Telecommunication Engineering - Ingegneria delle Telecomunicazioni

 Politiche di assegnazione della risorsa (es. le frequenze) o Suddivisione contro condivisione. Sistemi aperti contro sistemi chiusi o Coesistenza e cooperazione tra sistemi o Condivisione della risorsa in modo ortogonale, quasi-ortogonale e non-ortogonale.  Sistema di comunicazione multi-utente (MU) o Tecniche di canalizzazione ortogonale nel tempo, nella frequenza, nello spazio di codice, nello spazio • sistemi a portante singola e multipla: TDMA, FDMA, CDMA, OFDMA • sistemi multi-antenna (MU-MIMO): SDMA • sistemi a portante impulsiva: DS-Impulse radio, TH-Impulse radio o Legame tra accesso e sincronizzazione o Architettura di comunicazione tradizionali FDD e TDD, vs. Full-Duplex o Modelli di Interferenza e analisi di prestazioni • Ipotesi “Standard Gaussian Approximation” • Modello basato sulla collisione di impulsi • Prestazioni teoriche: Capacità di canale per sistemi multi-utente o Gestione e cancellazione dell’interferenza o Tecniche di canalizzazione non ortogonale NOMA  Il canale wireless o Richiami sulla caratterizzazione di canali wireless tempo-varianti e selettivi in frequenza: tempo di coerenza, banda di coerenza, mobilità e effetto Doppler o Modelli statistici del path loss e del fading nel canale wireless o Power delay profile o Acquisizione e gestione dell’informazione del canale nel sistema di accesso o Channel based user selection o Canale multi-utente: coerenza spaziale  Modelli statistici per i sistemi di accesso o Processi di nascita e morte  Processo di pura nascita  Processo di pura morte  Processo di Poisson a tasso fisso e variabile  Caratteristiche del processo di Poisson: momenti del primo e del secondo ordine, distribuzione dei tempi di interarrivo o Processi e catene di Markov  Definizione e caratteristiche di un processo di Markov  Definizione e caratteristiche di una catena di Markov  Analisi e descrizione di una catena di Markov: probabilità di stato, probabilità di transizione di stato, diagrammi di transizione di stato  Catene di Markov omogenee e stazionarie  Catene di Markov periodiche/aperiodiche, ricorrenti nulle, ricorrenti non nulle, ergodiche o Teoria delle code  Definizione di sistema a coda  Classificazione dei sistemi a coda  Probabilità di stato steady state e condizioni per la loro esistenza  Esempi di sistemi a coda: M/M/1, M/M/1/k  Allocazione di risorse o Accesso aleatorio  ALOHA, slotted-ALOHA e sua stabilizzazione, effetto cattura, CSMA, terminale nascosto e esposto, Hand-shaking, MACA o Accesso regolamentato (scheduling)  Polling centralizzato e distribuito • Determinazione del tempo medio nel sistema ed in coda • Numero medio di pacchetti nel sistema e in coda • Impatto delle statistiche dei tempi di servizio e di interarrivo sulle prestazioni del sistema  Gestione della risorsa in sistemi aperti: Coesistenza e reti cognitive o Spectrum sensing individuale e cooperativo o Pilot channel e comunicazioni inter-sistema o Routing cognitivo o Applicazione di tecniche di intelligenza artificiale e machine learning alla classificazione di emissioni radio  Standard MAC per reti wireless: IEEE 802.11, IEEE 802.15.1, 802.15.3, 802.15.4, 3GPP (4G,5G,6G)

Fondamenti di teoria dei segnali, elaborazione numerica dei segnali, e teoria delle comunicazioni.

Dispense a cura dei docenti in preparazione della monografia "Wireless Access in Communication networks" Articoli scientifici di approfondimento selezionati dai docenti

Il corso prevede l’utilizzo di lezioni frontali che illustrano le tematiche del corso, combinando una trattazione approfondita degli aspetti analitici con esempio di utilizzo delle tecniche e dei protocolli studiati in reti wireless esistenti ed in fase di definizione. Alle lezioni che introducono ciascuna tematica si affiancano lezioni in cui la tematica stessa è analizzata nel contesto di uno o più problemi di analisi e dimensionamento di una rete wireless; la partecipazione attiva a tali lezioni da parte degli studenti è fortemente incoraggiata, in modo da permettere loro di verificare la propria comprensione degli argomenti affrontati nel corso. In base alle indicazioni fornite dall'Ateneo durante il semestre, le lezioni si tengono in presenza o a distanza su piattaforma Zoom al link https://uniroma1.zoom.us/j/88345130247?pwd=cTViNUtaZGtDTFdBR3FrcmVsMVBiUT09

La frequenza delle lezioni è facoltativa, ma fortemente raccomandata.

L'esame è costituito da una prova scritta, consistente in un progetto da sviluppare utilizzando gli strumenti di simulazione utilizzati nel corso (Matlab, Octave), e da una prova orale che verte sui contenuti delle lezioni e delle esercitazioni svolte in aula. Le due prove hanno stesso peso nel determinare la votazione finale.

BiBLIOGRAFIA Dimitri P. Bertsekas and Robert G. Gallager, "Data Networks," (2nd edition) Prentice Hall, 1992, ISBN 0132009161

Il corso prevede l’utilizzo di lezioni frontali che illustrano le tematiche del corso, combinando una trattazione approfondita degli aspetti analitici con esempio di utilizzo delle tecniche e dei protocolli studiati in reti wireless esistenti ed in fase di definizione. Alle lezioni che introducono ciascuna tematica si affiancano lezioni in cui la tematica stessa è analizzata nel contesto di uno o più problemi di analisi e dimensionamento di una rete wireless; la partecipazione attiva a tali lezioni da parte degli studenti è fortemente incoraggiata, in modo da permettere loro di verificare la propria comprensione degli argomenti affrontati nel corso.

Politiche di assegnazione della risorsa (es. le frequenze) - Suddivisione contro condivisione. Sistemi aperti contro sistemi chiusi - Coesistenza e cooperazione tra sistemi - Condivisione della risorsa in modo ortogonale, quasi-ortogonale e non-ortogonale. Sistema di comunicazione multi-utente (MU) - Tecniche di canalizzazione ortogonale nel tempo, nella frequenza, nello spazio di codice, nello spazio + sistemi a portante singola e multipla: TDMA, FDMA, CDMA, OFDMA + sistemi multi-antenna (MU-MIMO): SDMA + sistemi a portante impulsiva: DS-Impulse radio, TH-Impulse radio - Legame tra accesso e sincronizzazione - Architettura di comunicazione tradizionali FDD e TDD, vs. Full-Duplex - Modelli di Interferenza e analisi di prestazioni + Ipotesi “Standard Gaussian Approximation” + Modello basato sulla collisione di impulsi + Prestazioni teoriche: Capacità di canale per sistemi multi-utente - Gestione e cancellazione dell’interferenza - Tecniche di canalizzazione non ortogonale NOMA Il canale wireless - Richiami sulla caratterizzazione di canali wireless tempo-varianti e selettivi in frequenza: tempo di coerenza, banda di coerenza, mobilità e effetto Doppler - Modelli statistici del path loss e del fading nel canale wireless - Power delay profile - Acquisizione e gestione dell’informazione del canale nel sistema di accesso - Channel based user selection - Canale multi-utente: coerenza spaziale Modelli statistici per i sistemi di accesso - Processi di nascita e morte + Processo di pura nascita + Processo di pura morte + Processo di Poisson a tasso fisso e variabile + Caratteristiche del processo di Poisson: momenti del primo e del secondo ordine, distribuzione dei tempi di interarrivo - Processi e catene di Markov + Definizione e caratteristiche di un processo di Markov + Definizione e caratteristiche di una catena di Markov + Analisi e descrizione di una catena di Markov: probabilità di stato, probabilità di transizione di stato, diagrammi di transizione di stato + Catene di Markov omogenee e stazionarie + Catene di Markov periodiche/aperiodiche, ricorrenti nulle, ricorrenti non nulle, ergodiche -- Teoria delle code + Definizione di sistema a coda + Classificazione dei sistemi a coda + Probabilità di stato steady state e condizioni per la loro esistenza + Esempi di sistemi a coda: M/M/1, M/M/1/k Allocazione di risorse - Accesso aleatorio + ALOHA, slotted-ALOHA e sua stabilizzazione, effetto cattura, CSMA, terminale nascosto e esposto, Hand-shaking, MACA - Accesso regolamentato (scheduling) + Polling centralizzato e distribuito Determinazione del tempo medio nel sistema ed in coda Numero medio di pacchetti nel sistema e in coda Impatto delle statistiche dei tempi di servizio e di interarrivo sulle prestazioni del sistema Gestione della risorsa in sistemi aperti: Coesistenza e reti cognitive - Spectrum sensing individuale e cooperativo - Pilot channel e comunicazioni inter-sistema - Routing cognitivo - Applicazione di tecniche di intelligenza artificiale e machine learning alla classificazione di emissioni radio Standard MAC per reti wireless: IEEE 802.11, IEEE 802.15.1, 802.15.3, 802.15.4, 3GPP (4G,5G,6G)

Fondamenti di teoria dei segnali, elaborazione numerica dei segnali, e teoria delle comunicazioni

Dispense a cura dei docenti in preparazione della monografia "Wireless Access in Communication networks" Articoli scientifici di approfondimento selezionati dai docenti

La frequenza è facoltativa, ma fortemente raccomandata.

L'esame è costituito da una prova scritta, consistente in un progetto da sviluppare utilizzando gli strumenti di simulazione utilizzati nel corso (Matlab, Octave), e da una prova orale che verte sui contenuti delle lezioni e delle esercitazioni svolte in aula. Le due prove hanno stesso peso nel determinare la votazione finale.

Il corso prevede l’utilizzo di lezioni frontali che illustrano le tematiche del corso, combinando una trattazione approfondita degli aspetti analitici con esempio di utilizzo delle tecniche e dei protocolli studiati in reti wireless esistenti ed in fase di definizione. Alle lezioni che introducono ciascuna tematica si affiancano lezioni in cui la tematica stessa è analizzata nel contesto di uno o più problemi di analisi e dimensionamento di una rete wireless; la partecipazione attiva a tali lezioni da parte degli studenti è fortemente incoraggiata, in modo da permettere loro di verificare la propria comprensione degli argomenti affrontati nel corso.