Programma
Comunicazioni Satellitari (3 CFU):
• Aree di copertura delle comunicazioni satellitari per Broadcast Audio/TV, Networking, Personal communication: singoli satelliti e costellazioni in orbite GEO, MEO, LEO con i corrispondenti fasci di antenna sia larghi che ad alto guadagno. Elementi di antenne per applicazioni spaziali; sistemi di antenna per il satellite e per il segmento di terra. Requisiti di precisione del puntamento dell'antenna. Modelli semplificati per la propagazione del segnale per la comunicazione satellitare.
• Diagramma a blocchi del ricetrasmettitore di comunicazione digitale satellitare, compresa la codifica dei canali, la mappatura sulla costellazione, l'up-conversion; amplificazione e propagazione; down-conversion, decisione, e decodifica. Link budget, efficienza spettrale e Bit Error Rate. Progettazione preliminare del collegamento di comunicazione.
• Codifica di canale: distanza di Hamming, rilevamento e correzione degli errori, codici di Hamming, codici a blocchi, codici lineari, codici ciclici (CRC, BCH e R-S), codici perfetti, LPDC, codici convoluzionali e decodifica di Viterbi, codici concatenati, turbo-codici; errori a burst e interleaving. Richiami di teoria della probabilità: variabili aleatorie discrete; distribuzione di Bernoulli; valutazione del BER con Forward Error Correction.
• Richiami di teoria della probabilità. il teorema del limite centrale. Rumore termico, figura di rumore e temperatura; valutazione del Bit Error Rate per le diverse costellazioni.
• Tecniche di accesso multiplo: Multiplexing a Divisione di Frequenza, Multiplexing a Divisione di Tempo, Multiplexing a Divisione di Codice; Uso della diversità di polarizzazione.
• Codifica e trasmissione di dati di telemetria digitale da satellite/lanciatore.
• Elementi di networking satellitare
Sensori Radar Satellitari (3CFU)
• Il principio di base del radar: risoluzione della portata inclinata e risoluzione della portata al suolo per l'imaging radar e l'altimetria radar. Tempo di ripetizione dell'impulso; Ambiguità della portata del radar e sua valutazione per il radar spaziale.
• Schema a blocchi del ricetrasmettitore radar (antenne, filtri, amplificatori, distribuzione del segnale a radiofrequenza (RF), dispositivi up- e down-converter, convertitori A/D e D/A, generazione e filtraggio di forme d'onda per radar, localizzazione e comunicazione , elementi di codifica); Principio di base Elementi di progettazione del sensore e requisiti per i suoi diversi elementi costitutivi
• Tecniche di filtro abbinato e di compressione dell'impulso. La forma d'onda del cinguettio; la sua generazione e la sua compressione; controllo del lobo laterale: utilizzare per l'imaging radar e l'altimetria.
• Selezione della frequenza di ripetizione dell'impulso per l'applicazione SAR satellitare, rimozione dell'eco della linea di altitudine; Valutazione dell'ambiguità azimutale.
• Il principio dell'apertura sintetica, massima risoluzione stripmap; Modalità di acquisizione SAR: StripMap, Spotlight, ScanSAR, TOPS. Requisiti dell'antenna per le diverse modalità (dimensioni, capacità di governo elettronico/meccanico e precisione); soluzioni pratiche di antenne: antenne phased array attive vs antenne a riflettore; antenne pieghevoli, ecc... Fabbisogno di budget energetico per SAR nelle diverse modalità di acquisizione. Impatto della vibrazione dell'antenna sulla qualità e sui requisiti dell'immagine SAR.
• Requisito di downlink della velocità dei dati per le diverse modalità di acquisizione
• qualità dell'immagine radiometrica e funzionamento multilook; Noise Equivalent Sigma Zero
Prerequisiti
Non sono previste propedeuticità di altri insegnamenti.
Prerequisiti per questo insegnamento sono le conoscenze di base di Telecomunicazioni per l'Aerospazio o elementi di base di teoria dei segnali.
Testi di riferimento
• Dispense delle lezioni disponibili in rete sul sito web https://elearning.uniroma1.it/course/view.php?id=15493
• Satellite Communications, Timothy Pratt, Jeremy Allnutt, JohnWiley & Sons Ltd, Third Edition, 2020
• Principles of Modern Radar, Volume 1: Basic principles, Edited by Mark A. Richards, James A. Scheer, William A. Holm, IET Editor
Frequenza
Pur essendo fortemente consigliata, la frequenza è facoltativa.
Modalità di esame
STRUMENTI DI ACCERTAMENTO:
La prova scritta, della durata di 2 ore (30% del voto finale) consiste di:
- 1 esercizio sul dimensionamento di un collegamento di TLC satellitare, inclusivo di caratteristiche del payload di bordo, della stazione di terra e delle tecniche di codifica/trattamento dei segnali/dati necessari
- 1 esercizio sul dimensionamento di massima di un radar di osservazione della Terra, inclusivo di caratteristiche del payload di bordo e delle tecniche di codifica/trattamento dei segnali/dati necessari.
La prova scritta si considera superata se almeno uno dei due esercizi è svolto in modo molto buono.
E' possibile sostituire la prova (i) con lo svolgimento di prove di dimensionamento parziale svolte durante il corso delle lezioni sulla piattaforma Sapienza di e-learning.
La prova orale (70% del voto finale) consiste di tre domande su:
- caratteristiche del payload di Telecomunicazioni, delle tecniche di elaborazione e codifica necessarie e delle prestazioni delle singole parti
- funzionamento e caratteristiche del Radar di Osservazione della Terra e/o di Tracciamento; tecniche di elaborazione utilizzate; prestazioni del radar e delle sue singole parti.
Usualmente si chiede di rispondere oralmente alle domande, ma è possibile che venga richiesta una risposta preliminare in forma scritta a cui fa seguito una revisione e discussione orale.
METODI DI ACCERTAMENTO:
Verifica della conoscenza sul funzionamento dei payload satellitari di comunicazione e dei Radar di Osservazione della Terra e sui requisiti per la piattaforma che li ospita; verifica delle conoscenze sulla valutazione delle prestazioni di sistemi radar e di comunicazione satellitari; verifica della conoscenza e della capacità di dimensionare lo schema di un radio-ricevitore e radio-ricevitore per applicazioni radar e di comunicazione; verifica della conoscenza e della capacità di dimensionare le tecniche di elaborazione e codifica necessari.
CRITERI DI VALUTAZIONE:
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)
Modalità di erogazione
Il corso è fruibile in modalità tradizionale in Aula.
Sono, altresì, messe a disposizione progressivamente le videoregistrazioni delle lezioni svolte in aula dal docente, per cui è possibile anche una modalità di fruizione a distanza asincrona.
