Academic year2020/21
CourseTELECOMMUNICATIONS ENGINEERING
Code1013I
Credits12
PeriodSemester 1 & 2
LanguageItalian
| Modules | Area | Type | Hours | Teacher(s) |
| INFORMATION THEORY | ING-INF/03 | LEZIONI | 60 | |
| WIRELESS COMMUNICATIONS | ING-INF/03 | LEZIONI | 60 | |
Obiettivi di apprendimento
Conoscenze
The course deals in general with the different techniques for the transmission of information in digital form. The first module deals in particular with the fundamentals of Information Theory about source coding (lossless and lossy), noisy channel capacity, and error-protection coding, with applications to MIMO wireless communications and wireline xDSL communications. The second module is devoted to Wireless Communications, and gives a working knowledge of the main narrowband and wideband digital signalling and multiple-access techniques (including multicarrier and spread spectrum). This is also complemented by notions about the main impairments deriving from signal transmission over the physical media (mainly the wireless radio channel), together with the main detection and signal processing techniques that are used to counteract such phenomena.
Knowledge
The course deals in general with the different techniques for the transmission of information in digital form. The first module deals in particular with the fundamentals of Information Theory about source coding (lossless and lossy), noisy channel capacity, and error-protection coding, with applications to MIMO wireless communications and wireline xDSL communications. The second module is devoted to Wireless Communications, and gives a working knowledge of the main narrowband and wideband digital signalling and multiple-access techniques (including multicarrier and spread spectrum). This is also complemented by notions about the main impairments deriving from signal transmission over the physical media (mainly the wireless radio channel), together with the main detection and signal processing techniques that are used to counteract such phenomena.
Modalità di verifica delle conoscenze
Separate interviews for the two modules.
Assessment criteria of knowledge
Separate interviews for the two modules.
Capacità
The student who successfully completes the course will have the ability to understand the main communication standards for the delivery of digital information in the Future Internet. It will master digital signalling and formatting for wireless and wired communications in 4G and 5G cellular networks and in xDSL, and will have a fundamental knowledge about the issues of digital encoding of information and exploitation of communication resources like energy and bandwidth. She/he will also acquire the capability to understanbd the building blocks of a modem for wired or wireless digital links. In some cases, the student will also be able to perform a simple/baisc system design of a moded.
Skills
The student who successfully completes the course will have the ability to understand the main communication standards for the delivery of digital information in the Future Internet. It will master digital signalling and formatting for wireless and wired communications in 4G and 5G cellular networks and in xDSL, and will have a fundamental knowledge about the issues of digital encoding of information and exploitation of communication resources like energy and bandwidth. She/he will also acquire the capability to understanbd the building blocks of a modem for wired or wireless digital links. In some cases, the student will also be able to perform a simple/baisc system design of a moded.
Modalità di verifica delle capacità
As above
Assessment criteria of skills
As above
Prerequisiti (conoscenze iniziali)
Basic knowledge of signals, systems, and fundamental of communication technologies.
Prerequisites
Basic knowledge of signals, systems, and fundamental of communication technologies.
Indicazioni metodologiche
Delivery: face to face/Online
Attendance: Not mandatory
Learning activities:
- attending lectures
- individual study
- Bibliography search
Teaching methods:
- Lectures
- Seminar
- laboratory
Teaching methods
Delivery: face to face/Online
Attendance: Not mandatory
Learning activities:
- attending lectures
- individual study
- Bibliography search
Teaching methods:
- Lectures
- Seminar
- laboratory
Programma (contenuti dell'insegnamento)
- Lossless Data Compression: Sorgente di informazione digitale senza memoria e concetto di codifica di sorgente – Entropia di Shannon – Codici LF-LV e disuguaglianza di Kraft – Codici di Huffman, di Shannon Fano, Arithmetic Coding – Teorema della compressione dati – Compressione di sorgenti di informazione con memoria – Algoritmo LZW (1 cfu)
- Reliable Transmission of Information I: Data corruption: rumore di trasmissione o di registrazione/lettura - Modello probabilistico del data corruption (canale rumoroso) con esempi – Informazione mutua e capacità di Shannon del canale (0.5 cfu)
- Data Protection: Concetto di Codifica di Canale – Codici a ripetizione – Codici a blocco algebrici – Codici Convoluzionali con decodifica di Viterbi – Codici a decodifica iterativa: Turbo codici e Low-Density Parity Check (LDPC) – Codici Polari – Codici Link-Layer: Fountain Codes, Raptor Codes (2.5 cfu)
- Reliable Transmission of Information II: – Teorema della codifica di canale – Sorgenti continue di informazione ed entropia differenziale – Canale Gaussiano a tempo discreto e tempo continuo – piano delle efficienze (0.5 cfu)
- Lossy Data Compression: Misura della distorsione e tasso di compressione – Cenno agli algoritmi percettivi di compressione con perdita e curva tasso/distorsione (0.5 cfu)
- MIMO Information Theory: Modello di canale MIMO – Spatial multiplexing and diversity reception – Capacità di Shannon del canale MIMO con e senza conoscenza del canale da parte del trasmettitore – Criterio di Water Filling (1 cfu)
Modulo di WIRELESS COMMUNICATIONS
- Wireless Channels Modeling: Modelli deterministici e statistici dei canali di propagazione. Propagazione per cammini multipli. Canali stazionari e canali tempo-varianti. Canali piatti e canali selettivi in frequenza. Canali di Rice e di Rayleigh. Probabilità di errore e probabilità di fuori servizio in canali di Rayleigh. Tecniche di trasmissione/ricezione in diversità. Modelli stocastici per canali tempo-varianti. Modello di Jakes-Clarke.
- Wideband Multicarrier Signaling: Trasmissioni multi-portante su canali selettivi in frequenza. Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM). Densità spettrale di potenza e ricevitore ottimo per segnali OFDM. Implementazione digitale di un modem OFDM: prefisso ciclico, equalizzazione e stima di canale mediante portanti/toni pilota. Algoritmi di sincronizzazione e stima di frequenza per segnali OFDM.
- Spread-Spectrum Communications and CDMA: Sistemi a spettro espanso: principi generali. Sistemi DS-SS. Schema del trasmettitore e principi di funzionamento. Densità spettrale di potenza di un sistema DS-SS. Schema del ricevitore. Tecniche di accesso a divisione di codice (CDMA). CDMA sincrono. Calcolo della probabilità di errore per sistemi sincroni.
Syllabus
- Lossless Data Compression: Sorgente di informazione digitale senza memoria e concetto di codifica di sorgente – Entropia di Shannon – Codici LF-LV e disuguaglianza di Kraft – Codici di Huffman, di Shannon Fano, Arithmetic Coding – Teorema della compressione dati – Compressione di sorgenti di informazione con memoria – Algoritmo LZW (1 cfu)
- Reliable Transmission of Information I: Data corruption: rumore di trasmissione o di registrazione/lettura - Modello probabilistico del data corruption (canale rumoroso) con esempi – Informazione mutua e capacità di Shannon del canale (0.5 cfu)
- Data Protection: Concetto di Codifica di Canale – Codici a ripetizione – Codici a blocco algebrici – Codici Convoluzionali con decodifica di Viterbi – Codici a decodifica iterativa: Turbo codici e Low-Density Parity Check (LDPC) – Codici Polari – Codici Link-Layer: Fountain Codes, Raptor Codes (2.5 cfu)
- Reliable Transmission of Information II: – Teorema della codifica di canale – Sorgenti continue di informazione ed entropia differenziale – Canale Gaussiano a tempo discreto e tempo continuo – piano delle efficienze (0.5 cfu)
- Lossy Data Compression: Misura della distorsione e tasso di compressione – Cenno agli algoritmi percettivi di compressione con perdita e curva tasso/distorsione (0.5 cfu)
- MIMO Information Theory: Modello di canale MIMO – Spatial multiplexing and diversity reception – Capacità di Shannon del canale MIMO con e senza conoscenza del canale da parte del trasmettitore – Criterio di Water Filling (1 cfu)
Bibliografia e materiale didattico
LIBRO DI TESTO:
MATERIALE DIDATTICO:
Bibliography
LIBRO DI TESTO:
MATERIALE DIDATTICO:
Modalità d'esame
Mandatory oral exam: for each module (IT & WC) 30 min. discussion about two main topics suggested by the examiner, and that the student must be capable to master in detail.
Assessment methods
Mandatory oral exam: for each module (IT & WC) 30 min. discussion about two main topics suggested by the examiner, and that the student must be capable to master in detail.
Altri riferimenti web
Teacher's Home Page: http://www.iet.unipi.it/m.luise/
Updated: 28/02/2021 08:54
