Terminali Mobili di
Telecomunicazione:
Standard, architetture, tecnologie
Sommario
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Telefonia mobile
Blue tooth
Architetture
Chip set commerciali
Metodi di accesso
• Duplexing
– Frequency Division Duplexing (FDD)
– Time Division Duplexing (TDD)
• Multiplazione
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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
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
Sistemi Cellulari
• Divisione in celle
– CLUSTER
• Problemi tipici
– Handoff
– Interferenze co-canale
• Tecniche per aumentare la
capacità
– cell splitting
– cell sectoring
– zone microcell
STANDARD Analogici
• Advanced Mobile Phone System (AMPS)
• Ext.Tot. Acc. Comm. System (ETACS)
– FM analogica, fD = 10 KHz, B=25 KHz, Bm=5
KHz
– Forward link (down link) 935-960 MHz
– Reverse link (up link) 890-915 MHz
Global System for Mobile
GSM
• Sistema di 2a Generazione (2G) che segue la filosofia
ISDN (Integrated Service Digital Network
• Servizi forniti
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Telefonia
Emergenze
Trasmissione dati (con bit rate da 300 a 9600 bps)
Servizi ISDN: SMS (160 / 7 bit ASCII); Cell Broadcast (avvisi
traffico, previsioni del tempo ecc.)
• Peculiarità:
– Subscriber Identify Number (SIM), SIM+ID=attivazione
– Crittografia
Interfaccia radio
• GSM
– uplink 890-915 / down link 935-960 MHz
• DCS1800
– uplink 1710-1785 / down link 1805-1880 MHz
• PCS
– uplink 1850-1910 / down link 1930-1990 MHz
GSM/DCS1800/PCS
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Frequency Division Duplex
FDMA/TDMA
Banda 200 kHz suddivisa tra 8 utenti TDMA
Absolute Radio Frequency Channel Number (ARFCN)
Canale fisico = ARFCN + numero di time slot
Frame= 8 TS + preambolo ecc. durata 4.6 ms
51 frame formano una multiframe
51 multiframe formano una superframe
2048 superframe formano una hyperframe che è costituita
da 2715647 frame identificate da un Frame Number: serve
a individuare il tipo di informazioni trasmesso nella frame
GSM:Banda base
Bit rate totale = 270.833 Kbps (Tb=3.692 ms)
Bit rate per utente = 270.833/8=33,854 Kbps
Bit rate dati = 24,7 Kbps
Bit rate vocoder = 13.4 Kbps
Ogni TS contiene 156.25 Tb e dura 576.9 ms
Ogni frame contiene 8 TS e dura 4.615 ms
Interleaving: 456 bit suddivisi in blocchi da 57 bit
trasmessi su 8 frame diversi
• Crittografia: chiave cambiata ad ogni chiamata
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Universal Mobile Telecommunication System
UMTS
• Fino a 2 Mbps
• Accesso
– canali asimmetrici: CDMA(1.228 Mcps)
• down stream (forward link) 1900-1920MHz
• up stream (reverse link) 2010-2025 ss
– canali simmetrici W-CDMA (3.84 Mcps)
• down link 2110-2170 MHz
• up link 1920-1980 MHz
• UMTS Subscriber Identity Module (USIM)
– Dati personali, firma elettronica, imponte digitali, dati biometrici
– Funzioni analoghe a carta di credito
Bluetooth
• Connessione di periferiche senza cavo
– in modo affidabile
– sicuro
– a basso costo
– ad alta compatibilità
• Applicazioni
– telefonia cellulare
– video e foto-camere
– PC e periferiche
– palmari
– riproduttori audio (es. lettori MP3)
Generalità
• Nasce alla Ericsson nel 1994 come
– accessorio per cellulare di tipo
• low cost/low power/ short range
• Special Interest Group
• Specifiche pubblicate nel 1998
• Realizza le Personal Area Network (PAN)
Physical layer
• Banda ISM (2.402-2.480 GHz)
• Larghezza di canale = 1 MHz (79 canali)
• Modulazione GFSK
– BT= 0.5= 500 KHz x 1 ms
– indice di modulazione (2 Df Tb= 0.28-0.35)
Df = 140/175 KHz
• Pout 3 classi
– Classe 1 (100 mW); Classe 2 (2.5 mW); Classe 3 (1
mW), controllo continuo della potenza
• Accesso al canale = FH slow (1 salto ogni 1/3/5 Time Slot)
• TS = 625 ms
Making the Data Network Go
Mobile
Cellular Systems
PAN
Wireless LAN
Bluetooth
IEEE.802.11,
HiperLAN/2
Personal Area
Local Area
GSM, TDMA, CDMA
GPRS, EDGE
W-CDMA, 3G
Wide Area
Architetture e tecnologie per
terminali wireless
(Tecnologie e Chipset Commerciali)
Terminale multichip
Panoramica di chipset commerciali
• Architettura supereterodina
• Architettura Low-IF
Architettura Supereterodina
Architettura Low-IF
Progetto di un front-end per
cellulari GSM Dual-Band
• Specifiche
– Cifra di rumore complessiva: NFTOT  10dB
– Guadagno complessivo in ricezione: GMAX  80dB, GMIN  30dB
– Punto di compressione a 1dB: CPI1dB  -20dBm
– Intercetta del terzo ordine: IP3I  -15dBm
– Reiezione immagine: IR  30dB
– Attenuazione canali adiacenti:   15dB @ Df=200kHz
– Potenza di trasmissione: PMAX  30dBm (EGSM), PMAX  28dBm (DCS)
– Livello delle armoniche in uscita: 2f0 , 3f0  -50dBc
– Densità rumore fuori banda: NOISE  -100dBc/Hz @ Df  400kHz
Dispositivi utilizzati
per il progetto
• Chipset
• Altri dispositivi
– Tranceiver
– Antenna
UAA3535HL
LDA42D
– Power Amplifier
CGY2014TT
– PA Controller
PCF5078
– Diplexer/
Switchplexer
LMC36-07A0505A
– Filtro Rx
SAF942.5T1842.5ML80T
– VCO
MQE921-1840
MQE9PD-897
MQE9PF-1747
– Accoppiatori
direzionali
LDC15D190A0008
– Isolatori
CE073R897DCB
CE0521R74DC
– Balun
LDB20C500A0900
LDB15C101A1800
LDB15C500A1900
– TCXO
TC2268FN13000
Schema a blocchi del progetto