Sistemi Mobili di Telecomunicazione

(Generalità)

Sommario

• I Parte: aspetti generali– Gamme di frequenza– Tecniche di modulazione– Metodi di accesso al canale– Applicazioni basate su terminali wireless– Standard

• 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

• III Parte: stato dell’arte e trend– 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 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

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)

Modulazioni

Modulazioni numeriche: perchè

Tradeoff

Modulazione I Q

Modulatore I Q

Demodulatore I Q

QPSKQuadrature Phase Shift Keying

BPSK 8PSK

FSKFrequency Shift Keying

QAMQuadrature Amplitude Modulation

Efficienza spettrale teorica

Effetto della banda finita

Sistema Numerico di Telecomunicazione

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)

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

• 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

• 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)

• 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

DS FHImplementazione Facile ComplicataTempo di aggancio Minore MaggioreRaggio di azioneindoor

Minore Maggiore

Consumo 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”