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Radiocommunication systems

Date post:30-Dec-2015
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Radiocommunication systems. CONCETTI FONDAMENTALI. Prof. C. Regazzoni. Dep.t of Naval, Electrical, Electronic and Telecommunications Engineering (DITEN). RIFERIMENTI BIBLIOGRAFICI. - PowerPoint PPT Presentation
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  • *RADIOCOMMUNICATION SYSTEMSCONCETTIFONDAMENTALIProf. C. RegazzoniDep.t of Naval, Electrical, Electronic and Telecommunications Engineering (DITEN)

  • *RIFERIMENTI BIBLIOGRAFICI[1]A. Bernardini, Sistemi di Telecomunicazione - Lezioni, Capitolo 1, Edizioni Ingegneria 2000, Roma: 1996, disponibile nellufficio del prof. Regazzoni.[2]G. Calhoun, Wireless Access and the Telephone Network, Capitoli 1 e 2, Artech House, Boston: 1992, disponibile in biblioteca (II polo); [3]A.S. Tanenbaum, Computer Networks, (Terza Edizione) Capitolo 1, Prentice-Hall, New York: 1993, disponibile in biblioteca (II polo);[4]J.G. Proakis, Communication Systems (Terza Edizione), McGraw-Hill, New York: 1995, disponibile nellufficio del prof. Regazzoni.

  • *CONTENUTIDefinizione di Sistema di TelecomunicazionePrincipali Metodi di Accesso Multiplo

  • *1.DEFINIZIONE DI SISTEMA DI TELECOMUNICAZIONE1.1 DEFINIZIONE DI SISTEMA DI TELECOMUNICAZIONE PUNTO-PUNTOUn sistema di telecomunicazione punto-punto costituito da: un unico trasmettitore; da uno o pi ripetitori intermedi, collocati ai capi di una o pi tratte, le quali complessivamente costituiscono il canale; da un unico ricevitore.Ad ogni tratta vengono associati uno o pi mezzi fisici di propagazione del segnale (cavo coassiale, cavo telefonico, fibra ottica, etere, linee ad alta tensione per la distribuzione dellenergia elettrica ecc.).

  • *1.2 DEFINIZIONE DI SISTEMA DI TELECOMUNICAZIONE MULTI-UTENTEUn sistema di telecomunicazione multi-utente costituito da: un insieme di uno o pi trasmettitori iniziali; da uno o pi ripetitori, collocati ai capi di una o pi tratte, le quali complessivamente costituiscono il canale; da uno o pi ricevitori. Nel caso di un sistema di telecomunicazione punto-punto, il canale una risorsa dedicata al collegamento tra lunico trasmettitore e lunico ricevitore presenti nel sistema; Nel caso di un sistema di telecomunicazione multi-utente, il canale una risorsa condivisa tra i diversi trasmettitori e/o ricevitori presenti nel sistema. 1.DEFINIZIONE DI SISTEMA DI TELECOMUNICAZIONE

  • *1.3 ESEMPI DI SISTEMA DI COMUNICAZIONE PUNTO-PUNTO E MULTI-UTENTETrasmettitoreCanaleRicevitoreSistema di comunicazione punto-puntoSistema di comunicazione multi-utente (a una via)Trasmettitore 1CanaleTrasmettitore 2Trasmettitore KRicevitore 1Ricevitore 2Ricevitore K1.DEFINIZIONE DI SISTEMA DI TELECOMUNICAZIONE

  • *1.3.1 ESEMPIO DI SISTEMA DI COMUNICAZIONE PUNTO-MULTI-UTENTE A DUE VIETrasmettitore 1CanaleRicevitore 1UTENTE 1Ricevitore 2Trasmettitore 2UTENTE 2E la configurazione pi generale di un sistema di comunicazione;Al concetto di trasmettitore e ricevitore sostituito il concetto di utente, il quale in grado sia di trasmettere, che di ricevere dati (es. modem).1.DEFINIZIONE DI SISTEMA DI TELECOMUNICAZIONE

  • *1.4 DEFINIZIONE DI RETE DI TELECOMUNICAZIONE E DI ACCESSOUna rete di telecomunicazione comprende tutti gli elementi (tratte, ripetitori, ecc...) di un sistema di telecomunicazione condivisi da pi utenti durante il processo di telecomunicazione;Laccesso il metodo con cui gli utenti residenziali si connettono alla rete.Poich gli utenti residenziali sono i nodi terminali della rete, essi condividono il tratto finale della rete, in pratica quello che penetra allinterno delle abitazioni. Questo tratto detto ultimo miglio di rete ed generalmente condiviso da un elevato numero di utenti che desiderano connettersi.1.DEFINIZIONE DI SISTEMA DI TELECOMUNICAZIONE

  • *2. PRINCIPALI METODI DI ACCESSO MULTIPLO2.1 IL CONCETTO DI ACCESSO MULTIPLOAttualmente i sistemi di telecomunicazione sono per lo pi caratterizzati dallaccesso multiplo al canale di trasmissione. Solo i sistemi pi vecchi prevedevano laccesso singolo; Laccesso singolo impone un vincolo pesante: un utente che trasmette interdice laccesso al canale a tutti gli altri utenti, finch non ha terminato il suo messaggio. Inoltre i messaggi trasmessi vengono ascoltati anche da utenti non interessati alla loro ricezione (broadcast). Questo vecchio sistema usato tuttora dai radiotaxi e dalla polizia;Laccesso multiplo basato, invece, su politiche di condivisione del canale di trasmissione. In realt non viene condiviso fisicamente il mezzo di trasmissione (ci possibile solo usando il CDMA puro). La condivisione avviene in senso lato, con modalit trasparenti per gli utenti i quali vedono effettivamente una trasmissione simultanea dei loro messaggi.

  • *2.2 MIGLIORAMENTI INTRODOTTI DALLACCESSO MULTIPLO RISPETTO ALLACCESSO SINGOLO I sistemi ad accesso multiplo sono progettati per consentire la trasmissione simultanea (in senso lato, vedi slide precedente) ad un numero ragionevole di utenti;I sistemi ad accesso multiplo consentono una comunicazione privata tra utente ed utente (non ascoltata da utenti non interessati). In pratica viene assegnato un circuito virtuale tra due utenti privati che si connettono;I circuiti virtuali sono tronchi, nel senso che non c un pre-assegnamento di alcun circuito ad alcun utente. Ogni utente pu ottenere laccesso a qualsiasi circuito e pu usare differenti circuiti per differenti chiamate;I circuiti virtuali sono generalmente demand assignment, cio attribuiti agli utenti con la filosofia del primo venuto-primo servito.2. PRINCIPALI METODI DI ACCESSO MULTIPLO

  • *I principali metodi di accesso multiplo che consentono ai diversi utenti di gestire la condivisione del canale di trasmissione sono i seguenti:Accesso multiplo a DIVISIONE DI FREQUENZA (FDMA - Frequency Division Multiple Access);Accesso multiplo a DIVISIONE DI TEMPO (TDMA - Time Division Multiple Access);Accesso multiplo a DIVISIONE DI CODICE (CDMA - Code Division Multiple Access);Esistono anche metodi ibridi, che sfruttano la combinazione di due o anche di tutte e tre le tecniche sopra menzionate (un esempio il GSM che utilizza un metodo di accesso multiplo che un ibrido tra TDMA/FDMA).2.3 PRINCIPALI METODI DI ACCESSO MULTIPLO2. PRINCIPALI METODI DI ACCESSO MULTIPLO

  • *2.4 ACCESSO MULTIPLO A DIVISIONE DI FREQUENZA (FDMA)E storicamente il primo metodo di accesso multiplo. E usato soprattutto nelle trasmissioni analogiche (tuttora impiegato nella trasmissione analogica del segnale radio e TV), ma trova anche limitate applicazioni nelle trasmissioni digitali;Il metodo FDMA si basa su un concetto molto semplice: lo spettro totale disponibile viene suddiviso in un gran numero di canali separati. Ogni canale in grado di supportare un circuito virtuale; Ogni utente pu accedere ad ognuno di questi canali, dietro la supervisione di un controller del sistema;2. PRINCIPALI METODI DI ACCESSO MULTIPLO

  • *2.4.1 ESEMPIO DI ARCHITETTURA FDMA PER LA TRASMISSIONE DEL SEGNALE VOCALE2. PRINCIPALI METODI DI ACCESSO MULTIPLO

  • *2.4.2 CARATTERISTICHE PECULIARI DI UN SISTEMA FDMA PER LA TRASMISSIONE DIGITALEAgilit in frequenza: ogni utente deve essere in grado di sintonizzarsi automaticamente su una qualsiasi dei canali disponibili, dietro la supervisione del controller del sistema, in modo da evitare collisioni;Trasmissione continua: Un sistema FDMA trasmette in continuit fino a che il messaggio non ultimato;Trasmissione e ricezione simultanea: Un sistema FDMA deve trasmettere e ricevere simultaneamente. Ci comporta la necessit una circuiteria di duplexer installata sia a livello di terminale che di stazione-base; Bassa ridondanza nellinformazione trasmessa: la trasmissione digitale multi-utente con modalit FDMA richiede pochi bit di header nel messaggio trasmesso, poich il controller deve effettuare poche e semplici operazioni (non deve effettuare recuperi di sincronismo come, ad esempio, avviene nel TDMA)2. PRINCIPALI METODI DI ACCESSO MULTIPLO

  • *2.4.2 CARATTERISTICHE PECULIARI DI UN SISTEMA FDMA PER LA TRASMISSIONE DIGITALE (CONTINUAZIONE)Elevato costo delle infrastrutture hardware: tale costo dovuto alla necessit di di garantire un singolo canale per ogni portante. Quindi, per ognuno dei canali necessario avere un sistema separato di trasmissione e ricezione a livello di stazione-base;Vulnerabilit nei confronti dellinterferenza di co-channel: per conseguire la massima efficienza spettrale, necessario che la larghezza di banda dei singoli canali sia il pi possibile ridotta. Canali di dimensione ridotta sono maggiormente vulnerabili rispetto allinterferenza di co-channel;Complessit delloperazione di hand-off: poich la trasmissione FDMA continua, unoperazione di hand-off (cio far passare un utente da un circuito ad un altro durante la trasmissione di un messaggio) assai difficile senza interrompere brevemente la comunicazione. Uninterruzione del servizio pu essere fatale nelle operazioni di trasmissione-dati digitale.2. PRINCIPALI METODI DI ACCESSO MULTIPLO

  • *2.4.2 CARATTERISTICHE PECULIARI DI UN SISTEMA FDMA PER LA TRASMISSIONE DIGITALE (CONTINUAZIONE)Mancanza di flessibilit dellhardware nei confronti delle nuove tecnologie: il maggiore problema delle architetture FDMA , oltre al costo dellhardware, limpossibilit di adattamento dellhardware medesimo nei confronti dellevoluzione tecnologica (per effettuare degli upgrade necessario sostituire tutto lhardware in blocco);Mancanza di flessibilit nei confronti dei nuovi servizi: i sistemi FDMA digitali consentono di trasmettere ad un bit-rate piuttosto modesto (sono ottimizzati per i servizi di trasmissione vocale). Soluzioni teoricamente possibili, come quella di affasciare insieme un certo numero di canali FDMA per trasmettere a pi alto rate, sono assolutamente da scartare per leccessiva complessit richiesta ai terminali.CONCLUSIONEFDMA non una tecnologia adatta ai i requisiti imposti dalla nuove tecniche di trasmissione digitale2. PRINCIPALI METODI DI ACCESSO MULTIPLO

  • *2.5 ACCESSO MULTIPLO A DIVISIONE DI TEMPO (TDMA)Laccesso multiplo a divisione di tempo si basa sul concetto

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