione http://pages.jh.edu/~signals/convolve/index.html . Convoluzione con l’impulso traslato, Moltiplicazione in frequenza e nel tempo, filtraggio, modulazione, finestratura. Derivazione ed integrazione nel tempo. Sperimentazione: da http://www.falstad.com/dfilter/ sperimentiamo l'operazione di filtraggio.
  • ven 6/3 - Treno di impulsi, e sua trasformata, trasformata di segnale periodico. Cap. 4 Campionamento e quantizzazione: Teorema del campionamento, Aliasing. Sperimentazione con l'applet http://www.diit.unict.it/users/dpanno/webdit/camp.html. Generalizzazione del filtro di restituzione, Ortogonalità delle funzioni sinc, Uso pratico, Quantizzazione, Quantizzazione lineare. Sperimentazione con l'applet http://www.falstad.com/fourier/ , osservando la comparsa di nuove armoniche a seguito della quantizzazione di una sinusoide. Cap. 7 Probabilità e processi: Teoria delle probabilità, Assiomi, Teoremi di base, Probabilità condizionali, Teorema di Bayes, Indipendenza statistica, Variabili aleatorie, Densità di probabilità, funzione di distribuzione, Valore atteso, momento e momento centrato, Variabile aleatoria a distribuzione uniforme. Processi stazionari ed ergodici, Media di insieme, Media temporale, m. temp. calcolata come media di insieme, Processo stazionario, Proc. staz. ed ergodico. 4.2.1.1 SNR di quantizzazione, Quantizzazione logaritmica e codifica PCM.
  • merc 11/3 - 4.3 Trasformata di Fourier di sequenze, Tr. discreta di Fourier, 4.4.2 FFT, 4.5 Filtraggio numerico via DFT: Convoluzione discreta: esperimento http://pages.jh.edu/~signals/discreteconv2/index.html ; Convoluzione circolare: esempio http://www3.nd.edu/~jkliewer/EE40471/handout5.pdf ; Convoluzione tra sequenze di durata finita via DFT, Convoluzione di segnali via DFT (vedi figura http://en.wikipedia.org/wiki/Overlap%E2%80%93add_method)
  • ven 13/3 - Cap. 5 Trasmissione dati in banda base:, Trasmissione su canale numerico, Trasmissione numerica di banda base, Codifica di linea e segnale dati. salto a 7.3.7 Processo ad aleatorietà parametrica. salto a Cap. 9 Densità spettrale e filtraggio, Correlazione e covarianza, Indipendenza statistica e incorrelazione, Correlazione di processo ergodico, Autocorrelazione e intercorrelazione, Proprietà dell’autocorrelazione, Densità spettrale, Teorema di Wiener, Processo armonico, p. gaussiano bianco limitato in banda, sperim.: http://www.falstad.com/dfilter/ visualizzare la forma d'onda di rumore limitato in banda, e relazionarla alla rispettiva funzione di autocorrelazione. Processo di segnale dati. salto a 9.4 Filtraggio di segnali e processi, Densità spettrale in uscita da un filtro (risultati), Caratteristiche statistiche in uscita da un filtro (risultati). salto a 9.7 Unità di elaborazione dei segnali, Prodotto, Somma. torna a 5.1.2.1 Segnale binario e onda rettangolare, Effetto della limitazione in banda e ISI, Diagramma ad occhio, sperim.: video su d. ad occhio https://www.youtube.com/watch?v=my7CI84le5g ; effetto del filtraggio e del rumore sul segnale dati: https://www.cs.auckland.ac.nz/courses/compsci314s1c/resources/Coding/ . Trasmissione multilivello, Generazione del segnale dati, Codici di linea a banda infinita
  • mer 18/3 - Applicazione dell'autocorrelazione: 18.1.2.1 Produzione del segnale vocale, autocorrelazione a breve termine eq. (18.3), Stima del periodo di pitch pag. 478. Applicazione della DTFT: 9.8.1 Filtro trasversale. 5.2.2 Segnale dati limitato in banda, 5.2.2.1 Requisiti per l’impulso di trasmissione, Condizioni di Nyquist, Filtro a coseno rialzato. Errori nelle trasmissioni numeriche di banda base, Rumore bianco limitato in banda. Sperimentazione: esperimento dei dadi http://local.disia.unifi.it/VL/VL_IT/applets/DiceExperiment.html .
  • ven 20/3 - 5.3.2 Soglie di decisione. 7.2.4 Variabile aleatoria gaussiana e funzione erfc{.}. 7.5.2 Funzione di verosimiglianza; 5.3.3 Probabilità di errore per simbolo; 9.10.4 Potenza di un segnale dati; 5.3.3.1 Espressione della Pe per simbolo, 14.4 Misure di potenza in decibel. 5.3.4 Diagramma ad occhio in presenza di rumore. 5.2.2.4 Codice di Gray, 5.3.5 Uso del codice di Gray e Pe per bit. Esercizio A 21 Settembre 2010
  • mer 25/3 - 5.4 Gestione degli errori di trasmissione, Controllo di errore, Errori su parole. 8.1 Distribuzione binomiale per popolazione finita; sperimentazione sulla d.d.p. di Bernoulli: http://homepage.stat.uiowa.edu/~mbognar/applets/bin.html . 5.4.3 Correzione di errore e codifica di canale, Codice a blocchi, Codice a ripetizione, Errori a burst ed interleaving.
  • ven 27/3 - 17.3 Codici di canale, Codice lineare a blocchi, Codice di Hamming. Esercizio A del 20/7/11 5.4.2 Detezione di errore, Parità, Somma di controllo, Codici polinomiali e CRC. 5.5.2.3 Efficienza dei protocolli ARQ. 5.6 Sincronizzazione dati, Trasmissione asincrona, sinc. di bit, di parola e di trama. Trasm. sincrona: sinc. di simbolo, trasm. orientata al carattere ed al bit. 9.5 Filtro adattato, Integrate and dump.
  • mer 1/4 - continua filtro adattato: video https://www.youtube.com/watch?v=voh0UmXp_B4, simulatore http://www.grauonline.de/alexwww/ardumower/filter/filter.html, Rumore colorato, assenza di rumore, Probabilità di errore. 9.5.1 Segnalazione antipodale, 9.5.2 Segnalazione ortogonale, Correlatore. 9.10.2 Gaussiana multidimensionale ed indipendenza statistica. Sperimentazione: http://math.usask.ca/~laverty/BivNormal.html, http://www.math.uah.edu/stat/applets/BivariateNormalExperiment.html. 5.7 Ricevitore ottimo.
  • mer 8/4 - 5.8 Equalizzazione numerica , Equalizzazione zero forcing. 14.6 Equalizzazione, Equalizzazione numerica, Equalizzatore MMSE, discesa del gradiente, LMS, eq. decision feedback, eq. di massima verosimiglianza o MLSD; Prestazioni. Approfondimenti sulla discesa del gradiente: http://it.wikipedia.org/wiki/Discesa_del_gradiente , http://www.onmyphd.com/?p=gradient.descent , http://images.slideplayer.it/2/591213/slides/slide_4.jpg , http://it.wikipedia.org/wiki/Quadrica
  • ven 10/4 - Capitolo 10 Segnali modulati: Caratteristiche ed applicazioni, Multiplazione a divisione di frequenza, Collegamenti punto-multipunto, Accesso multiplo, Collegamenti punto-punto, Canale telefonico, Antenne e lunghezza d’onda: spettro elettromagnetico. Banda di segnale, Trasmissione a banda laterale unica, Rappresentazione dei segnali modulati, Inviluppo complesso, Modulazione di ampiezza e/o angolare, Componenti analogiche di bassa frequenza, Filtro di Hilbert, Estrazione delle c.a. di b.f., Segnale analitico, Densità spettrale di segnali passa-banda, Schema delle trasformazioni.
  • mer 15/4 - 10.6.1 Conclusioni (di Rappresentazione dei processi in banda traslata), 10.6.2 Processo gaussiano bianco limitato in banda. 10.3 Transito dei segnali modulati nei sistemi fisici, Filtraggio, Intermodulazione tra componenti analogiche, Equalizzazione di banda base, Condizioni per inviluppo complesso reale, Filtro passa banda ideale, Simmetria coniugata attorno ad fo, Demodulazione delle componenti analogiche di b. f. Cap 11 Modulazione per segnali analogici: 11.1 Modulazione di ampiezza - AM, Banda laterale doppia - BLD, Portante soppressa - PS, Portante intera - PI, Portante parzialmente soppressa - PPS, Efficienza di PI-PPS, Banda laterale unica - BLU. 11.4.2 Ricostruzione della portante mediante quadratura, 1.4.3 Il mixer. Materiale integrativo: progetto di un modulatore AM, Applet indice modulazione AM
  • ven 17/4 - 11.1.2.1 Generazione di segnali BLU, Banda laterale ridotta - BLR, Potenza di un segnale AM, 11.2 Demodulazione di ampiezza, Demodulazione coerente o omodina, Errori di fase e frequenza, Approfondimento: 14.5.3.2 Effetto della distorsione lineare sui segnali a banda stretta, http://it.wikipedia.org/wiki/Rotazione_%28matematica%29 . 11.2.1.2 PLL per il recupero di portante, Demodulazione incoerente in fase e quadratura, Demodulatore di inviluppo per AM-BLD-PI, Demodulazione per segnali a banda laterale unica e ridotta, Demodulatore eterodina, Frequenze immagine, Supereterodina. 11.3 Modulazione angolare, Ricezione di un segnale a modulazione angolare mediante PLL. cap 12 Prestazioni delle trasmissioni modulate: Il rumore nei segnali modulati, Rapporto segnale-rumore e banda di rumore, Demodulazione di un processo di rumore, Prestazioni delle trasmissioni AM. Potenza di segnale e di rumore dopo demodulazione ed SNR. Modulazione BLD-PS e SNRo di riferimento.
  • merc 22/4 - segue Prestazioni delle trasmissioni AM: 12.2.1.2 Modulazione BLU-PS. pag. 285 Effetto di conversione ampiezza-frequenza nella modulazione FM. Simulatori di modulazione: http://modulation.awardspace.com/fullmodulator.htm, http://www.keysight.com/upload/cmc_upload/All/IQ_Modulation.htm. Cap 13 Modulazione numerica: Modulazione BPSK, L-ASK; Prestazioni di L-ASK. Modulazione di fase: QPSK ed L-PSK.
  • ven 24/4 - 13.2.2 Prestazioni QPSK, Prestazioni L-PSK, Modulazione QAM e prestazioni; Simulatore QAM: http://www.etti.unibw-muenchen.de/labalive/experiment/qam/ 13.4 Codifica differenziale, Modulazione DBPSK, DQPSK. 13.5 Modulazione di frequenza L-FSK, FSK ortogonale; Schema riassuntivo delle prestazioni
  • merc 29/4 - Cap. 7 Modulazione OFDM Rappresentazione nel tempo ed in frequenza, Architettura di modulazione, Efficienza, Architettura di demodulazione. 13.7.5 Prestazioni (solo il risultato che a parità di banda, potenza e velocità non ci sono vantaggi rispetto ad un QAM a portante singola per il caso di rumore bianco). Esercizio B 26 Giugno 2012. 13.7.6 Equalizzazione.
  • merc 6/5 13.7.6.1 Codifica differenziale per OFDM, Sensibilità alla temporizzazione, Ottimalità, Codifica, Portanti pilota. 6.9.4 ADSL. 13.8 Sistemi a spettro espanso: Sequenze pseudo-casuali, Sequenza diretta, Guadagno di processo, Despreading, Prestazioni in presenza di rumore, Prestazioni in presenza di un tono interferente.
  • ven 8/5 13.8.2.5 DSSS per Accesso multiplo. Frequency Hopping, Time Hopping. Altre possibilità. Cap 14 Transito nei circuiti e distorsioni: Caratterizzazione dei circuiti, Bipoli, Potenza assorbita da un bipolo, Connessione tra generatore e carico, Potenza disponibile e massimo trasferimento di potenza, Assenza di distorsioni lineari, Zg(f) reale, Reti due porte, Modello circuitale, Schema simbolico, Trasferimento energetico. 14.8.1 Valutazione dell’SN R dovuto a diverse fonti di disturbo. cap 15 Collegamenti e mezzi trasmissivi: Bilancio di collegamento, Collegamenti in cavo, Costanti distribuite, grandezze derivate, e condizioni generali. Trasmissione in cavo, Casi limite, Tipologie di cavi per le telecomunicazioni, Coppie simmetriche, Cavo coassiale. Esercizio di esempio.
  • mer 13/5 Applet: onda trasversale e riflessione, rapporto di onda stazionaria. cap. 16 Rumore termico: 16.1 Rumore nei bipoli passivi, Rapporto segnale rumore dei generatori, Rumore nelle reti due porte, Reti passive, Rapporto SNR in uscita, Fattore di rumore per reti passive, Reti attive, Fattore di rumore per reti attive, Esempio. Fattore di rumore per reti in cascata.
  • ven 15/5 15.3 Collegamenti radio: Trasduzione elettromagnetica, diagramma di radiazione, Trasferimento energetico, calcolatore per spazio libero. Condizioni di propagazione e attenuazioni supplementari, Condizioni di visibilità, calcolatore ellissoide Fresnel. Diffusione e riflessione atmosferica, Assorbimento atmosferico, Attenuazione per pioggia, Cammini multipli, Collegamento in diversità. calcolatore modello two rays - ground. Collegamenti radiomobili, Le componenti della attenuazione supplementare, Path loss, Fading su larga scala e shadowing, Fading su piccola scala, Fading selettivo in frequenza, Dispersione spettrale e variabilità temporale.
  • mer 20/5 - 15.3.4.5 Fading selettivo in frequenza, Banda di coerenza, Dimensione di cella e velocità trasmissiva. Cenni sulla telefonia mobile da http://www.mike-willis.com/Tutorial/MP.htm su allocazione delle frequenze, disposizione delle antenne, modelli di propagazione parametrici.
  • ven 22/5 - 15.3.4.6 Dispersione spettrale e variabilità temporale, applet su effetto doppler, Dispersione Doppler, Animazione fading di Rayleigh con movimento. Tempo di coerenza, considerazioni conclusive. 15.4 Collegamenti in fibra ottica: video sulla rifrazione, Trasmissione ottica, Propagazione luminosa e indice di rifrazione, Dispersione modale, Attenuazione. Bilancio di collegamento, Dispersione cromatica, Trasduttori elettro-ottici, Prodotto banda-lunghezza, Massima lunghezza di tratta, Trasduttori ottico-elettrici, sensibilità e durata del simbolo. Multiplazione a divisione di lunghezza d’onda - WDM, Ridondanza e pericoli naturali, 6.6.2 Topologia ad anello, 6.6.3 Sistemi di protezione automatica. 15.4.5 Sonet e SDH. Cap. 6 Reti di trasmissione a circuito: Introduzione, Elementi della rete telefonica, La rete di accesso. 6.9.1 Plain old telephone service (POTS). 6.2 Multiplazione, Multiplazione a divisione di tempo, Rete plesiocrona, Trama PCM. Approfondimento: Baiocchi - PCM, multiplazione numerica plesiocrona
  • mer 27/6 - 6.3.2 Messaggi di segnalazione, Sincronizzazione di centrale. Multiplazione asincrona e PDH, Bit stuffing, Add and Drop Multiplexer (ADM). Sincronizzazione di rete. 6.4 Gerarchia digitale sincrona, Topologia di rete, Rete in fibra ottica: Dispositivi SDH, Topologia ad anello, Rete di trasporto. 15.4.6 Dalle fibre ottiche alle reti ottiche. Approfondimento: Baiocchi - Architettura della rete di trasporto ottica, caratteristiche trasmissive delle fibre ottiche, componenti e sistemi trasmissivi per WDM

Risorse didattiche

Anziché fare gesti nell'aria, calligrafare formule, od arrampicarmi sugli specchi di lavagna e proiettore, durante le lezioni ho tentato di stimolare la curiosità dei presenti proponendo delle applet Java, video da Youtube, animazioni Flash, gif animate o semplici immagini, nella speranza che possano rappresentare "la realtà fisica" meglio delle parole che andavo declamando. Ripropongo pertanto qui sotto la serie di collegamenti agli strumenti didattici interattivi individuati:

Prove di esame svolte

L'esame si svolge mediante una prova scritta, suddivisa in una parte quantitativa ed una descrittiva, potendo consultare testi ed altro materiale (ma non gli esercizi svolti e pubblicati sul sito) solo durante lo svolgimento della prima. In funzione della valutazione conseguita, la verbalizzazione può essere preceduta da una prova orale. Di seguito, i testi delle prove fin qui somministrati.

Nell'a.a. 2013-2014 alcuni argomenti svolti negli anni precedenti non sono stati trattati, come la teoria del traffico e la teoria dell'informazione, e quindi ai fini della preparazione degli esami possono essere omessi i seguenti esercizi:

  • 19 Settembre 2013 - quantitativa b e c; descrittiva c
  • 10 Luglio 2013 - quantitativa b
  • 24 Giugno 2013 - quantitativa c; descrittiva d
  • 25 Settembre 2012 - quantitativa a, b(1); descrittiva 2, 4
  • 2 Marzo 2012 - quantitativa B; descrittiva 1, 2
  • 5 Ottobre 2011 - quantitativa a, b(1). c
  • 20 Luglio 2011 - quantitativa c; descrittiva 2, forse 3
  • 28 Giugno 2011 - quantitativa 1, 2; descrittiva 1, 2