Obiettivi formativi
Gli obiettivi del corso, in termini di conoscenza e comprensione, sono i seguenti:
- fornire allo studente una panoramica sui principali sistemi di telecomunicazioni, con particolare attenzione ai sistemi wireless.
Le capacità di applicare le conoscenze e comprensione elencate sopra risultano
essere in particolare:
- comprendere il principio di funzionamento di un sistema di telecomunicazione a partire dalla sua architettura.
Prerequisiti
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Contenuti dell'insegnamento
Introduzione ai sistemi di telecomunicazione. Il modello ISO-OSI. Caratteristiche di propagazione del canale radio. Metodi di accesso (con assegnazione fissa delle risorse e a contesa). Rumore di comunicazione. Dimensionamento di rete cellulare. Reti di area personale (PAN). Evoluzione dei sistemi cellulari da 2G a 3G: GSM, GPRS, UMTS. Reti di area locale (WLAN): protocolli 802.11 e casi reali. Sistemi Long Term Evolution (LTE).
Programma esteso
LEZIONE 1: Introduzione al corso. Il modello ISO-OSI.
LEZIONE 2: Cenni su caratterische di propagazione: guadagno di potenza, perdita di trasmissione e uso di ripetitori. Principi di trasmissione radio. Modi di propagazione, formula di Friis ed evanescenza.
LEZIONE 3: Il livello fisico: modulazione.
LEZIONE 4: Il livello fisico: codifica di canale.
LEZIONE 5: Tecniche di accesso al mezzo con assegnazione fissa delle risorse: TDMA ed FDMA.
LEZIONE 6: Modulazione a spettro espanso (idea, sequenze PN ed autocorrelazione). Direct sequence spread spectrum (DSSS): formulazione generale, struttura di trasmettitore e ricevitore, impatto dell'interferenza a banda stretta. Sistemi CDMA con interferenza da accesso multiplo.
LEZIONE 7: FDD e TDD per uplink e downlink in sistemi cellulari. Limitazioni dei sistemi FDMA e TDMA. Limitazione da accesso multiplo in sistemi CDMA e calcolo del numero massimo sostenibile di utenti per cella.
LEZIONE 8: Rumore termico. Temperatura equivalente di rumore. Cifra di rumore. Sensitività di un ricevitore.
LEZIONE 9: Confronto fra FDMA, TDMA, CDMA: flessibilità di formato, robustezza ad evanescenza selettiva in frequenza, capacità di sistemi (es., AMPS e GSM) e hand-over. Dimensionamento delle reti cellulari: introduzione, concetto di cluster di celle, densità geografica degli utenti.
LEZIONE 10: Dimensionamento delle reti cellulari: distanza di riuso, rapporto segnale-interferente in downlink e uplink.
LEZIONE 11: Protocolli di accesso al mezzo casuale: Aloha e slotted Aloha (con calcolo del throughput), CSMA (intervallo di vulnerabilità, strategie di ritrasmissione, problemi del terminale esposto e nascosto, dettagli temporali sul meccanismo di collision avoidance (CA) in reti IEEE 802.11).
LEZIONE 12: Confronto diretto fra il throughput in sistemi Aloha e CSMA. Personal Area Networks (PAN): standard Zigbee (caratterizzazione a livello fisico, MAC, di rete e applicativo).
LEZIONE 13: Lo Standard GSM. Architettura ed organizzazione della rete GSM: MSS, BSS, NSS, procedure di chiamata.
LEZIONE 14: Il segnale GSM: accenni su bande e livello fisico. Formato di accesso FDMA/TDMA, con dettagli su struttura multiframe/frame.
LEZIONE 15: Modelli di canale GSM. Evoluzioni di GSM: GRPS ed EDGE. Introduzione a sistemi UMTS.
LEZIONE 16: Differenze fra tecnologie 3G e 2G. Schema dell'UTRAN (UMTS Terrestrial Radio Access Network) e alcuni dettagli su core network (CN).
LEZIONE 17: Sistemi Wi-Fi: protocolli IEEE 802.11, implementazione e troubleshooting di WLAN.
LEZIONE 18: Sistemi Wi-Fi: scenari avanzati e caso reale di Wireless internet service provider (WISP).
LEZIONE 19: Sistemi LTE (1).
LEZIONE 20: Sistemi LTE (2).
LEZIONE 21: Sistemi LTE (3).
Bibliografia
- A. B. Carlson e P. B. Crilly, Communication Systems: an Introduction to Signals and Noise in Electrical Communication, Mcgraw Hill Higher Education, 5th edition, 2009. ISBN-13: 978-0071263320.
- P. M. Shankar, Introduction to Wireless Systems, Wiley, 2001, ISBN-13: 978-0471321675.
- K. Pahlavan e Prashant Krishnamurthy, Principles of Wireless Networks: a Unified Approach, Prentice Hall (Communications Engineering and Emerging Technologies Series), 2001. ISBN-13: 978-0130930033.
- S. Haykin e M. Moher, Modern Wireless Communications, Prentice Hall, 2004. ISBN-13: 978-0130224729.
- F. Muratore (Ed.), UMTS: Mobile Communications for the Future, Wiley, 2001, ISBN: 0-471-49829-7.
- Rysay Research/3G Americas, HSPA to LTE-Advanced: 3GPP Broadband Evolution to IMT-Advanced (4G), September 2009.
Metodi didattici
Nel corso delle lezioni verranno esaminati i temi connessi a sistemi di telecomunicazione, come indicato nel programma.
Modalità verifica apprendimento
Durante il periodo di lezione vi sarà una prova intermedia scritta (relativa agli argomenti della prima parte del corso) seguita da prova finale scritta al termine del corso (relativa agli argomenti della seconda metà del corso).
Esami di appelli regolari saranno scritti.
Altre informazioni
Il materiale didattico e di supporto alle lezioni verrà fornito in parte dal docente.
