Modulo TLC:TRASMISSIONI Accesso multiplo

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1 Accesso A multiplo

2 2 Modalità di trasmissione (1/3) Ad una via (unidirezionale): dalla sorgente S verso la destinazione S A due vie (bidirezionale): tra 2 terminali T1, T2 T1 T2

3 3 Modalità di di trasmissione bidirezionale (uplexing) (2/3) (2/3) uplexing a divisione di frequenza (F: Frequency ivision uplexing) T1 --> T2 T2 -->T1 T1 f1 f2 T2 f1 B1 f2 B2 Frequenza (Hz) uplexing a divisione di tempo (T: Time ivision uplexing) T1 T2 T1 --> T2 T2 --> T1 T1 --> T2 T2 --> T1 Tempo (sec) uplexing a divisione di spazio T1 Collegamento 1 Collegamento 2 T2

4 4 Modalità di di trasmissione tra sorgente e destinazioni (3/3) (3/3) Unicast: da una sorgente S verso una sola destinazione (es. telefono) S Broadcast: da una sorgente verso tutte le destinazioni (es. radio, televisione in chiaro ) S Multicast: da una sorgente verso solo alcune destinazioni (es. televisione criptata, video-conferenza) S

5 5 Il problema dell accesso multiplo Più sorgenti (almeno 2) che trasmettono verso le destinazioni (almeno una) tramite lo stesso mezzo trasmissivo 1 S1 2 S2 3 S3 Mezzo trasmissivo (cavo, fibra, aria ) 5 4 La trasmissione da parte delle sorgenti deve essere disciplinata attraverso regole di accesso al mezzo per evitare fenomeni di interferenza tra messaggi generati da sorgenti diverse collisioni

6 6 Accesso multiplo a divisione di frequenza (1/2) FMA, Frequency ivision Multiple Access: Le varie sorgenti trasmettono contemporaneamente nel tempo ma impiegano bande di frequenza diverse, separate da bande di guardia Bg T1 T2 T3 f1 B1 f2 B2 Bg Ciascuna destinazione estrae il proprio segnale della sorgente desiderata tramite un filtraggio in banda Esempi: broadcasting radio e tv, con allocazione fissa della banda (multiplazione in frequenza) trasmissioni in HF, con allocazione dinamica della banda B3 f3 Frequenza (Hz)

7 7 Accesso multiplo a divisione di frequenza (2/2) Esempio: copertura cellulare (GSM, UMTS, ) con accesso multiplo f1, f2, f3 frequenze assegnate alla stazione base BS 1 f 1 f 3 BS 1 f 2 f4, f5 frequenze assegnate alla stazione base BS 2 f 5 BS 2 f 4

8 8 Accesso multiplo a divisione di tempo TMA, Time ivision Multiple Access: Le sorgenti trasmettono sulla stessa banda di frequenza ma in intervalli di tempo diversi, alternati e separati da intervalli di guardia T g Trama Tg timeslot efinizione di una trama ( frame ): ciascuna destinazione estrae il proprio segnale generato dalla sorgente desiderata sulla base del sincronismo della trama Esempi: trasmissioni dati su fibra ottica, con allocazione fissa o dinamica degli intervalli ( timeslot ) Assegnazione timeslot per collegamenti GSM Tempo (sec)

9 ato A=±1 (CMA) Accesso Multiplo a ivisione di Codice (1/5) 9 Utente A T b t ca () t Utente B Codice A: ato B= ± 1 T b t cb () t Codice B: T c T b T c t t sa () t sb () t ca () t integratore r A () t T c T b dt Codice A: t AT b 1-1 ecisore A Trasmettitori ( Spreaders ) T b Canale Ricevitore per l utente A ( espreader )

10 CMA-Parametri di sistema (2/5) Ciascun utente ( A o B ) genera forme d onda binarie che assumono i valori ± 1. Ciascuna forma d onda elementare è di durata Tb detto periodo di bit Ciascun utente moltiplica ciascun suo singolo dato da trasmettere per un segnale di codice (ca(t) o cb(t))di durata complessiva Tb e costituito da SF>1 forme d onda binarie elementari, ciascuna delle quali è di durata TC (periodo di chip). Il rapporto Tb SF= >1 TC è detto spreading factor (fattore di allargamento) del sistema e rappresenta il numero di chips contenuti in un periodo di bit Tb. Il segnale CMA sa(t) trasmesso dall utente A durante un periodo di bit è quindi pari a: sa(t)=aca(t), t Tb, dove A= ± 1 è il bit di messaggio trasmesso dall utente A. 1

11 CMA-Forme d onda dei segnali (3/5) A(t) (segnale digitale dell utente A) -1 Tb 2Tb t CA(t) (segnale di codice A) +1-1 Tb 2Tb t TC +1 SA(t) A(t)CA(t) (segnale CMA di A) -1 Tb 2Tb t

12 CMA-Prestazioni del sistema (4/5) 12 La Banda occupata dal segnale CMA generato da ciascuno degli utenti ( A o B ) è SF volte la banda fm del corrispondente segnale binario prima della moltiplicazione per il segnale di codice, ossia abbiamo che BCMA=SF x fm (allargamento di banda del segnale A) Quindi, il CMA è un formato di segnale a Banda LARGA. In assenza di rumore di canale e sotto l assunzione (fondamentale) che i due segnali di codice soddisfino alla seguente condizione di ortogonalità: T (condizione di ortogonalità tra i segnali di codice) All uscita dell integratore di ricezione è sempre ricostruibile senza errore il valore 1del bit di messaggio A realmente trasmesso dall utente A. Infatti dalla figura precedente abbiamo che: B T C B A (t)c (t) B dt ra(t)= C = A +B = A()[ t SA() t + SB()] t dt C (t)dt C A(t)C B(t)dt T B se A=+1 1dt +T =A TBA B, -T B, se A=-1 T B 2 A T B

13 CMA-Prestazioni del sistema (5/5) In assenza di rumore di canale e sotto l assunzione (fondamentale) che i due segnali di codice soddisfino alla seguente condizione di ortogonalità: 13 T b CA B (t)c (t) dt (condizione di ortogonalità tra i segnali di codice) All uscita dell integratore di ricezione è sempre ricostruibile senza errore il valore 1del bit di messaggio A realmente trasmesso dall utente A. Infatti dalla figura precedente abbiamo che: T b ra(t)= C ()[ t S () t + S ()] t dt = A +B = b C (t)c (t)dt A A B T 2 A C (t)dt T b A B =A T b 1dt TbA +T -T b, b, se A=+1 se A=-1

14 14 Accesso Multiplo di tipo Ibrido frequenza codice banda codice #1 codice #2 codice #K slot tempo frequenza tempo Accesso ibrido TMA/FMA (es. GSM) Accesso ibrido TMA/FMA/CMA

15 15 Universal Mobile Telecommunication System (UMTS) (1/2) UMTS è il sistema mobile cellulare di terza generazione (3G) TACS viene considerato 1G, GSM è 2G, GPRS è 2,5G; UMTS impiega la tecnica di accesso CMA e propone servizi: 1. voce ad alta qualità 2. applicazioni multimediali a larga banda: dati, immagini fisse, video videofonino! 3. accesso alla rete Internet (più veloce del GSM-WAP e del GPRS)

16 16 Servizi supportati dall UMTS (2/2) Application Server 2) Internet WWW Browsing Video Telephone Giochi 3) Video conference Applicazioni ad alta qualità Standard ISN Internet Rete UMTS 1) Voce 8 kbps Codec Chiamata vocali tra terminali UMTS e GSM Rete telefonica 4) Wireless Post Card and Electronic Business Card