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Sistemi Mobili di Telecomunicazione
(Generalità)
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Sommario
• I Parte: aspetti generali– Gamme di frequenza– Tecniche di modulazione– Metodi di accesso al canale– Applicazioni basate su terminali wireless– Standard
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• II Parte: tecnologie e architetture– Tecnologie al Silicio per terminali a basso costo– Architettura di un ricetrasmettitore integrato– Blocchi costituenti e loro funzioni– Limiti all’integrazione– Architetture a confronto– Componentistica discreta passiva
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• III Parte: stato dell’arte e trend– Rassegna di soluzioni commerciali– Problematiche aperte– Tendenze per il futuro– Conclusioni
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Terminali wireless
• Terminali in grado di stabilire un collegamento radio affidabile con altri terminali mobili e/o con terminali fissi per lo scambio di informazioni audio, video, …multimediali
• Caratteristiche: basso costo, basso consumo, ingombro e peso ridotti.
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…….
• Il collegamento puo’ essere simplex, half duplex, full duplex
• Il terminale può operare – solo in trasmissione (sensore per monitoraggio
ambientale)– solo in ricezione (pager, teledrin…)– In RX e in TX (Transceiver) (Telefonia
Cellulare)
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Bande di frequenza
BAND Hz ELF 30 - 300 AF 300 - 3 k VLF 3 k - 30 k LF 30 k - 300 k MF 300 k - 3 M HF 3 M - 30 M
BAND Hz VHF 30M-300M UHF 300M - 3 G SHF 3 G - 30 G EHF 30 G - 300G
•Wavelength, = c/f
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Esempio di Applicazioni RF
• Radiodiffusione AM (540 kHz-1600 kHz)• Radiodiffusione FM (88-108 MHz)• Televisione (VHF + UHF fino a 860 MHz)• Telefonia mobile 1G (circa 900 MHz)• Applicazioni non licenziate (433 MHz, 2.4 GHz,
5.8 GHz)• Ponti Radio (11 GHz)• Ultimo Miglio (40 GHz)
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Modulazioni
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Modulazioni numeriche: perchè
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Tradeoff
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Modulazione I Q
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Modulatore I Q
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Demodulatore I Q
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QPSKQuadrature Phase Shift Keying
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BPSK 8PSK
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FSKFrequency Shift Keying
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QAMQuadrature Amplitude Modulation
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Efficienza spettrale teorica
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Effetto della banda finita
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Sistema Numerico di Telecomunicazione
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Metodi di accesso
• Multiplazione– Frequency Division Multiple Access (FDMA)– Time Division Multiple Access (TDMA)– Frequency Hopped Multiple Access (FHMA)– Code Division Multiple Access (CDMA)– Space Division Multiple Access (SDMA)– Packet Radio
• Duplexing– Frequency Division Duplexing (FDD)– Time Division Duplexing (TDD)
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Tecniche di accesso: spettro espanso
• Spread spectrum– frequency hopping
• Nata durante la II guerra mondiale, implementata meccanicamente
– direct sequence• Anni 50 e 60 per uso militare
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raffronto
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Glossario CDMA
• PN: Pseudorandom Noise [ p(t) ]• LRS: Linear recursive sequence • Chip: bit period di LRS• Processing gain (chip bit rate/ signal bit rate)• Spreading: moltiplicazione in TX prima della
modulazione di s(t) per p(t)• Despreading: moltiplicazione in RX dopo la
demodulazione per p(t)
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Generazione e proprieta’ del PN………..
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Spreading and despreading
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……continua
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…….
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Vantaggi Spread Spectrum
• Sicurezza• Capacità illimitata (a discapito del SNR)• Immunità dagli effetti dei percorsi multipli• Soft hand-off• Bandwidth on demand• Condivisione banda con altri servizi
– utenti non autorizzati possono utilizzare la banda ISM con potenze limitate (<0 dBm) altrimenti devono usare SS
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Frequency Hopping (FHSS)
• Hop set=insieme di possibili frequenze di uso• Istantaneous bandwidth = B• Total hopping bandwidth = Wss• Hop duration (period) = Th• Processing gain = Wss/B• Possibilità di collisioni• Fast frequency hopping (più di un salto per bit)• Slow frequency hopping: uno o più bit per salto
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Sistema frequency hopping
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Confronto FH/DS
DS FHImplementazione Facile ComplicataTempo di aggancio Minore MaggioreRaggio di azioneindoor
Minore Maggiore
Consumo Minore Maggiore
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Packet Radio (PR)
• Risorse condivise• Pacchetti contenenti dati, indirizzo di partenza e di
arrivo ecc….• Messaggi di Acknowledgement (ACK/NACK)) • Probabilità di collisione tra pacchetti.• Ripetizione del messaggio in caso di NACK• Efficiente in caso di trasmissioni a “burst”