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1 UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI UDINE DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA ELETTRICA, GESTIONALE E MECCANICA UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI UDINE DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA ELETTRICA, GESTIONALE E MECCANICA Dispensa del Corso Comunicazioni Wireless Andrea Tonello 9 Gennaio 2006 a.a A. Tonello

2 Questa dispensa raccoglie le note delle lezioni svolte per il corso Comunicazioni Wireless, a.a , della Laurea in Ingegneria Elettronica, presso il Dipartimento di Ingegneria Elettrica Gestionale e Meccanica dell Universita` di Udine.

3 Parte 0 Introduzione Corso Comunicazioni Wireless Dipartimento di Ingegneria Elettrica Gestionale e Meccanica - Università di Udine A. Tonello a.a

4 Sistemi Wireless Sistemi Radio Terrestri Sistemi Radio Satellitari Sistemi Ottici free space optical. Comm. trasmissione senza fili copertura semplicita` ed economia di installazione mobilita`

5 Sistemi Wireless Terrestri mobilita` Radio mobili Wireless LAN/MAN/PAN Radio Broadcast Video Broadcast Fied Wireless Access Ponti Radio data rate

6 Sistemi Cellulari : Copertura e Mobilita` - Multi utente - Alta copertura * - Alta mobilita` - Riuso frequenze - Handoff tra due SRB - Roaming tra due operatori : SRB, stazione radio base * : SRM, stazione radio mobile

7 Riuso Frequenze Consente di ri-utilizzare le frequenze e massimizzare lo sfruttamento dello spettro disponibile Possibile grazie all attenuazione dei segnali con la distanza!

8 Condivisione dello Spettro: Accesso Multiplo TDMA : Time Division Multiple Access User 1 User 2 User 3 FDMA : Frequency Division Multiple Access time User 1 User 2 User 3 CDMA : Code Division Multiple Access frequency Code 1 Code 2

9 Modulazione sorgente Modulazione Analogica o Numerica

10 Evoluzione Sistemi Cellulari 2G - mobilità avanzata (roaming) - maggiori servizi (voce, dati) 1G - mobilità di base - servizi di base (voce) - incompatibilità 4G? - servizi avanzati - integrazione dei vari sistemi 3G - seamless roaming - servizi avanzati ad alta rate - accesso globale

11 Evoluzione Sistemi Cellulari 1G : Analogici (FM, FDMA, MHz) - RTMS, TACS, ETACS (Europa) - AMPS (Nord America) - JTACS, NTACS (Giappone) 2G : Digitali (TDMA - FDMA - CDMA, MHz, MHz) - GSM (Europa) - IS 54/136, IS 95 (Nord America) - PDC (Giappone) 3G : Digitali (CDMA, MHz) - UMTS (Europa) - CDMA 2000 (Nord America) ITU - IMT WCDMA (Giappone)

12 Data Rate 2 Mbit/s 384 kbit/s IMT 2000 GSM EDGE 144 kbit/s 10 kbit/s Evolved 2G: GSM GPRS, IS 95 B 2G: GSM, IS 95, IS-136, PDC High mobility / coverage

13 WLAN e WPAN WLAN: Wireless Local Area Networks WLAN 1G : fino a 2 Mb/s, banda 2.4 GHz - ETSI Hiperlan - IEEE b WLAN 2G : fino a 54 Mb/s, banda 5 GHz - ETSI Hiperlan II - IEEE a WPAN: Wireless Personal Area Networks WPAN 1G: fino a 1 Mb/s - IEEE Bluetooth WPAN 2G: > 10 Mb/s - IEEE UWB

14 Modello OSI: Protocolli Control Plane RRC User Plane L3 Network Control PDCP BMC Radio Link Control Logical channels L2 Link Media Access Control Physical Layer Transport channels L1 Physical RRC: radio resource control PDCP: packet data convergence protocol BMC: broadcast/multicast control

15 Rete GSM Um A BSS BTS NSS BTS BSC MSC/VLR GMSC PSTN, PSPDN, CSPDN ISDN, X.25 HLR/AuC/EIR BTS Um: BSS: BTS: BSC: radio interface base station system base transceiver station base station controller NSS: MSC: VLR: GMSC: HLR: Auc: EIR: network subsystem mobile switching center visitor location register gateway MSC home location register autentication register equipment identification register

16 Rete UMTS R99 Um A BSS CN Circuit Switched Domain BTS BSC MSC/VLR GMSC PSTN, PSPDN, CSPDN ISDN, X.25 Uu Gb HLR/AuC/EIR V A S C a m e l W a p U s a t UTRAN CN Packet Switched Domain BS RNC SGSN GGSN Data Ntwk Internet VAS: Camel: Wap: Usat: value added service platform customized application for MN enhanced logic wireless application protocol UMTS SIM application kit RNC: radio network controller GPRS: general packet radio service SGSN: serving GPRS support node GGSN: gateway GPRS support node

17 Trasmissione

18 Schema di Principio Trasmissione Codificatore Sorgente Codificatore Canale Modulatore Numerico BB Modulatore RF Amplificatore Lineare BP

19 Schema di Principio Ricezione Amplificatore LNA Demodulatore RF BP Demodulatore Numerico Decodificatore Canale Decodificatore Sorgente BB

20 Blocchi Fondamentali Cellulare Parte Radio Parte BB DSP/Asic Parte Controllo Microproc.

21 Aspetti Critici Parte Banda Passante Progetto Amplificatori: - Potenza - Linearita` - Bassa figura di Rumore - Consumo - Dimensioni e Costo Progetto Modulatore RF: - Filtri Analogici - Oscillatori di Precisione -DAC e ADC Progetto Antenne: - Impatto ambientale - Dimensione (critica se si adottano schiere di antenne)

22 Aspetti Critici Parte Banda Base Progetto Codifica di Canale e Modulazione: Efficienza Spettrale in Canali Wireless: - robustezza al rumore maggiore copertura - robustezza all inteferenza maggiore capacita` Complessita` computazionale Algoritmi digitali di elaborazione del segnale Stima di Canale Equalizzazione Tecniche di Cancellazione dell Interferenza Demodulazione Multiutente Progetto di Modulazione e Codici Sistemi ad Antenne Multiple

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