Sistemi Mobili di
Telecomunicazione
(Generalità)
Sommario
• I Parte: aspetti generali
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Gamme di frequenza
Tecniche di modulazione
Metodi di accesso al canale
Applicazioni basate su terminali wireless
Standard
• II Parte: tecnologie e architetture
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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
• III Parte: stato dell’arte e trend
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Rassegna di soluzioni commerciali
Problematiche aperte
Tendenze per il futuro
Conclusioni
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.
…….
• 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)
Bande di frequenza
BAND
ELF
AF
VLF
LF
MF
HF
Hz
30 - 300
300 - 3 k
3 k - 30 k
30 k - 300 k
300 k - 3 M
3 M - 30 M
BAND
VHF
UHF
SHF
EHF
Hz
30M-300M
300M - 3 G
3 G - 30 G
30 G - 300G
•Wavelength, l = c/f
Esempio di Applicazioni RF
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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)
Modulazioni
Modulazioni numeriche: perchè
Tradeoff
Modulazione I Q
Modulatore I Q
Demodulatore I Q
QPSK
Quadrature Phase Shift Keying
BPSK
8PSK
FSK
Frequency Shift Keying
QAM
Quadrature Amplitude Modulation
Efficienza spettrale teorica
Effetto della banda finita
Sistema Numerico di Telecomunicazione
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
raffronto
Glossario CDMA
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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)
Generazione e proprieta’ del
PN………..
Spreading and despreading
……continua
…….
Vantaggi Spread Spectrum
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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
Frequency Hopping (FHSS)
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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
Sistema frequency hopping
Confronto FH/DS
Implementazione
Tempo di aggancio
Raggio di azione
indoor
Consumo
DS
Facile
Minore
Minore
FH
Complicata
Maggiore
Maggiore
Minore
Maggiore
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”