PRESENTAZIONE

L'insegnamento ha lo scopo di fornire i principi di base dell'analisi spettrale di segnali continui e discreti e della loro trasformazione mediante sistemi lineari e non lineari, della teoria della probabilità, delle variabili aleatorie, dei processi aleatori e delle tecniche di trasmissione dei segnali su canali rumorosi.
Tali argomenti sono fondamentali sia per la comprensione dei contenuti di altri insegnamenti in ambito telecomunicazioni, sia in relazione a metodi e applicazioni che fanno uso di segnali.

OBIETTIVI E CONTENUTI

OBIETTIVI FORMATIVI

Principi di base su segnali e sistemi lineari.  Analisi spettrale di segnali continui; segnali discreti; campionamento e conversione analogico/digitale.  Teoria dei fenomeni aleatori:  probabilità, variabili aleatorie, processi aleatori.  Tecniche PAM, PCM, modulazioni analogiche. Tecniche di trasmissione dei segnali su canali rumorosi.

OBIETTIVI FORMATIVI (DETTAGLIO) E RISULTATI DI APPRENDIMENTO

La frequenza e la partecipazione attiva alle attività formative e lo studio individuale consentiranno allo studente di:

- conoscere e saper valutare le proprietà di un segnale analogico (occupazione di banda, potenza, periodicità, ecc.);

- conoscere e saper utilizzare correntemente gli strumenti per proiettare un segnale analogico nel dominio delle frequenze, osservandone le caratteristiche;

- conoscere le caratteristiche e i vantaggi dei segnali digitali e i principi di  funzionamento dei convertitori analogico-digitale e digitale-analogico; 

- saper analizzare il rumore e le sorgenti di segnali aleatori da un punto di vista statistico e spettrale;

- saper utilizzare i filtraggi in frequenza e le tecniche di modulazione analogica per analizzare, elaborare e trasmettere segnali deterministici e aleatori;

- comprendere il funzionamento e lo schema a blocchi di sistemi per la trasmissione dei segnali su canali rumorosi, sia in banda base che passa-banda;

- saper valutare tramite opportuni modelli e calcoli le prestazioni di un sistema semplice di telecomunicazione e disporre degli strumenti per comprenderne lo studio in casi più avanzati e complessi;

- saper approfondire in autonomia argomenti legati all’elaborazione dei segnali, alla trasmissione analogica e digitale, alla caratterizzazione dei segnali e dei fenomeni aleatori;

- acquisire la corretta terminologia tecnica nel campo delle telecomunicazioni e dell’elaborazione dei segnali e saper descrivere un sistema di acquisizione, trasformazione e trasmissione di un segnale con linguaggio adeguato.

PREREQUISITI

È richiesta la padronanza degli strumenti dell’analisi matematica trattati negli insegnamenti del primo anno, con particolare riferimento alle funzioni reali e complesse di una variabile reale, ai limiti, alle derivate e agli integrali.

MODALITA' DIDATTICHE

Lezioni frontali (spesso con il supporto di slide fornite preventivamente agli studenti) e svolgimento di esercizi in aula. A queste attività la frequenza è consigliata.

PROGRAMMA/CONTENUTO

Sistemi (o filtri) lineari tempo invarianti. Risposta all'impulso e integrale di convoluzione. Trasformata di Fourier. Risposta in frequenza dei sistemi lineari tempo-invarianti. Filtraggio: passa-basso, passa-banda e passa-alto. Energia e potenza dei segnali; relativi spettri di densità. Teorema del campionamento. Campionamento ideale e reale. Digitalizzazione dei segnali analogici tramite PCM (conversione A/D) e trasmissione numerica in banda base tramite PAM. Multiplexing di più segnali nel dominio della frequenza (FDM) e del tempo (TDM).

Teoria della probabilità; probabilità condizionata, eventi indipendenti, esperimenti congiunti, esperimenti indipendenti, prove ripetute, legge dei grandi numeri. Variabili aleatorie, funzioni di distribuzione e densità di probabilità, funzione di una variabile aleatoria, media, dispersione, momenti. Due variabili aleatorie, distribuzione e densità congiunte, covarianza e coefficiente di correlazione. Processi aleatori, processi stazionari, funzione di correlazione e spettro di densità di potenza. Segnale armonico e binario casuale. Rumore bianco.

Metodi di trasmissione in banda-base e in banda-passante per segnali continui. Le modulazioni lineari (AM, DSB) e angolari (FM, PM). Occupazione di banda. Schemi di principio di modulatori e demodulatori. Calcolo del rapporto S/N a destinazione nei sistemi di modulazione lineari e angolari. Effetto soglia. FM con enfasi. Confronto delle varie tecniche (prestazioni / costi / usi).

TESTI/BIBLIOGRAFIA

Materiale didattico e testi di riferimento

• Trasparenze usate dai Docenti e rese disponibili su AulaWeb.
• A.B. Carlson, P. B. Crilly, J. C. Rutledge, Communication Systems, Mc Graw-Hill, 2001 (4th edition).
• A. Papoulis, S. U. Pillai, Probability, Random Variables and Stochastic Processes, McGraw-Hill, 2002 (4th edition).

Ulteriori testi per consultazione:

• R. Cusani, Teoria dei Segnali, Edizioni Ingegneria 2000, Roma, 1996.
• C. Prati, Segnali e sistemi per le telecomunicazioni, McGraw-Hill, Milano, 2003
• A. Papoulis, Fourier Integral and its Applications, Mc Graw-Hill, 1962.

DOCENTI E COMMISSIONI

Commissione d'esame

SILVANA DELLEPIANE (Presidente)

ANDREA TRUCCO (Presidente)

LEZIONI

INIZIO LEZIONI

https://corsi.unige.it/8713/p/studenti-orario

Orari delle lezioni

L'orario di questo insegnamento è consultabile all'indirizzo: Portale EasyAcademy

ESAMI

MODALITA' D'ESAME

L'esame include, nell’ordine, una prova scritta e una prova orale facoltativa.
La prova scritta può essere svolta in un'unica sessione di due ore sull’intero programma dell'insegnamento, oppure suddivisa in due prove scritte, ciascuna della durata di un’ora, relative rispettivamente alla prima e alla seconda parte del programma. La valutazione della prova scritta, o la media delle valutazioni delle due prove parziali, è espressa in trentesimi.

L’eventuale prova orale deve essere svolta entro due anni dal conseguimento della valutazione della prova scritta. Sebbene, in linea di principio, l’esito finale dell’esame dipenda dalla prova orale e possa allontanarsi senza limiti dalla precedente valutazione della prova scritta, di norma, il voto finale è situato in un intervallo, ampio alcuni trentesimi, centrato sulla valutazione della prova scritta.

MODALITA' DI ACCERTAMENTO

La prova scritta valuterà la capacità di risolvere alcuni problemi che richiedono di applicare, tramite ragionamenti e calcoli, i diversi argomenti esposti nel corso dell’insegnamento. Vengono valutate sia l’appropriatezza del procedimento applicato dello studente, sia la correttezza del risultato finale.

La prova orale valuterà la padronanza e la reale comprensione degli argomenti esposti nel corso dell’insegnamento, attraverso domande di natura sia teorica, sia progettuale. Nelle risposte vengono valutate correttezza, completezza, chiarezza, sicurezza e adeguatezza del linguaggio tecnico. Riveste inoltre particolare importanza la capacità di svolgere collegamenti fra i diversi argomenti esposti, utilizzando sinergicamente gli strumenti appresi per rispondere alle domande.