Ingegneria delle Comunicazioni

DEBORA PASTINA
DEBORA PASTINA
FABIOLA COLONE
FABIOLA COLONE

La finalità del corso è duplice:

(i) Fornire gli strumenti concettuali ed analitici necessari per comprendere il funzionamento e la struttura dei sistemi di Radiolocalizzazione, con specifico riferimento ai Sistemi di Navigazione Satellitare (GPS, Galileo, ecc..) ed ai Sistemi Radar di Sorveglianza (controllo del traffico aereo e marittimo) ed ai Sistemi Radar di Immagine per l’Osservazione della Terra.

(ii) Illustrare lo schema generale e i singoli componenti di un ricetrasmettitore radio, con riferimento agli apparati di Navigazione Satellitare, Radar e Telecomunicazioni, fornendo elementi base per il suo dimensionamento.


SPECIFICI

• Conoscenza e capacità di comprensione: dimostrare di avere conoscenze e capacità di comprensione nell’ambito dei sistemi di radiolocalizzazione e della struttura di un radio ricevitore.

• Capacità di applicare conoscenza e comprensione: saper utilizzare i principi del posizionamento tramite sensori radio e gli schemi di ricezione in modo competente e critico.

• Autonomia di giudizio: riflettere sulle responsabilità sociali ed etiche collegate alla privacy dell’informazione di posizione.

• Abilità comunicative: saper comunicare informazioni, problemi e soluzioni relative al posizionamento ed alla struttura dei ricevitori radio a interlocutori specialisti e non specialisti.

• Capacità di apprendimento: sviluppare le competenze necessarie per intraprendere studi successivi, che fanno riferimento ad apparati radio riceventi per telecomunicazioni, posizionamento o sorveglianza con un alto grado di autonomia.

Al termine del modulo lo studente conosce (a) lo schema generale e i singoli componenti di un ricetrasmettitore radio, con riferimento agli apparati di Navigazione Satellitare, Radar e Telecomunicazioni, essendo in grado di effettuare un dimensionamenti di base e (b) gli strumenti concettuali ed analitici necessari per comprendere il funzionamento e la struttura dei sistemi di Radiolocalizzazione, con specifico riferimento ai Sistemi di Navigazione Satellitare (GPS, Galileo, ecc..).

Conoscenze di base su teoria della probabilità, teoria dei segnali (certi e aleatori), teoria dei circuiti.
Non sono previste propedeuticità di altri insegnamenti.

Elementi di Radiotecnica (30 ore):

• Il problema della decisione in un ricevitore (10 ore): schemi di massima di un ricevitore e concetti introduttivi al problema della decisione, rumore termico e caratterizzazione della rumorosità di un ricevitore, errori nella decisione, esempi di approcci alla decisione e valutazione delle prestazioni.

• Filtri (5 ore): caratterizzazione dei filtri, esempi di tecnologie e impatto sul progetto del ricevitore, distorsioni lineari.

• Non-linearità nel ricevitore (5 ore): Distorsioni armoniche e prodotti di intermodulazione, Intercept Point e intervalli dinamici.

• Il mixer (5 ore): Principio di funzionamento, frequenza immagine, possibili realizzazioni, non-linearità e carta delle spurie.

• Schemi di ricevitori (5 ore): ricevitore omodina e supereterodina a singola e doppia conversione, piano di frequenza di un ricevitore e livelli di segnale, il campionamento e la conversione analogico-digitale.


Radiolocalizzazione Satellitare (30 ore):

• Sistemi di radiolocalizzazione satellitare - I sistemi GNSS: GPS, GLONASS, GALILEO: i segmenti spaziale, di controllo e utente. I segnali trasmessi ed i codici per il posizionamento. Ricevitori GNSS. Le tecniche di elaborazione: posizionamento con il codice e con la fase, correzione degli effetti di ionosfera, troposfera. Il GPS differenziale (DGPS). I contributi all’errore degli osservabili e le accuratezze di misura di posizione. I sistemi di “augmentation” e l’interoperabilità di sistemi di navigazione (es: GPS e GLONASS).

• Parametri di qualità per le prestazioni di posizionamento - Affidabilità, disponibilità, integrità. Elementi di affidabilità, ridondanza e garanzia di prestazioni.

• Viewgraphs utilizzate per le lezioni disponibili sulla pagina web:
https://elearning2.uniroma1.it/course/view.php?id=4418
• Per ulteriori approfondimenti, si suggerisce di fare riferimento ai testi riportati nella bibliografia.

• Kaplan, “Understanding GPS”, Artech House 1996.
• Ralph S. Carson, "Radio Concepts" – John Wiley & Sons 1990.
• Giovanni Picardi: "Elaborazione del Segnale Radar" – Franco Angeli Libri S.r.L.

L'organizzazione delle attività didattiche include lezioni frontali ed esercitazioni.
Le esercitazioni includono esercizi numerici e analisi simulate al calcolatore.

La frequenza è facoltativa.

La verifica dell'apprendimento avviene tramite due prove:

- una prova scritta (30% del voto finale), in cui si chiede allo studente di svolgere esercizi e test relativi al funzionamento o alle prestazioni di sistemi di radiotecnica e di radiolocalizzazione o dimensionarne i principali parametri di progetto,
- una prova orale (70% del voto finale) che prevede la risposta a domande aperte sul funzionamento dei sistemi o delle relative tecniche di elaborazione.

Le date degli appelli di esame per il corrente anno accademico si trovano nella scheda del docente verbalizzante.

Prova scritta:

- ha durata di tre ore,
- contiene quesiti che includono: alcune domande a crocette, alcune domande a risposta aperta, ed alcuni esercizi su sistemi di radiotecnica e di radiolocalizzazione

Prove intermedie:

- vengono assegnate durante lo svolgimento del corso tramite la piattaforma di e-learning di Sapienza,
- sostituiscono la prima prova dell'esame,
- restano valide fino all'appello di settembre 2021 incluso (NON sono valide per l'appello straordinario di ottobre/novembre).

Prova orale:

- Chi svolge lo scritto in maniera tradizionale, viene convocato per l’orale alla fine della prova scritta
- Chi ha svolto tutte le prove intermedie e le vuole utilizzare in sostituzione dello scritto, si prenota per la prova orale in una delle date disponibili su e-learning (di seguito). E’ possibile la prenotazione ad una sola data di prova orale. E’ possibile cancellare una eventuale prenotazione solo prima della chiusura delle prenotazioni. (Attenzione: chi rinuncia a presentarsi ad una prova orale, deve eliminare la sua prenotazione prima della chiusura del periodo di prenotazioni, altrimenti non potrà più prenotarsi direttamente ad una prova orale e l’unica soluzione resta di sostenere una vera e propria prova scritta)
- se il numero dei prenotati è alto (>20) l'orale per chi ha iun numero di prenotazione alto, si potrà tenere nei giorni subito successivi, dipendentemente dalla disponibilità dei docenti.


CRITERI di VALUTAZIONE:

Verifica della conoscenza sul funzionamento dei sistemi di localizzazione radio, con particolare attenzione ai sistemi satellitari; verifica delle conoscenze sulla valutazione delle prestazioni di sistemi di radio-localizzazione; verifica della conoscenza e della capacità di dimensionare di un radio-ricevitore per applicazioni di comunicazione, navigazione e telerilevamento.

Per ciascun argomento (valutazione in trentesimi): conoscenza minima (valutazione tra 18 e 20); conoscenza media (21-23); capacità di applicare la conoscenza in maniera sufficiente (24-25); buona capacità di applicare la conoscenza (27-28); capacità di applicare la conoscenza in maniera eccellente con buone capacità di comunicazione e senso critico (29-30 con lode).

Per la parte di radiolocalizzazione le domande riguardano principi di funzionamento, struttura del segnale e prestazioni fornite con particolare riferimento alla costellazione GPS.