Progetto in inchiesta pubblica PROGETTO C

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1 N O R M A I T A L I A N A C E I 1 Data Scadenza Inchiesta C Data Pubblicazione Classificazione 106- Titolo Guida per la misura e per la valutazione dei campi elettromagnetici nell'intervallo di frequenza 10 khz GHz, con riferimento all'esposizione umana Appendice E: Misura del campo elettromagnetico da stazioni radio base per sistemi di comunicazione mobile (2G, 3G, 4G) Title CEI COMITATO ELETTROTECNICO ITALIANO AEIT FEDERAZIONE ITALIANA DI ELETTROTECNICA, ELETTRONICA, AUTOMAZIONE, INFORMATICA E TELECOMUNICAZIONI CNR CONSIGLIO NAZIONALE DELLE RICERCHE PROGETTO

2 Appendice E Misura del campo elettromagnetico da stazioni radio base per sistemi di comunicazione mobile (2G, 3G, 4G) 1 Introduzione La presente Appendice descrive le metodologie di misura dei campi elettromagnetici generati da stazioni radio base per le comunicazioni mobili, con particolare riferimento ai sistemi di seconda generazione (2G), ovvero GSM e DCS, di terza generazione (3G), ovvero UMTS e HSPA, e infine di quarta generazione (4G), ovvero LTE. Per quanto riguarda i sistemi 2G e 3G, il contenuto della presente appendice e coerente con quanto già riportato nella Guida , rispettivamente al Capitolo 7 (sistemi 2G) e nell Appendice H (sistemi 3G). 2 I sistemi di comunicazione mobile Nei sistemi di comunicazioni mobili, la stazione radio base (SRB) può essere definita come l insieme di apparati rice-trasmittenti atti ad irradiare il segnale in un'area delimitata, detta area di copertura, tramite opportuni elementi che effettuano la conversione tra le onde elettromagnetiche trasmesse o ricevute, e le tensioni e correnti a radiofrequenza guidate in una linea di trasmissione ad essi collegati: le antenne. Sono proprio le caratteristiche radioelettriche di questi elementi radianti, la potenza immessa in antenna e il diagramma di radiazione della stessa che influenzano la distribuzione del campo elettromagnetico nello spazio circostante il sistema radiante. Per quanto riguarda il primo punto, la potenza realmente immessa in antenna dagli apparati non è mai quella massima: essa varia nel tempo in relazione alle richieste di connettività da parte degli utenti (il traffico) e grazie ad alcune funzionalità di rete (ad esempio il power control e la discontinuous transmission o DTX nelle connessioni vocali del GSM e dell UMTS) che consentono di minimizzare le emissioni elettromagnetiche. Per ciò che concerne il diagramma di radiazione, le antenne tipicamente installate sulle SRB differiscono secondo il tipo di utilizzazione. Le antenne delle macrocelle sono, generalmente, antenne a schiera, costituite da una serie di elementi radianti disposti verticalmente e a distanza uguale l uno dall altro: tipicamente per ridurre l impatto visivo si utilizzano antenne in grado di trasmettere su due polarizzazioni ortogonali tra loro. Le antenne più diffuse presentano diagrammi di irradiazione direttivi su entrambi i piani orizzontale e verticale, la direttività dell antenna è ottenuta agendo opportunamente, in fase di progetto, sul fattore di schiera e sulla forma del radiatore elementare. Per le antenne non omnidirezionali, si usa, nella parte posteriore dell antenna e lungo il suo asse verticale, una superficie metallica avente funzione di riflettore. L antenna ha poi una copertura di materiale plastico sottile, trasparente alla radiofrequenza, detta radome, avente funzione di protezione dagli agenti atmosferici. Allo scopo di ridurre l impatto visivo si utilizzano in genere antenne multi banda, ovvero in grado di trasmettere sistemi operanti su frequenze diverse: queste antenne sono caratterizzate tipicamente da schiere radianti indipendenti sulle diverse frequenze, che condividono però lo stesso radome, l antenna ha quindi tanti connettori quante sono le frequenze e polarizzazioni che possono essere trasmesse. Dal punto di vista radioelettrico, quindi, un antenna multi banda è perfettamente equivalente a più singole antenne a singola banda, ognuna delle quali avente potenza in ingresso al connettore di antenna pari alla potenza in ingresso al singolo connettore dell antenna multi banda. Nella tipica configurazione trisettoriale delle macrocelle, ogni antenna deve garantire la copertura radioelettrica su di un area formata da un settore angolare di 120. In questo caso l antenna presenta un ampiezza a -3dB del diagramma orizzontale di circa 65 e un ampiezza a -10 db di circa 120. Il diagramma verticale risulta più direttivo con un ampiezza a 3dB compresa generalmente tra i 5 e i 15. Il guadagno massimo risulta generalmente compreso tra 15 e 18 dbi. 1

3 Le antenne per microcelle, invece, devono garantire la copertura radioelettrica su aree meno estese e tipicamente in ambiente urbano o al coperto. I diagrammi di irradiazione sono larghi su entrambi i piani verticale ed orizzontale e il guadagno massimo è generalmente compreso tra 3 e 5 dbi. Nel seguito saranno descritte alcune caratteristiche dei diversi sistemi di comunicazione mobile, richiamando in particolare alcuni aspetti rilevanti per la definizione delle procedure di misura. 2.1 I sistemi 2G (GSM, DCS) Il sistema digitale di comunicazione mobile GSM nasceva con lo scopo di superare le limitazioni del sistema analogico TACS, e in particolare rispondeva al requisito di presentare specifiche di interfaccia standardizzate a livello europeo per consentire ai produttori economie di larga scala (GSM sta infatti per Global System for Mobile Communications) garantendo il roaming (mobilità) nei paesi aderenti allo standard. La standardizzazione del GSM inizia nel 1982 con la definizione del Group Special Mobile all interno della CEPT (Conference European of Post and Telecommunications), per concludersi nel 1987 con la firma di un Memorandum of Understanding (MoU) tra 13 operatori, seguita nel 1990 dalla specifiche per il GSM Phase 1, nel 1991 dalle specifiche per il DCS 1800, e negli anni 90 dal lancio del servizio nei principali Paesi Europei. Come in tutti i sistemi di comunicazione mobile, la comunicazione terminale mobile rete è bidirezionale, a differenza dei sistemi broadcast: si distinguono, pertanto, due tratte radio, uplink da mobile a rete e downlink da rete a mobile. Le frequenze utilizzate dal GSM sono riportate in Tab. 1. Tabella 1 2 UPLINK DOWNLINK Banda GSM 900 Primaria (P-GSM) MHz MHz Banda GSM 900 estesa (E-GSM) MHz MHz Banda GSM 900 Ferroviaria (R-GSM) MHz MHz Banda DCS MHz MHz Come in tutti i sistemi ad accesso multiplo, nel GSM una risorsa non è assegnata in maniera definitiva ad un utente, ma viene ripartita tra più utenti che la utilizzano a divisione di carico. I sistemi ad accesso multiplo sono caratterizzati in base alla risorsa suddivisa: si parla tipicamente di FDMA(accesso multiplo a divisione di frequenza), TDMA(accesso multiplo a divisione di tempo) e CDMA(accesso multiplo a divisione di codice). L accesso GSM consiste in un mix di FDMA e TDMA, con la stessa portante vengono infatti serviti fino a 8 utenti (8 timeslots). La trasmissione TDMA è discontinua (trasmissione solo durante il time slot assegnato), riducendo così l interferenza (C/I più favorevoli) e aumentando la capacità. La frequenza portante è centrata su una banda a radiofrequenza più larga rispetto al solo FDMA in quanto viene usata da più utenti (200 khz nel GSM contro i 25 khz del TACS). La trasmissione discontinua consente inoltre di rendere più efficiente l handover (assenza di micro-interruzioni), e offre la possibilità di utilizzare il frequency hopping (ogni ricetrasmettitore con cui ciascuna cella è equipaggiata, salta da una frequenza di centro banda ad un altra, riducendo gli effetti deleteri del fading selettivo in frequenza per ciascuna connessione mobile-rete). L accesso alla rete da parte dell utente mobile, MS, avviene tramite l individuazione della miglior cella disponibile. Tale individuazione si basa sulla misura delle portanti «on air» trasmesse dagli apparati con potenza costante (pari al valore massimo) su un particolare timeslot di una ben precisa frequenza fra quelle disponibili per ogni cella (BCCH: broadcast control channel). Alla portante di BCCH non si applica il frequency hopping, inoltre il timeslot BCCH non può essere soggetto né al power control né al DTX.

4 2.2 I sistemi 3G (UMTS, HSPA) Nella seconda metà degli anni Novanta si è manifestata una fortissima crescita del numero di utenti e parallelamente, con lo sviluppo di Internet, si è delineata chiaramente l esigenza di consentire l accesso a servizi ad alto ritmo binario anche in assenza di reti fisse. Questa domanda non poteva essere pienamente soddisfatta con i sistemi radiomobili di seconda generazione. È quindi emerso un generale interesse per i sistemi radiomobili 3G, con i quali si è inteso dare una risposta all esigenza di estensione universale delle comunicazioni personali, sia in termini di espansione dei servizi, sia in termini di copertura geografica. Questo interesse ha portato alla definizione del nuovo standard UMTS (Universal Mobile Telecommunications System). Per consentire un uso efficiente delle risorse e per trasportare in maniera flessibile un ampio spettro di servizi multiplati sulla stessa portante, è stato deciso di far convivere nel medesimo standard due differenti modalità di funzionamento: la prima, detta FDD (Frequency Division Duplex), prevede che la trasmissione e la ricezione avvengano su frequenze portanti distinte; la seconda, detta TDD (Time Division Duplex), prevede invece che trasmissione e ricezione avvengano in tempi distinti sulla stessa frequenza portante. La tecnica FDD, con due bande di 60 MHz ciascuna, è considerata più idonea per servizi cellulari con ampie coperture, mentre la tecnica TDD, con banda complessiva di 35 MHz in Europa (50 MHz nelle attribuzioni ITU), è considerata più adatta per servizi in cui la quantità di informazione da trasferire nei due versi di trasmissione è così diversa da rendere conveniente la realizzazione di canali asimmetrici. Per le bande simmetriche la soluzione adottata prevede l associazione delle tecniche W-CDMA e FDD (sistema FDD/W-CDMA), mentre nel caso delle bande asimmetriche alla tecnica CDMA si associa la tecnica TDD (sistema TDD/TD-CDMA). Un primo vantaggio della tecnica CDMA è dato dall uso dello spettro espanso (spread spectrum), che utilizza per la trasmissione del segnale nel canale radio una larghezza di banda molto maggiore di quella del segnale di informazione e quindi anche molto più grande di quelle richieste dalle tradizionali tecniche di modulazione impiegate nelle radiotrasmissioni. Lo spread spectrum consente di sovrapporre, nella medesima banda, più segnali. Esso si basa sul concetto di associare in emissione al segnale numerico di informazione un opportuna chiave di codifica, ovvero una forma d onda numerica ausiliaria perfettamente nota e periodica, impressa individualmente e univocamente sul segnale stesso. In ricezione si potrà estrarre il segnale utile separandolo dai disturbi riconoscendo la chiave di codifica nota. Con questa tecnica si possono realizzare sistemi di trasmissione tanto robusti nei confronti dell interferenza da consentire di riutilizzare l intera banda disponibile in ogni cella dell area di servizio. Le tecniche di accesso a banda stretta (FDMA, TDMA) richiedono invece che le celle che utilizzano le stesse frequenze siano opportunamente distanziate e perciò consentono di riusare la banda meno intensamente. In definitiva la tecnica CDMA si presta ad un uso più efficiente della risorsa spettrale disponibile per il servizio. Nel CDMA non esiste un limite preciso al numero di connessioni che si possono stabilire simultaneamente in ciascuna cella: quanto più cresce il numero di comunicazioni attive, tanto più cresce il valore di BER, ovvero tanto più degrada la qualità di trasmissione di ciascun collegamento. Dato il tasso di errore accettabile per il servizio erogato, si può stimare il massimo numero di connessioni simultaneamente attivabili nell ipotesi di hard-blocking. In Figura 1 sono riportate l attribuzione di spettro standardizzata per la famiglia di sistemi radiomobili 3G IMT-2000 (International Mobile Telecommunications) e quelle stabilite per il sistema UMTS in Europa e per altri elementi della famiglia di sistemi in altre significative parti del mondo. 3

5 Figura 1 Attribuzioni spettrali IMT-2000 La prima versione dell UMTS, prevista nella Release 99 dall ente di standardizzazione 3GPP consentiva velocità di centinaia di Kbit/s. Il 3GPP ha successivamente sviluppato, nella Release 5, l HSDPA (High Speed Downlink Packet Access) che migliora sia la velocità trasmissiva sulla tratta downlink, sia i ritardi di trasmissione e i tempi di latenza nella rete di accesso. Le principali innovazioni dell HSDPA sono: l incremento dell efficienza spettrale del sistema; il miglioramento della gestione di informazioni intermittenti con alta velocità di picco; la massima velocità nominale raggiunge i 14 Mbit/s rispetto ai 2 Mbit/s di Release 99; la flessibilità della trasmissione radio attraverso meccanismi adattativi, basati sulla rapida riconfigurazione delle risorse e sulla stima del canale trasmissivo. Si noti che l HSDPA di Release 5 è una tecnica ottimizzata esclusivamente per la tratta in downlink che sfrutta i canali dedicati tradizionali DCH (Dedicated CHannel) per la trasmissione sul canale di ritorno in uplink. In questo contesto il 3GPP, a partire dalla Release 6, ha previsto una serie di ottimizzazioni anche per il canale di ritorno dando luogo alla tecnica HSUPA (High SpeedUplinkPacket Access), nota anche come FDD Enhanced Uplink. Per indicare entrambe le tecnologie, uplink e downlink, si parla di HSxPA o di HSPA. L HSUPA introduce un insieme di miglioramenti sui canali dedicati della tratta uplink del sistema UMTS, mediante una serie di funzionalità che mirano, da un lato, a supportare in maniera più efficiente servizi multimediali quali download di video e file, , gaming, video-streaming e, dall altro, ad aumentare la capacità complessiva di sistema. In particolare, l obiettivo della tecnologia HSUPA è quello di rendere possibile una copertura in uplink con alti bit rate di picco (fino ad un massimo teorico di 5,8Mbit/s), riducendo al contempo il ritardo nelle trasmissioni a pacchetto e favorendo in tal modo il supporto di servizi realtime. La tecnologia HSUPA costituisce quindi la naturale controparte, sulla tratta uplink, della tecnologia HSDPA, inserendosi in tal modo nel framework evolutivo HSPA della rete UMTS come step intermedio in vista del dispiegamento delle reti cellulari di quarta generazione LTE (Long Term Evolution). 4

6 Nelle successive release dello standard le componenti HSDPA e HSUPA si sono evolute ulteriormente per raggiungere bit rate di picco più elevati come indicato nella tabella seguente: Release standard 3GPP Bit rate di picco in downlink Bit rate di picco in uplink Release 7 21/28 Mbps 11 Mbps 5 Note Introduzione di 64QAM e MIMO in downlink e 16QAM in uplink Release 8 42 Mbps 11 Mbps Introduzione Dual Carrier in downlink Release 9 84 Mbps 23 Mbps Inpiego simultaneo di 64QAM e MIMO in downlink. Introduzione dualcarrier in uplink Release Mbps 23 Mbps Inserimento multi carrier in downlink (fino a 4 portanti) 2.3 I sistemi 4G (LTE) La continua crescita del traffico dati nelle reti mobili richiede una disponibilità di banda maggiore sia sull interfaccia radio sia sul backhauling del segmento di accesso. La nuova tecnologia di quarta generazione (4G) è l LTE (Long Term Evolution), ed è nata come evoluzione dei sistemi mobili di terza generazione per rispondere in maniera adeguata a questa esigenza. Il processo di standardizzazione del sistema LTE nel 3GPP (Third Generation Partnership Project) è partito alla fine del 2004 e ha portato alla definizione di una nuova tecnica di accesso radio ottimizzata per la trasmissione a pacchetto ed in grado di fornire più elevati valori di throughput con minore latenza rispetto a quanto offerto dai sistemi attualmente in esercizio. Una caratteristica importante del sistema LTE è la flessibilità nell uso dello spettro: per questo il sistema è stato progettato per supportare sia il duplexing FDD (Frequency Division Duplexing, dove le porzioni di banda utilizzate per la tratta downlink, e quella utilizzata per la tratta uplink sono differenti), sia quello TDD (Time Division Duplexing, dove si utilizza la stessa porzione di banda per la tratta downlink e uplink). Inoltre, sempre al fine di adattare il sistema anche a scenari caratterizzati da scarsità di spettro, il sistema supporta differenti canalizzazioni (1,4 MHz, 3 MHz, 5 MHz, 10 MHz, 15 MHz e 20 MHz). La tecnica di modulazione e multiplazione utilizzata per la tratta downlink è la tecnica multi portante S-OFDMA (Scalable Orthogonal Frequency Division Multiple Access). La tecnica multi portante OFDM è ampiamente utilizzata in diversi sistemi di telecomunicazione, quali l ADSL, le WLAN, il WiMAX. In un sistema OFDMA lo spettro disponibile è diviso in portanti multiple, chiamate sottoportanti e al fine di realizzare una trasmissione ad elevato bit rate, ogni sottoportante può essere modulata indipendentemente da un flusso dati a basso rate.

7 Figura 1 Rappresentazione del segnale OFDMA nel dominio del tempo e della frequenza (sinistra) e confronto tra la tecnica di multiplazione OFDMA e SC-FDMA nel dominio tempo-frequenza utilizzando una modulazione QPSK (destra) Nella parte a sinistra in Figura 1 sono mostrate le caratteristiche principali, in tempo e frequenza, di un segnale OFDMA. Un vantaggio della trasmissione di un segnale OFDM, rispetto ad un sistema singola portante, è la minore complessità richiesta per l equalizzazione del canale. Di contro tale tecnica è particolarmente sensibile ad errori di frequenza e rumore di fase, che causano la perdita di ortogonalità tra le sottoportanti. Per le stesse ragioni, l OFDM è anche sensibile all effetto Doppler, che causa interferenza tra le sottoportanti ICI (Inter Carrier Interference). Nella terminologia LTE è introdotto il concetto di RE (Resource Element) che corrisponde ad una sottoportante OFDMA nell intervallo di tempo di un simbolo OFDM. La larghezza di banda di una singola sottoportante nel sistema LTE è stata fissata a 15 khz. La multiplazione di più connessioni è ottenibile associando differenti gruppi di sottoportanti a diversi utenti. Ad ogni utente è possibile associare un formato di codifica e modulazione differente in funzione delle condizioni radio sperimentate. Anche se in teoria è possibile allocare ogni singola sottoportante ad un differente terminale ed applicare un formato di modulazione e codifica differente, al fine di limitare il carico di segnalazione sull interfaccia radio, in LTE è stato introdotto il concetto di PRB (Physical Resource Blocks). Un PRB rappresenta l unità minima di allocazione del sistema ed è definito da un numero di simboli OFDM consecutivi nel dominio nel tempo pari a 7, corrispondente ad una durata di 0,5 ms, indicato nella terminologia LTE come slot, e da un numero di sottoportanti consecutive nel dominio della frequenza pari a 12 (corrispondente ad un occupazione di 180 khz nel dominio della frequenza). Due slot consecutivi, corrispondenti a 14 simboli OFDM, formano il TTI (Transmission Time Interval). Il numero totale di PRB disponibili nel sistema varia secondo la canalizzazione considerata e va da un minimo di 6, nel caso in cui il segnale occupi un canale di 1,4 MHz, per arrivare fino a 100 nel caso in cui si consideri una canalizzazione di 20 MHz. Lo standard LTE supporta differenti tecniche di trasmissione MIMO (Multiple Input Multiple Output). La trasmissione MIMO, che sfrutta la molteplicità di antenne al trasmettitore e al ricevitore, consente di trasmettere più flussi informativi in parallelo, aumentando il throughput di picco del sistema. Un vantaggio derivante dall utilizzo della tecnica OFDM, rispetto a sistemi a singola portante, è la possibilità di separare nel ricevitore l operazione di equalizzazione del canale da quella di decodifica della trasmissione MIMO, semplificando il progetto del ricevitore. In particolare lo standard supporta anche configurazioni MIMO 4x4 che permettono di raggiungere nel down link throughput attorno ai 300 Mbps per settore. 6

8 Per la tratta in uplink il 3GPP ha selezionato una tecnica di accesso radio differente in quanto la tecnica OFDM presenta lo svantaggio di un elevato PAPR (Peak to Average Power Ratio), dovuto proprio alla natura multi portante del segnale. In particolare, poiché un elevato PAPR pone vincoli più stringenti sulla linearità dell amplificatore in trasmissione, al fine di ottimizzare l utilizzo della potenza nei terminali e ridurne i costi, è stata selezionata la tecnica di accesso SC-FDMA (Single Carrier Frequency Division Multiple Access). Tale tecnica, come nel caso dell OFDM, divide il canale in più sottoportanti tra di loro ortogonali. Tuttavia al contrario del sistema OFDM, dove i simboli dati modulano in maniera indipendente ogni resource element, nel caso della SC-FDMA il segnale modulato nella singola sottoportante è una combinazione lineare di tutti i simboli trasmessi allo stesso istante di tempo. Questa caratteristica fornisce al segnale proprietà simili a quelle di un segnale a singola portante, riducendone il PAPR significativamente. Nella parte a destra di Fig. 1 è rappresentato un confronto grafico tra OFDMA e SC-FDMA. Nell esempio illustrato per semplicità di rappresentazione si usano solo 4 sottoportanti su due periodi di simbolo con i dati del payload rappresentati tramite una modulazione QPSK. Come descritto in precedenza, in realtà i segnali LTE sono allocati in unità di 12 sottoportanti adiacenti. La differenza più ovvia tra i due schemi è che nel caso dell OFDMA i quattro simboli dati QPSK sono trasmessi in parallelo, uno per sottoportante, mentre nel caso della SC-FDMA i quattro simboli dati sono trasmessi in serie ad una velocità quattro volte superiore, con ogni simbolo dati che occupa una banda larga 4 (numero di sottoportanti) x 15 khz. LTE è in grado di supportare alti data-rate con picchi di 75Mbit/s in uplink e 300Mbit/s in downlink e con una larghezza di banda scalabile da 1,4MHz a 20MHz. 3 Misura ed estrapolazione per i sistemi di comunicazione mobile In riferimento alle misure ed alle estrapolazioni volte alla verifica della conformità delle SRB e ai limiti prescritti dalle legislazioni o dalle norme tecniche, si precisano qui di seguito alcuni aspetti essenziali. 3.1 Estrapolazione alla massima potenza La Guida CEI distingue tra misura, intesa come la rilevazione oggettiva del valore di campo elettromagnetico in un dato istante di tempo, ed estrapolazione: le tecniche di estrapolazione a massima potenza, in particolare, come esplicitamente indicato all interno della Guida CEI 211-7, sono modalità di calcolo del livello di campo elettromagnetico finalizzate a svincolare la misura dalla reale situazione di carico della rete, permettendo di verificare, quindi, se in un dato punto sia possibile o meno superare un limite ipotizzando il caso peggiore di emissione della SRB. Il valore così ottenuto non ha validità di misura: esso non può essere utilizzato per dimostrare un effettivo superamento di un limite, ma può permetteredi escludere che un dato limite possa essere superato indipendentemente dalla futura evoluzione della situazione di carico della rete. Come sarà descritto nel seguito, tali tecniche si basano sulla conoscenza della potenza misurata in un dato punto e su un parametro di estrapolazione che risulta essere specifico per ogni sistema (2G, 3G o 4G) e differente a seconda che la misura sia ottenuta nel dominio della frequenza o mediante analisi vettoriale. 7

9 È necessario far notare sin da ora, e sarà chiarito nel seguito, che per il 3G e per il 4G la metodologia di estrapolazione che consente di calcolare il valore di campo in un punto, considerando il caso peggiore di emissione della SRB senza incorrere in eccessive ed ingiustificate sovrastime, è quello che deriva dalla misura con analizzatore vettoriale (nel domino dei codici per il 3G e nel dominio LTE per il 4G), in questo caso l estrapolazione si basa sulla potenza misurata ed attribuibile ad un ben determinato canale (CPICH per il 3G, RS per il 4G) unitamente alla conoscenza del parametro di estrapolazione che è un vero parametro di rete (dipende dalla potenza massima in uscita dalla SRB e dalla potenza riservata al canale CPICH/RS).Nel caso invece di estrapolazione alla massima potenza per i sistemi 3G e 4G ottenuta mediante misura nel dominio delle frequenze, invece, ci sono sovrastime dovute all eventuale presenza di traffico in rete, non riconoscibile dallo strumento selettivo in frequenza, e da eventuali contributi derivanti da altre SRB che trasmetto sulla stessa frequenza portante: inoltre, in questo caso gli specifici parametri di estrapolazione che verranno definiti successivamente non corrispondono a veri parametri di rete, ma derivano dalla composizione di parametri diversi, che l analizzatore di spettro non può distinguere. 3.2 Estrapolazione per confronto con valori di soglia definiti come media sulle 24 ore La normativa italiana prevede che alcune soglie normative (valore di cautela e obiettivo di qualità) siano definite come valori mediati sulle 24 ore: per verificare il rispetto di tali soglie è possibile eseguire una misura istantanea ed estrapolare un valore da confrontare con la soglia fissata dalla normativa. Questa estrapolazione per confronto con le soglie normative definite come media sulle 24 ore può essere effettuata facilmente conoscendo il coefficiente, reso disponibile sulla base dei dati storici di ogni specifico impianto, che descrive la potenza media dell impianto sulle 24 ore (α 24h ) rispetto alla potenza massima: P 24h = P max * α 24h L estrapolazione sulle 24 ore si ottiene semplicemente applicando lo stesso coefficiente di riduzione (in radice quadrata) al valore di campo elettromagnetico ottenuto come estrapolazione alla massima potenza. Una misura in banda stretta e di tipo vettoriale per il 3G e il 4G, può quindi essere utilizzata sia per l estrapolazione alla massima potenza, che per l estrapolazione sulle 24 ore conoscendo il coefficiente α 24h relativo al sistema sotto indagine. Il coefficiente α 24h è reso disponibile secondo le modalità previste dalla normativa. 4 Misure in banda larga Le misure a banda larga possono essere utilizzate per la verifica del rispetto delle soglie stabilite dalla legge tramite confronto diretto con la soglia di interesse, ovviamente a condizione di essere mediate su un intervallo temporale pari a quello definito dalla normativa per la soglia di cui si intende verificare la conformità (6 minuti per i limiti di esposizione, 24 ore per il valore di cautela e l obiettivo di qualità: in quest ultimo caso tipicamente si dovranno utilizzare centraline di monitoraggio in continua). Le misure in banda larga possono anche essere utilizzate per stimare il campo elettromagnetico pre-esistente ad una specifica installazione, spesso indicato anche come fondo ambientale, come previsto dal Codice delle Comunicazione Elettroniche. In presenza di sorgenti esclusivamente riconducibili a stazioni radio base e impianti radio televisivi, la misura in banda larga in orario diurno, ad esempio su un intervallo di 6 minuti, è generalmente conservativa rispetto alla media sulle 24 ore, sulla base dei numerosi lavori in letteratura che hanno decritto l andamento tipico dell esposizione da stazioni radio base nel corso della giornata. Ai fini di una stima più aderente alla realtà, appare comunque preferibile valutare il campo prodotto dalle sorgenti più rilevanti (ad esempio, le altre sorgenti nelle vicinanze) attraverso misure in banda stretta e applicando ad ogni sorgente l estrapolazione sulle 24 ore calcolata sulla base dello specifico coefficiente di ogni singolo impianto, oppure, solo in assenza di tale dato, applicando un coefficiente generico. 8

10 I sistemi 3G e 4G sono caratterizzati da segnali aventi banda larga (larghezza di banda superiore a 1 MHz). Per questi sistemi, pertanto, valgono le considerazioni riportate nell Appendice C della Guida al paragrafo C.4.1: per questo motivo, nel caso in cui la misura in banda larga su questi sistemi restituisca valori prossimi al limite (come riportato nella Guida e relative appendici) è necessario effettuare misure in banda stretta mediate sull intervallo di interesse. 5 Misura ed estrapolazione in banda stretta Nel presente capitolo sono descritte le metodologie di misura in banda stretta e le relative tecniche di estrapolazione alla massima potenza per i sistemi 2G, 3G e 4G. Nel caso in cui un sistema sia in posizione di co-siting con altri sistemi,come solitamente avviene, il livello di campo in un punto è dato dalla radice della somma quadratica dei contributi di ogni sistema collocato nel sito in misura: G+ 3G+ 4G = E2G + E3G E4G (Equazione 1) E + Anche le misure a banda stretta potranno essere effettuate utilizzando centraline di monitoraggio in continua secondo quanto previsto nell appendice A della guida CEI Sistemi 2G Per i sistemi 2G le misure in banda stretta e le relative estrapolazioni alla massima potenza sono basate sull acquisizione mediante analizzatore di spettro. Viste le caratteristiche del segnale 2G, i parametri consigliati per una corretta configurazione dello strumento di misura sono i seguenti: RBW [Resolution Bandwith] >=100 khz VBW [Video Bandwith] ] >=100 khz SPAN = 5=10 MHz Per quanto riguarda lo Sweep Time si consiglia, quando possibile, di impostare tale parametro in modalità automatica. In questo modo l analizzatore seleziona il valore in modo da ottimizzarlo in relazione alla RBW, SPAN, e WBW utilizzati. Qualora lo strumento utilizzato non fosse in grado di indicare automaticamente il valore di Sweep Time adeguato, si può indicativamente fare riferimento all intervallo ms Misure su sistemi 2G La misura di un segnale 2G su un dato intervallo temporale si effettua misurando ogni singola portante in modalità AVERAGE, mediando sull intervallo temporale prescelto: questa metodologia è da preferire quando occorre confrontare il valore misurato con un limite mediato su un intervallo temporale di 6 minuti. Alcuni modelli di analizzatore di spettro consentono di memorizzare e di mediare i contributi spettrali in un dato intervallo di tempo: una media sui 6 minuti, ad esempio, rappresenta una misura direttamente confrontabile con il limite di esposizione. Una metodologia alternativa, meno precisa perché sovrastima il valore reale, prevede di memorizzare i valori massimi (modalità MAX HOLD) per un tempo sufficiente affinché i valori di picco si stabilizzino. È evidente che il valore così ottenuto rappresenterà comunque una sovrastima rispetto al valore mediato sullo stesso intervallo temporale, previsto dalla normativa: nel caso di stazioni radiobase 2G, infatti, l unica portante che viene trasmessa sempre alla massima potenza è quella relativa al canale di segnalazione (BCCH), mentre la potenza di trasmissione di tutte le altre portanti non è costante nel tempo. 9

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