L’enorme sviluppo dei sistemi di telecomunicazione via cavo e via radio (wireless) verificatosi nell’ultimo decennio è dovuto alla sempre più crescente domanda di servizi a banda larga per la trasmissione di voce, video e dati, unitamente alla contemporanea realizzazione di sistemi elettronici integrati a basso costo. In breve tempo si sono così imposti diversi sistemi innovativi, come le linee digitali d’abbonato ADSL (Asymmetrical Digital Subscriber Loop), le reti telefoniche cellulari di terza generazione UMTS (Universal Mobile Telecommunication System), i sistemi per la diffusione della televisione digitale interattiva via satellite DVB-S (Digital Video Broadcasting - Satellite) e terrestre DVB-T (Digital Video Broadcasting - Terrestrial), i sistemi in fibra ottica per la trasmissione dati ad elevatissima capacità (400 Gbit/s!) mediante tecniche DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing), solo per citare alcuni esempi. Per acquisire una solida conoscenza del variegato mondo delle telecomunicazioni, risulta fondamentale comprendere il funzionamento dei vari sistemi partendo dalle basi della teoria delle comunicazioni e servendosi contemporaneamente, per una più produttiva comprensione, di esempi applicativi. Lo scopo del presente testo è pertanto quello di proporre una serie di esercizi, illustrando in modo ragionato la soluzione con frequenti richiami alla teoria delle Comunicazioni Elettriche, senza d’altra parte disdegnare la soluzione numerica esplicita. Schematicamente, il contenuto del libro è diviso in sette capitoli. Si parte con il Capitolo 1 dedicato al calcolo della densità spettrale di potenza di segnali e processi, quantità di fondamentale importanza per la scelta del formato di modulazione, per la determinazione della banda occupata e per la valutazione dell’effetto della codifica sul segnale trasmesso. Segue quindi il Capitolo 2 che è rivolto al calcolo delle prestazioni di sistemi numerici PAM in banda base per diverse configurazioni riguardanti la struttura del ricevitore, il tipo di canale di trasmissione, il numero dei livelli della modulazione. Il successivo Capitolo 3 è dedicato alla rappresentazione complessa in banda base dei segnali e i sistemi passa banda. In particolare, le proprietà relative all’inviluppo complesso di un segnale e di un processo passa banda, nonché la nozione di equivalente in banda base di un sistema sono applicati ad alcuni esempi di sistemi numerici passa banda (PAM, QAM, FSK, PSK). Nel Capitolo 4 e nel Capitolo 5 vengono studiati alcuni sistemi utilizzanti una modulazione analogica rispettivamente di ampiezza (AM, DSB, SSB, VSB) e di angolo (FM, PM), con particolare riguardo alle tecniche di demodulazione in banda base, sia valutandone le prestazioni che mettendone in evidenza le problematiche relative. Il Capitolo 6 è dedicato agli anelli ad aggancio di fase nella versione sia analogica (PLL) che numerica (DPLL). Tali schemi sono applicati nella stima del riferimento di portante necessario per la demodulazione dei segnali modulati di ampiezza sia analogici che numerici oltre che, limitatamente a quest’ultimi, nella stima del sincronismo di simbolo. Il Capitolo 7 è rivolto allo studio del rumore nei sistemi di comunicazione ed in particolare vengono applicate alcune definizioni riguardanti la descrizione energetica, nei riguardi dell’effetto del rumore termico, sia di bipoli e quadripoli che di ricevitori. Il capitolo si conclude con il bilancio energetico (link budget) di alcuni tipici collegamenti, e cioè con la valutazione del rapporto segnale-rumore all’ingresso del demodulatore in funzione dei parametri del collegamento, come la potenza trasmessa, l’attenuazione del mezzo, il guadagno delle antenne, e la temperatura equivalente del ricevitore. Per concludere, un particolare ringraziamento va in primo luogo al Prof. D’Andrea per l’incoraggiamento e l’aiuto dimostrati, e inoltre a tutti gli studenti e i colleghi per i preziosi suggerimenti e commenti di cui ho cercato di avvalermi per migliorare (almeno spero!) la comprensibilità del materiale presentato. Vincenzo Lottici vincenzo.lottici@iet.unipi.it
Esercizi di Comunicazioni Elettriche
LOTTICI, VINCENZOPrimo
Writing – Review & Editing
2002-01-01
Abstract
L’enorme sviluppo dei sistemi di telecomunicazione via cavo e via radio (wireless) verificatosi nell’ultimo decennio è dovuto alla sempre più crescente domanda di servizi a banda larga per la trasmissione di voce, video e dati, unitamente alla contemporanea realizzazione di sistemi elettronici integrati a basso costo. In breve tempo si sono così imposti diversi sistemi innovativi, come le linee digitali d’abbonato ADSL (Asymmetrical Digital Subscriber Loop), le reti telefoniche cellulari di terza generazione UMTS (Universal Mobile Telecommunication System), i sistemi per la diffusione della televisione digitale interattiva via satellite DVB-S (Digital Video Broadcasting - Satellite) e terrestre DVB-T (Digital Video Broadcasting - Terrestrial), i sistemi in fibra ottica per la trasmissione dati ad elevatissima capacità (400 Gbit/s!) mediante tecniche DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing), solo per citare alcuni esempi. Per acquisire una solida conoscenza del variegato mondo delle telecomunicazioni, risulta fondamentale comprendere il funzionamento dei vari sistemi partendo dalle basi della teoria delle comunicazioni e servendosi contemporaneamente, per una più produttiva comprensione, di esempi applicativi. Lo scopo del presente testo è pertanto quello di proporre una serie di esercizi, illustrando in modo ragionato la soluzione con frequenti richiami alla teoria delle Comunicazioni Elettriche, senza d’altra parte disdegnare la soluzione numerica esplicita. Schematicamente, il contenuto del libro è diviso in sette capitoli. Si parte con il Capitolo 1 dedicato al calcolo della densità spettrale di potenza di segnali e processi, quantità di fondamentale importanza per la scelta del formato di modulazione, per la determinazione della banda occupata e per la valutazione dell’effetto della codifica sul segnale trasmesso. Segue quindi il Capitolo 2 che è rivolto al calcolo delle prestazioni di sistemi numerici PAM in banda base per diverse configurazioni riguardanti la struttura del ricevitore, il tipo di canale di trasmissione, il numero dei livelli della modulazione. Il successivo Capitolo 3 è dedicato alla rappresentazione complessa in banda base dei segnali e i sistemi passa banda. In particolare, le proprietà relative all’inviluppo complesso di un segnale e di un processo passa banda, nonché la nozione di equivalente in banda base di un sistema sono applicati ad alcuni esempi di sistemi numerici passa banda (PAM, QAM, FSK, PSK). Nel Capitolo 4 e nel Capitolo 5 vengono studiati alcuni sistemi utilizzanti una modulazione analogica rispettivamente di ampiezza (AM, DSB, SSB, VSB) e di angolo (FM, PM), con particolare riguardo alle tecniche di demodulazione in banda base, sia valutandone le prestazioni che mettendone in evidenza le problematiche relative. Il Capitolo 6 è dedicato agli anelli ad aggancio di fase nella versione sia analogica (PLL) che numerica (DPLL). Tali schemi sono applicati nella stima del riferimento di portante necessario per la demodulazione dei segnali modulati di ampiezza sia analogici che numerici oltre che, limitatamente a quest’ultimi, nella stima del sincronismo di simbolo. Il Capitolo 7 è rivolto allo studio del rumore nei sistemi di comunicazione ed in particolare vengono applicate alcune definizioni riguardanti la descrizione energetica, nei riguardi dell’effetto del rumore termico, sia di bipoli e quadripoli che di ricevitori. Il capitolo si conclude con il bilancio energetico (link budget) di alcuni tipici collegamenti, e cioè con la valutazione del rapporto segnale-rumore all’ingresso del demodulatore in funzione dei parametri del collegamento, come la potenza trasmessa, l’attenuazione del mezzo, il guadagno delle antenne, e la temperatura equivalente del ricevitore. Per concludere, un particolare ringraziamento va in primo luogo al Prof. D’Andrea per l’incoraggiamento e l’aiuto dimostrati, e inoltre a tutti gli studenti e i colleghi per i preziosi suggerimenti e commenti di cui ho cercato di avvalermi per migliorare (almeno spero!) la comprensibilità del materiale presentato. Vincenzo Lottici vincenzo.lottici@iet.unipi.itI documenti in IRIS sono protetti da copyright e tutti i diritti sono riservati, salvo diversa indicazione.
