Digital Signal Processing (ex Elaborazione Numerica dei Segnali per Telecomunicazioni)

Docente
Prof. Gaetano Giunta

(e-mail)

Orario
Il corso si tiene nel primo semestre, secondo il seguente calendario:

  • Martedi e giovedi, ore 10-12, aula N2 (via Vasca Navale 79).
  • Mercoledi ore 8-10, aula N2 (via Vasca Navale 79).
  • Per avere accesso alla piattaforma MS Teams, gli studenti dovranno prima registrarsi sulla nuova piattaforma moodle (clicca qui) ed iscriversi al corso di interesse. Contestualmente a questa iscrizione, saranno anche abilitati a Microsoft Teams.

Ricevimento Studenti

  • Mercoledi ore 15-16 in in ufficio, nuovo edificio Vasca Navale, Via Vito Volterra 62, 2° piano, stanza n. 2.22 (inviare e-mail per conferma).
  • Ricevimento telematico via Skype (inviare e-mail per fissare un appuntamento).
  • Ricevimento telematico via MS Teams (inviare e-mail per fissare un appuntamento).
  • per contattare il Prof. Danilo Orlando (inviare e-mail per fissare un appuntamento.)
  • per contattare il Prof. Luca Pallotta (inviare e-mail per fissare un appuntamento).

 

Modalità d’esame
Prova orale con scritto preliminare.
Oltre agli appelli previsti dal Collegio Didattico, sono previste prove di esonero durante il periodo didattico utili per gli studenti frequentanti.

Tesi di laurea magistrale disponibili (anche Tirocini retribuiti e Tesi in Azienda)

  • Rivelazione e intercettamento di comunicazioni nascoste.
  • Contromisure di Electronic Intelligence e Communication Intelligence.
  • Stima di parametri di comunicazioni radio.
  • Metodi per tele-localizzazione.
  • Trasmissione e ricezione di segnali per comunicazioni sicure.
  • Elaborazione di immagini radar.

Prossimi appelli d’esame

Calendario delle date sul portale Gomp (portale studenti). E’ comunque necessario registrarsi sul portale studenti per poter sostenere l’esame (almeno una settimana) prima della data dell’appello (portale studenti).

Programma del corso (9 cfu)

Segnali a tempo-spazio discreto ed operazioni tra sequenze.

Sequenze. Trasformazioni di sequenze. Convoluzione e correlazione. Sistemi lineari numerici e risposta impulsiva. Transito di sequenze in sistemi lineari (filtraggio). Trasformata continua di Fourier (CFT). Risposta in frequenza e funzione di trasferimento dei sistemi (filtri) numerici.Equazioni lineari alle differenze. Filtri FIR e IIR. Trasformata discreta di Fourier (DFT) e coseno (DCT). Sviluppo di sequenze su basi ortogonali ed ortonormali. Proprietà di conservazione dell’energia. Convoluzione circolare. Filtraggio a blocchi mediante DFT/FFT. Calcolo della DFT. Trasformata veloce di Fourier (FFT) e sua complessita’ computazionale. Definizione della DCT. Relazione con la DFT e calcolo veloce della DCT diretta ed inversa mediante FFT. Proprieta’ di compressione dei dati nel dominio della DCT. Uso della DCT nella codifica di immagini (JPEG) e video (MPEG). Esempi di programmazione in linguaggio MATLAB.

Progetto di filtri e sistemi numerici.

Progetto di filtri numerici FIR. Metodo delle finestre. Progetto di filtri passa-basso a fase lineare. Filtri ritardatori (ritardo non intero). Filtro numerico derivatore. Filtro numerico di Hilbert. Sequenze analitiche. Elaborazioni multi-rate di segnali numerici. Espansione ed interpolazione di sequenze. Spettro di sequenze espanse ed interpolate. Filtri interpolatori. Decimazione di sequenze. Spettri di sequenze decimate. Cambiamento del passo di campionamento. Conversione del frame rate di sequenze di immagini. Esempi di programmazione in linguaggio MATLAB.

Elaborazione statistica di segnali ed analisi spettrale.

Prestazioni di uno stimatore. Errore quadratico medio, polarizzazione e varianza. Stima della correlazione. Correlazione tra sequenze nei sistemi ineari. Progetto di filtri FIR con il metodo dei minimi quadrati. Progettazione ottima di un equalizzatore di canale per telecomunicazioni. Predizione lineare. Predittore lineare ottimo ai minimi quadrati ad uno o piu’ passi. Soluzione delle equazioni di Yule-Walker e recursione di Levinson-Durbin. Periodogramma e sue prestazioni. Tecnica del periodogramma mediato. Serie a media mobile (MA). Serie autoregressive (AR). Modello AR e stima spettrale AR. Coefficienti di riflessione nei modelli AR. Esempi di programmazione in linguaggio MATLAB.

Rivelazione ed elaborazione parallela ad array.

Array processing, smart antennas e tecniche di beamforming digitale. Introduzione al concetto di antenne multiple. Diversità spaziale e tecniche di beamforming. Richiami alle antenne e loro caratteristiche principali. Fondamenti di Beamforming digitale (pesatura dell’array, beamforming di Bartlett e di Capon). Beamforming adattativo per la cancellazione dell’interferenza. Introduzione alla stima della DOA (metodo di Bartlett e Capon). Esempi in Matlab.

MIMO: principi di funzionamento delle smart antennas. Benefici delle smart antennas per le stazioni base. Benefici delle smart antennas per i terminali mobili. MIMO e adaptive beamforming. Combinazione e processing dei beam patterns. Direzionalità sintetica dell’array di antenne multiple.

Rivelazione di segnale e comunicazioni sicure.

Segnali e sistemi Radar. Elaborazione del segnale Radar. Radar ad apertura sintetica (SAR). Algoritmi di ranging e Doppler. Algoritmo MUSIC per la stima dell’angolo di arrivo dei segnali. Rivelazione di segnali di comunicazione. Rivelazione di segnali nascosti. Energy detector e metodi basati sulle caratteristiche statistiche dei segnali. Spectrum sensing e reti cognitive.

Segnali Spread Spectrum a sequenza diretta. Caratteristiche e tecniche di rivelazione. I codici ed il concetto di ortogonalità. I codici ortogonali di Walsh-Hadamard. Lo spreading di codice. Lo spreading di codice: robustezza e prestazioni. I codici di scrambling. Segnali Spread Spectrum del tipo Frequency Hopping. Schemi di trasmissione e ricezione. Tecniche di accesso multiplo non ortogonale (NOMA). Ricevitore a cancellazioni successive. Metodo del Rate Splitting Multiple Access e sue potenziali ottimizzazioni. Modulazioni a fase continua. La tecnica Shaped Binary Phase Shift Key (SBPSK) con schemi di trasmissione e ricezione. La tecnica Contuous Phase Frequency Shift Key (CPFSK) con schemi di trasmissione e ricezione. Applicazione delle tecniche a fase continua.

Materiale didattico

Testi consigliati

Materiale didattico on-line

Ulteriore materiale didattico disponibile per approfondimenti

Esempi di testi di esame