MODELLI DI CANALI TRASMISSIVI

Transcript

1 MODELLI DI CANALI RASMISSIVI CANALI RASMISSIVI Canali rasmissivi Canale trasmissivo In un Sistema di Comunicazione, per Canale rasmissivo si intende, normalmente, l insieme di: - mezzo isico (mezzo trasmissivo) lungo il quale avviene la propagazione dei segnali necessari a garantire lo scambio di inormazioni ra gli utenti, - dispositivi per l interacciamento tra esso e gli apparati di trasmissione e ricezione. CANALI RASMISSIVI

2 Mezzi rasmissivi Inter. Mezzo rasmissivo Inter. Nei Nei sistemi di di comunicazione, normalmente, il il mezzo trasmissivo è caratterizzato dalla propagazione di di onde elettromagnetiche. ale ale propagazione può può avviene: nello spazio libero: canale radio; guidata da da conduttori metallici: cavi cavi coassiali e biilari (intrecciati e non); guidata da da strutture dielettriche: ibre ottiche. 3 CANALI RASMISSIVI Canali rasmissivi, necessità della traslazione in requenza () Canale rasmissivo Spesso ha ha un un andamento nelle requenze del del tipo: S ( ) Su Su molti Canali rasmissivi tali tali segnali non non si si propagano eicacemente. 4 CANALI RASMISSIVI

3 Canali rasmissivi, necessità della traslazione in requenza () Mod. s Canale rasmissivo r Demod. S ( ) 0 0 ramite un opportuno blocco unzionale, detto modulatore, si eettua una traslazione in requenza dei segnali di interesse. Dopo tale operazione la loro trasormata non sarà più centrata intorno a requenza 0, ma intorno a ± 0. Il blocco demodulatore eettuerà, al ricevitore l operazione inversa. 5 CANALI RASMISSIVI Canali rasmissivi reali Canale rasmissivo I I Canali rasmissivi reali possono essere ben modellizzati attraverso un un sistema lineare (h reale). R( ) = S( ) H ( ) H ( ) arg [ H ( )] CANALI RASMISSIVI

4 Canale rasmissivo Ideale Canale rasmissivo copia ritardata e scalata di r( = K s( t τ ) H ( K ) R( ) = K e jπτ H ( ) = K e S( ) = H ( ) S( ) jπτ Normalmente K <,, /K > è chiamata Attenuazione ( α ) tg τ = π π arg π [ H ( )] α 7 CANALI RASMISSIVI Canale rasmissivo Ideale Passa-asso di anda Canale rasmissivo H ( ) K - Caratteristiche Funzione di di raserimento, H(), per un un Canale rasmissivo Ideale Passa-asso (con banda ): H ( ) = K per ase lineare non deinita altrove 8 CANALI RASMISSIVI

5 Canale rasmissivo Ideale Passa-anda di anda Canale rasmissivo K H ( ) Caratteristiche Funzione di di raserimento, H(), per un un Canale rasmissivo Ideale Passa-anda (con banda ): H ( ) = K per ase lineare ( / ) ( / ) non deinita altrove 9 CANALI RASMISSIVI Distorsioni introdotte dal Canale rasmissivo Canale rasmissivo Nella banda di di interesse (centrata intorno a =0 =0 o a =± =± 0 ) 0 ) gli gli scostamenti della della Funzione di di raserimento (Fd) associata al al Canale rasmissivo, rispetto ai ai casi casi ideali visti visti in in precedenza, vengono indicati come: Distorsioni di di Ampiezza per per quanto riguarda il il modulo della della Fd; Fd; Distorsioni di di Fase Faseper quanto l argomento (la (la ase) ase) della della Fd. Fd. Vengono indicati con con il il termine Distorsioni Non-Lineari tutti tutti gli gli eetti legati alla alla non non completa rappresentabilità del del Canale rasmissivo attraverso un un Sistema Lineare. 0 CANALI RASMISSIVI

6 Equalizzazione Canale trasmissivo Equalizz. Lo Lo scopo dell Equalizzatore è quello di di garantire, nella banda di di interesse, che il il Canale rasmissivo Equivalente (C.. + Equaliz.) sia sia quanto più ideale possibile. In In moltissimi sistemi, le le caratteristiche del del Mezzo rasmissivo utilizzato impongono la la presenza di di un un Equalizzatore. 3 CANALI RASMISSIVI Rapporti ra ampiezze e potenze i locco Funzionale u La La variabilità dei dei rapporti ra ra le le ampiezze dei dei segnali di di ingresso e uscita dei dei blocchi unzionali che che compongono i i sistemi di di comunicazione è estremamente grande, si si pensi ad ad esempio al al atto che che l attenuazione introdotta da da molti Mezzi rasmissivi cresce in in modo esponenziale rispetto alla alla lunghezza del del collegamento. Risulta quindi comodo esprimere i i rapporti ra ra ingresso ed ed uscita dei dei blocchi unzionali in in unità logaritmiche. 4 CANALI RASMISSIVI

7 Rapporti ra ampiezze e potenze i locco Funzionale u Possiamo considerare rapporti ra: valori istantanei, u( / i( valori medi, u( / i( potenze istantanee, u ( / i ( energie medie, u ( dt / i ( dt potenze medie ( / ) u ( dt /( / ) i ( t dt ) 5 CANALI RASMISSIVI R d Rapporti espressi in decibel () A R = 0 log0 se A e rappresentano ampiezze d A = 0 log0 se A e rappresentano potenze ed energie i locco Funzionale u i( = 4; u( = 8; Rapporto ra ampiezze = R Rapporto ra potenze = R p a d d = 0 log = 0 log = 6d = 6db 6 CANALI RASMISSIVI

8 Rapporti espressi in decibel () Per Per esprimere valori assoluti di di grandezze (tipicamente potenze) in in unità logaritmiche è necessario rierirsi ad ad un un valore di di rierimento. Valori tipici di di rierimento mw (dm) ed ed W W (dw) 7 CANALI RASMISSIVI Rapporti espressi in decibel (3) Esempio Importante: La La somma di di due due sinusoidi a requenza diversa ha ha come potenza la lasomma delle delle potenze delle delle singole sinusoidi. s( = a cos Ps = a = a b + ( π + b cos( π cos + 0 = P ( πt ) dt + b cos ( π dt + a b cos( πt ) cos( π s + P s = s ( + s ( dt = Se Se la la potenza di di ciascuna sinusoide è 0dm quale sarà sarà la la potenza del del segnale somma? 0dm = 0log0 P = P + P = mw P ot ot dm = 0log mw mw P = mw = 3dm 8 CANALI RASMISSIVI 0 P mw

9 Accesso multiplo a canale comune x Rx x canale comune Rx x 3 c Rx 3 trasmissioni radio: lo spazio è evidentemente un canale unico, in cui occorre ar coesistere una molteplicità di comunicazioni diverse. organizzazione eiciente dei mezzi di comunicazione: una grossa dorsale teleonica a larga banda al posto di un numero enorme di canali a banda stretta. PROLEMA E possibile trasmettere contemporaneamente su un unico canale a banda larga c, n comunicazioni di banda? Sì è possibile, a patto che c = n. 9 CANALI RASMISSIVI Accesso Multiplo a Divisione di Frequenza (FDMA) x S () mod c =3 S () S() demod Rx S () x mod 3 canale comune S () demod Rx S 3 () x 3 mod 3 S 3 () demod 3 Rx 3 radio analogica AM e FM standard europeo di teleonia radiomobile digitale GSM, in combinazione con DMA (vedi oltre) 0 CANALI RASMISSIVI

10 Accesso Multiplo a Divisione di empo (DMA) s R=/ b x s x s 3 x 3 R=/ b R=/ b c = b /3, R c =3R => c =3 canale comune b s s s 3 Rx Rx Rx 3 rete di teleonia issa standard europeo di teleonia radiomobile digitale GSM, in combinazione con FDMA CANALI RASMISSIVI Accesso Multiplo a Divisione di Codice (CDMA) c = c c L c n n c b = cibi = 0 c c / n = Ogni comunicazione viene marcata con uno tra n codici, cioè n-ple c i { +, } elementi tali che (ortogonalità), mentre i= ( ) di +,- x R R mod demod {0,}, {-,0} +,- Rx b={+,+} canale comune b / +,+ x R R mod R c =R => c = demod {0,}, {-,0} +,+ Rx c={-,+} c / standard europeo di teleonia radiomobile digitale di terza generazione UMS (in combinazione con DMA) standard nord-americano di teleonia radiomobile digitale CANALI RASMISSIVI

11 Propagazione in spazio libero e guidata rasmissione a distanza dell inormazione: Onde elettromagnetiche (OEM) guidate da una linea isica, costituita da uno o più conduttori (esempi: cavo coassiale, ibra ottica) Principali caratteristiche: possibilità solo di collegamenti punto a punto installazione costosa poco riconigurabile per altri collegamenti banda elevatissima (ibra ottica) OEM irradiate nello spazio e ricevute a distanza Principali caratteristiche: collegamenti sia punto a punto che di tipo diusivo installazione economica acilmente riconigurabile ridotta disponibilità di banda (eccezione: onde millimetriche) 3 CANALI RASMISSIVI