Principi Fondamentali delle Telecomunicazioni: Segnali, Canali e Rumore

Introduzione ai Sistemi di Telecomunicazione

Tipicamente, un messaggio prodotto da una sorgente è di tipo elettrico e necessita di un dispositivo chiamato **trasduttore di ingresso** per essere convertito in un segnale elettrico. Questa quantità varia nel tempo, rappresentando il messaggio sotto forma di elettricità. All'altra estremità, un altro trasduttore converte il segnale in uscita nella destinazione originaria. Un **microfono** e un **altoparlante** sono esempi di trasduttori di ingresso e di uscita, rispettivamente, nel caso di segnalazioni analogiche.

Il **trasmettitore** immette il messaggio nel canale sotto forma di un segnale trasmesso. Possono essere eseguite varie operazioni di elaborazione del segnale per una trasmissione efficiente.

La **modulazione** è una delle operazioni più comuni, in cui il segnale trasmesso viene adattato alle proprietà del canale attraverso l'uso di un'**onda portante**.

Il **canale di trasmissione** o **mezzo** è il collegamento elettrico tra il trasmettitore e il ricevitore. Può essere una coppia di conduttori, cavi coassiali, onde radio, fibra ottica, ecc.

Il **ricevitore** estrae il segnale desiderato dal canale e lo consegna al trasduttore.

Nel percorso di trasmissione del segnale si verificano alcuni **effetti indesiderati**, che appaiono come alterazioni nella forma del segnale. Queste contaminazioni vengono introdotte in tutto il sistema, ma di solito ci si riferisce al canale, considerando il trasmettitore e il ricevitore come ideali. Queste contaminazioni sono principalmente l'**attenuazione** e il **rumore** (tra gli altri).

La Frequenza nelle Telecomunicazioni

La **frequenza** è una quantità oggettiva e misurabile, riferita alle forme d'onda periodiche.

La sua unità di misura è l'**hertz (Hz)**. Per esprimere una frequenza ci si riferisce ai cicli al secondo. Così, una frequenza di 1 Hertz significa che il ciclo è di 1 secondo.

Che cos'è la Larghezza di Banda?

Associato ai segnali elettromagnetici esiste un termine chiamato **spettro delle frequenze**, che è semplicemente un intervallo di frequenze, senza specificare i limiti inferiore e superiore. La **larghezza di banda** di un segnale è lo spazio che occupa all'interno della gamma di frequenza (frequenza più alta - frequenza più bassa). Il suo valore è strettamente legato alla quantità di informazioni che esso contiene. Ciò significa che maggiore è la quantità di informazioni, maggiore è la larghezza di banda, rendendola uno degli aspetti più importanti da considerare nei sistemi di telecomunicazioni. Nel contesto dei dati, la larghezza di banda è definita dalla capacità di un circuito o canale di trasportare informazioni (**bit/secondo**).

Segnali Analogici e Digitali

Segnale analogico: è un tipo di segnale in cui le informazioni sono codificate nelle variazioni di ampiezza e frequenza, e può essere gestito in modo continuo o periodico. È chiaro che questi segnali sono dominanti nei sistemi di telecomunicazione analogici.

Segnale digitale: sono segnali in cui l'informazione è codificata tra due livelli di tensione fissi, chiamati anche **livelli logici**. Sono fondamentalmente **treni di impulsi**, caratteristica distintiva dei sistemi digitali.

Il Rumore nelle Telecomunicazioni

In senso lato, il **rumore** è qualsiasi segnale indesiderato che viene aggiunto al segnale trasmesso. Può derivare da:

• Rumore termico (casuale): rumore introdotto nei componenti elettronici o dall'ambiente.
• Rumore impulsivo: causato, per esempio, dal funzionamento dei dispositivi elettromeccanici (ad esempio, relè).
• Crosstalk (Diafonia): segnale che attraversa un altro circuito.
• Alcuni tipi di **distorsione** insiti nelle tecniche di trasmissione digitale.