Prestazioni di un collegamento. Concetti generali

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1 Prestazioni di un collegamento Concetti generali

2 Caratteristiche di un canale banda di trasmissione ( in Hz) Attenuazione ( db/km) velocità di trasmissione ( in bit /sec) prestazioni ( probabilità di errore o rapporto segnale-rumore) rumori e interferenze complessità realizzativa costo

3 Canale / mezzi trasmissivi Segnale analogico Convertitore A/D Come possiamo trasferire l informazione digitalizzata al destinatario? Destinatario

4 I bit fisici I segnali digitali sono costituiti da sequenze di bit. Un bit è un unità di informazione elementare (entità astratta). Per rappresentare un bit all interno di una macchina o per trasferirlo fra due o più dispositivi occorre associare al bit un fenomeno fisico che può essere riprodotto a distanza attraverso il mezzo fisico utilizzato Alto Basso

5 Classificazione dei mezzi trasmissivi In base al fenomeno fisico utilizzato per trasportare i bit, i mezzi trasmissivi che costituiscono il canale di comunicazione possono essere classificati come: Mezzi elettrici: sono i mezzi trasmissivi classici che si basano sulla proprietà di certi metalli di condurre energia elettrica. Ad ugni bit è associato un particolare valore di tensione o corente, oppure determinate variazioni di tali grandezze. Onde radio (wireless): il segnale è associato ad un onda elettromagnetica che si propaga nello spazio che ha la proprietà di riprodurre a distanza una corrente elettrica in un dispositivo ricevente (antenna). Mezzi ottici: laser e fibre ottiche. Il fenomeno fisico che si utilizza in questo caso è la luce.

6 Propagazione dell informazione Guidata Libera Doppino telefonico Canale radio Cavi coassiali Fibre ottiche

7 I disturbi introdotti dal canale Per trasferire l informazione attraverso un canale costituito da un mezzo fisico è necessario trasferire una qualche forma di energia. Il sistema fisico attraversato (il mezzo fisico) si oppone a questo trasferimento, determinando una attenuazione dell energia trasmessa.? Segnale fisico = onde acustiche Mezzo fisico = aria 100 m

8 outage Andamento di un segnale affetto da multipath fading

9 Multipath intensity profile Segnale trasmesso Segnale ricevuto t = t 0 τ Segnale trasmesso Segnale ricevuto δ t = t 0 +δ τ

10 La banda passante L attenuazione determinata dal canale sul segnale non è la stessa per tutte le frequenze che compongono il segnale. Frequenze attenuate in modo diverso Freq. non attenuate f 1 f 2 Segnale telefonico 4 khz f

11 La banda passante e la distorsione Il fatto che il canale si comporti in modo diverso in funzione della frequenza (cioè tratta in modo diverso le varie componenti in frequenza del segnale) genera una distorsione La distorsione del segnale altera l andamento nel tempo del segnale CANALE

12 La banda passante e la velocità di trasmissione La banda passante di un canale (mezzo trasmissivo) limita la velocità con cui si possono trasmettere i bit sul canale stesso. Velocità di trasmissione Banda passante Banda del segnale Segnale distorto: velocità troppo elevata!

13 La banda passante L insieme delle frequenze che possono essere trasmesse nel canale senza attenuazione eccessiva e che subiscono attenuazioni simili, viene detto: BANDA PASSANTE DEL CANALE La banda passante è una proprietà del canale. f a f b Banda passante f

14 La banda passante - Distorsione Il fatto che il canale si comporti in modo diverso in funzione della frequenza (cioè tratta in modo diverso le varie componenti in frequenza del segnale) genera una distorsione La distorsione del segnale altera l andamento nel tempo del segnale CANALE Un esempio...

15 Banda passante e velocità La banda passante di un canale (mezzo trasmissivo) limita la velocità con cui si possono trasmettere i bit sul canale stesso. Velocità di trasmissione Banda passante Banda del segnale Segnale distorto: velocità troppo elevata!

16 Il rumore Ad alterare il segnale concorre anche il rumore. Il rumore è generato dalla sovrapposizione al segnale di energia proveniente da elementi esterni od interni al sistema di trasmissione (ad esempio il rumore generato da alcuni dispositivi elettronici del sistema).

17 L attenuazione Per trasferire l informazione attraverso un canale costituito da un mezzo fisico è necessario trasferire una qualche forma di energia. Il sistema fisico attraversato (il mezzo fisico) si oppone a questo trasferimento, determinando una attenuazione dell energia trasmessa. Segnale fisico = onde acustiche Mezzo fisico = aria 100 m

18 Il ritardo di propagazione Per quanto possa essere elevata la velocità di propagazione della variazione del fenomeno fisico cui è associata l informazione da trasmettere, l invio dell informazione non sarà mai immediato. messaggio messaggio 0 10 spazio libero Km

19 Le interferenze ed il rumore Il rumore è generato dalla sovrapposizione al segnale di energia proveniente da elementi esterni od interni al sistema di trasmissione (ad esempio il rumore generato da alcuni dispositivi elettronici del sistema).

20 Diafonia Un tipo particolare di rumore, frequente nelle reti di telecomunicazione, è rappresentato dalla diafonia. All energia del segnale sul mezzo trasmissivo, si somma quella proveniente dalla trasmissione di un altro segnale un un mezzo trasmissivo analogo che si trova in prossimità del primo

21 Mezzi trasmissivi elettrici Le caratteristiche del mezzo dovrebbero essere tali da garantire: massimo trasferimento di energia da un estremo all altro minima dissipazione (ed esempio tramite calore o irradiazione elettromagnetica) massima banda passante in modo che la forma d onda resti il più possibile inalterata

22 Parametri Ogni mezzo trasmissivo di tipo elettrico è costituito da almeno due conduttori in rame e da un rivestimento isolante. Sezione dei conduttori: può essere espressa in mm, ma è più diffusa l unità di misura detta AWG (American Wire Gauge): AWG mm Conduttore (rame)

23 Parametri Per quanto riguarda i materiali isolanti, essi devono essere: compatti sottili emissione di fumi limitata e non tossica in caso di incendio Conduttore Isolante

24 Simmetria dei conduttori Il segnale è dato da un differenza di tensione fra due conduttori. Ogni conduttore si comporta come un antenna nei confronti dei disturbi elettromagnetici provenienti dall esterno. Se non c è simmetria fra i due conduttori i disturbi visti dall uno sono diversi da quelli visti dall altro. La conseguenza è che la differenza crea un disturbo sul segnale. E importante che fra i due conduttori via sia la massima simmetria. La massima simmetria si avrebbe solo se i conduttori coincidessero. Un modo per avvicinarsi a questa condizione è quello di ritorcere i due conduttori: Doppino ritorto

25 Schermatura Per proteggere il segnale che viaggia sul cavo dai disturbi elettromagnetici possono essere usate delle schermature. Le schermature possono essere costituite da: foglio di allumino o di mylar alluminato che avvolge il cavo. calza: si tratta di una trecciola di fili di rame che avvolgono il cavo in due direzioni opposte.

26 Cavo coassiale Il cavo coassiale è un mezzo trasmissivo legato ormai al passato infatti sebbene sia ancora presente in molte reti soprattutto LAN, non è più previsto dagli standard internazionali sul cablaggio EIA/TIA 568 A ed ISO/IEC che prevedono invece l utilizzo di : Fibra Ottica per le alte prestazioni Doppino per le prestazioni di fascia medio-bassa Cavo Thin Ethernet Cavo Thick Ethernet

27 Cavo coassiale Vantaggi Buona immunità alle interferenze elettromagnetiche e alla diafonia ottenuta grazie alla struttura schermata del cavo Attenuazione contenuta Svantaggi Maggior costo e difficoltà di installazione Maggior ingombro Minor flessibilità

28 Il doppino Il doppino è il mezzo trasmissivo classico della telefonia e consiste in due fili di rame ricoperti da una guaina isolante e ritorti o binati Lo sviluppo tecnologico ha permesso di ottenere doppici in grado di supportare velocità di trasmissione superiori ai 100 Mbit/s su distanza inferiori ai 100 metri. Sono quindi utilizzati per reti locali (LAN)

29 Il doppino Normalmente si utilizzano cavi con più coppie. I più utilizzati sono quelli a 4 coppie. Una prima classificazione STP (Shielded Twisted Pair): è schermato e quindi offre migliori prestazioni, ma è molto più ingombrante e, di fatto, non viene usato quasi più. UTP (Unshielded Twisted Pair) : è la versione non schermata, che mantiene comunque un'alta immunità ai disturbi elettromagnetici. FTP (Foiled Twisted Pair) o S-UTP anch esso di tipo schermato, ma con un unica schermatura, generalmente in foglio di alluminio, per tutto il cavo.

30 Il doppino I doppini sono inoltre divisi in 5 categorie in funzione delle velocità di trasmissione che possono supportare. La categoria 1 è quella dei cavi peggiori, la categoria 5 quella dei cavi migliori. Ogni categoria è idonea a fornire tutti i servizi offerti dalle categorie inferiori Categoria 1: comprende doppini adatti unicamente a telefonia analogica ed hanno pertanto un utilizzo piuttosto ridotto. Categoria 2: comprende i cavi utilizzati per telefonia analogica e digitale (ISDN) e trasmissione dati a bassa velocità Categoria 3: comprende doppini adatti a realizzare reti locali con velocità di trasmissione fino a 10 Mbps. Categoria 4 : è costituita da cavi per reti locali con velocità di trasmissione fino a 16 Mbps. Categoria 5: diffusa a partire da 1988, fisicamente simile alla categoria 3, ma con un più fitto avvolgimento (più giri per centimetro) e con isolamento in teflon. Offre migliore qualità del segnale sulle lunghe distanze, adatto a collegamenti in alta velocità in ambito locale (100 Mbps).

31 Doppino Ecco l'aspetto di un tratto di doppino ritorto non schermato (UTP) a quattro coppie (8 fili) in categoria 5. Nelle reti più diffuse basterebbe che il doppino avesse due coppie: una per trasmettere e una per ricevere Connettore. Un particolare dello spinotto in plastica (RJ45) usato come connettore in tutte le reti che funzionano su doppino. Assomiglia allo spinotto usato nei telefoni, ma è più grande perché deve contenere otto fili.

32 Ritardo di propagazione Gli elettroni viaggiano a una velocità approssimativamente costante ( 20 cm per ns, 1 ns = s NVP * velocità luce) (max 555 ns dopo..)

33 Ogni cavo (twisted pair) ha almeno 4 autostrade per gli elettroni Ritardo dovuto agli avvolgimenti La lunghezza di ogni via per gli elettroni nel cavo è leggermente diversa a causa degli avvolgimenti (differenze max 50 ns..)

34 Attenuazione Dovuta alle perdite di elettroni nel percorso Numero minore di elettroni! calore calore

35 Urti e ostacoli possono far ritornare indietro alcuni elettroni Urti e ostacoli

36 Crosstalk Gli elettroni possono saltare da un livello all altro e quidi andare su percorsi diversi. Quando un elettrone salta su una via diversa può andare nella direzione corretta o tornare indietro.

37 Near End Crosstalk (NEXT) NEXT è dovuto al crosstalk. Alcuni elettroni possono saltare su una strada adiacente e tornare indietro. Il segnale viene attenuato, per cui nel punto di partenza il segnale è attenuato. Gli effetti del crosstalk si riducono all aumentare della distanza dall inizio della comunicazione. La massima attenuazione si ottiene quando NEXT avviene alla fine del collegamednto ( in questo caso è il doppio dell attenuazione del collegamento).

38 Far end crosstalk (FEXT) FEXT è determinato dagli elettroni che saltano su una nuova strada e proseguono nello stesso verso. L attenuazione è uguale a quella del segnale diretto.

39 Electromagnetic Interference (EMI) Alcuni elettroni possono dispersi nello spazio e quindi essere ricevuti dall antenna di una radio o TV ( Electromagnetic Interference). Gli elettroni presenti nell ambiente ( trasmissioni radio) possono entrare nei conduttori. La sensibilità a disturbi radio è chiamata Electromagnetic Susceptibility. Il termine EMC (Electromagnetic Compatibility) indica l insieme dei due fenomeni ( interferenza e susceptibility).

40 FIBRE OTTICHE Le fibre ottiche operano nelle bande infrarosso, visibile e ultravioletto. La lunghezza d onda di tali bande è: (1 nm = 10-9 m) ULTRA VIOLETTO VISIBILE INFRAROSSO 10 nm 390 nm 770 nm 10 6 nm Una fibra ottica è costituita da un cilindro interno detto nucleo ( core), con indice di rifrazione uguale a n 1 e da una corona esterna detta mantello ( cladding), con un indice di rifrazione n 2. mantello nucleo ESEMPIO : diametro nucleo : 2,5 μm, n 1 =1,527 diametro mantello : 40 μm, n 2 =1,517

41 Fibre ottiche Una fibra ottica è realizzata in vetro o silicio fuso, e purchè il materiale sia un dielettrico trasparente alla luce, può essere realizzata anche in plastica. Il suo utilizzo è quello di trasportare energia luminosa in modo guidato. Una caratteristica che deriva direttamente dalla sua natura, è l'immunità della fibra ottica ai disturbi di natura elettromagnetica; tale proprietà impedisce fenomeni di interferenza (diafonia), così come non permette di prelevare segnale dall'esterno (intercettazione).

42 Alcuni esempi Le fibre vengono indicate indicate attraverso il diametro del nucleo (N) e quello del mantello (M) scritti in questo modo: N/M N ed M sono espressi μm ( m) e specificando se sono monomodali o multimodali Due tipiche fibre multimodali sono 50/125 e 62.5/125 mentre una fibra monomodale è 10/125

43 Fibra ottica Le prime fibre ottiche furono realizzate nel Tuttavia il loro impiego era limitato dalle grandi attenuazioni. L ampiezza del segnale ricevuto da una fibra lunga 1 Km risultava volte inferiore rispetto all ampiezza del segnale trasmesso. I valori di attenuazione ottenuti con le odierne tecnologie sono tali per cui: ampiezza segnale ricevuto > 0.96 * ampiezza segnale trasmesso Una fibra ottica si presenta come un sottile filo di materiale vetroso costituito da due parti: il nucleo (core) ed il mantello (cladding) Nucleo (filo di vetro) mantello

44 Fibra ottica: come funziona? Massimo angolo di accettazione Cono di accettazione L angolo di accettazione dipende dall indice di rifrazione dei materiali che costituiscono il nucleo ed il mantello Cono di accettazione

45 Fibra ottica Ci sono poi altri rivestimenti e strati protettivi: Un cavo in fibra ottica possono contenere più fibre, addirittura alcune decine o centinaia.

46 Riflessione e rifrazione La velocità della luce varia sensibilmente a seconda del mezzo attraversato. Nel vuoto tale velocità si indica con c e vale: c = m/s Nei materiali a maggior densità, la velocità della luce, indicata con v, è inferiore. Si definisce indice di rifrazione il rapporto tra la velocità della luce nel vuoto c rispetto a quella nel mezzo v e si indica con n=c/v. Un raggio di luce che viaggia in un mezzo 1 con indice di rifrazione n 1 e che entra in un mezzo 2 con indice di rifrazione n 2 diverso da n 1, si divide in un raggio riflesso nel mezzo 1 e in un raggio rifratto che si propaga nel mezzo 2. L'angolo di rifrazione dipende da quello di incidenza e dagli indici di rifrazione dei due mezzi. Se n 1 > n 2 si ha: β >α. All'aumentare dell'angolo di incidenza, l'angolo di rifrazione aumenta. Angolo limite: angolo α L per cui β=90, scompare la rifrazione e tutto ils egnale viene riflesso.

47 FIBRE OTTICHE n 1 viene scelto leggermente superiore a n 2. In questo modo la propagazione del segnale ottico avviene nel nucleo per successive riflessioni sulla superficie di separazione tra nucleo e mantello. MANTELLO NUCLEO

48 Effetti della fibra sulla trasmissione di impulsi Nel caso di trasmissioni numeriche l'allargamento degli impulsi luminosi che transitano lungo la fibra limita la frequenza massima di lavoro. Nelle fibre multimodali si ricevono varie copie ritardate dello stesso segnale. Si parla in questo caso di dispersione modale. Come conseguenza si può avere la parziale sovrapposizione dei segnali uscita, fenomeno noto come interferenza intersimbolica, che compromette la corretta rivelazione dei dati. Il fenomeno dell allargamento degli impulsi e dell interferenza simbolica è particolarmente importante nelle fibre multimodali, poiché ogni modo che si propaga nella fibra segue un percorso diverso e quindi arriva in tempi diversi a destinazione. Altre cause che determinano la dispersione modale sono la superficie irregolare del mantello che provoca riflessioni anomale, conicità del nucleo che determina variazione della direzione del raggio riflesso e la superficie di giunzione tra due fibre che modifica la direzione del raggio. Nelle fibre monomodali si ha un solo modo che si propaga e quindi il fenomeno della dispersione modale non esiste.

49 Effetti della fibra sulla trasmissione di impulsi Per ridurre la dispersione modale occorre rendere gli indici di rifrazione n 1 e n 2 molto vicini tra loro. Al limite, se n 1 = n 2, si avrebbe α L = 90 e quindi la luce si può propagare lungo la direzione dell'asse. In questo caso esiste una sola direzione di propagazione e quest'ultima si dice monomodale. Se n 1 èdiverso da n 2 esistono più modi di propagazione e quest'ultima si dice multimodale. La propagazione monomodale si può ottenere anche con n 1 n 2 ma rendendo il diametro del core molto piccolo e paragonabile alla lunghezza d'onda della radiazione usata. Nella propagazione monomodale, però, si penalizza l'apertura numerica. Esempio Nel caso in cui n 1 =1.48 e n 2 =1.46 si ha: NA = 0.242; φ Μ = 14 per n 0 = 1 e Δt/L = 67.8 ns/km; α L = 80

50 Numero di modi in una fibra Il numero di modi M che si propagano in una fibra è: M = 1 2 π d λ NA dove d = diametro del nucleo e NA l apertura numerica e λ la lunghezza d onda 2

51 FIBRE OTTICHE segnale disperso S O R G E N T E In una fibra ottica si propagano M modi indipendenti con M = 0,5 ( π d N a / λ) 2 dove d= diametro del nucleo, λ = lunghezza d onda Modo di ordine elevato Modo di ordine basso Se M > 1 si ha una FIBRA MULTIMODALE, che presenta un costo minore, ma anche prestazioni inferiori. Le fibre multimodali operano sostanzialmente nella prima finestra. Se M = 1 si ha una FIBRA MONOMODALE, che presenta costi maggiori, ma prestazioni migliori. Attualmente le fibre usate nelle telecomunicazioni sono di tipo monomodale.

52 Classificazione delle fibre Fibra ottica multimodale Fibra ottica monomodale Difficoltà nelle giunzioni

53 Perdite nelle fibre ottiche Nelle fibre sono presenti sostanzialmente due fenomeni che provocano perdite nel segnale trasmesso: l attenuazione del segnale la dispersione. Nelle fibre si possono verificare tre cause di dispersione: dispersione modale dispersione del materiale dispersione di guida d onda Le tre dispersioni precedentemente descritte determinano una limitazione della banda passante dell'intero collegamento

54 Attenuazione

55 Finestre

56 Finestre ottiche I sistemi di trasmissione utilizzano tre intervalli di lunghezze d'onda dette finestre ottiche per le quali risultano tecnologicamente ottimizzate sia le fibre che i dispositivi trasmettitori e ricevitori di luce. Tali finestre sono: 1 a finestra 0.8 < λ < 0.9 m m (vicino infrarosso); 2 a finestra 1.3 < λ < 1.35 m m; 3 a finestra λ 1.55 m m (lontano infrarosso). Attualmente le finestre più utilizzate sono la 2 a e la 3 a a causa delle basse perdite valutabili intorno a dB/Km. Per ottenere attenuazioni ancora più ridotte si possono impiegare fibre al cloruro di potassio (KCl).

57 Sorgenti ottiche Le sorgenti del segnale luminoso possono essere LED (cioè diodi in grado di emettere luce) e laser. Il laser è più sofisticato e costoso del diodo ma è più preciso. Per questo viene utilizzato sulle fibre monomodali

58 Velocità di trasmissione Le fibre ottiche permettono di raggiungere velocità di trasmissione elevatissime. La banda a disposizione su 1 Km di fibra è di circa: 500 MHz se si usa una fibra multimodale e LED 1 GHz se si usano laser su fibra multimodale da decine a centinaia di GHz su fibra monomodale e con laser sofisticati. Questo per ogni singola fibra!!!! Ma in un cavo ci possono essere decine o centinai di fibre!!!!!

59 FIBRE OTTICHE Schema del sistema di comunicazione Schema generale di un sistema di comunicazione in fibra ottica SORGENTE OTTICA RIVELATORE OTTICO Sorgenti ottiche LED ( Light Emittor Diode) : dispositivi con costo ridotto, ma con basse prestazioni LASER :srgenti per reti con prestazioni medio-alte Rivelatori ottici PIN (Positive-Intrinsic- Negative) APD ( Avalanche PhotoDiode)

60 FIBRE OTTICHE Sorgenti ottiche LED I LED hanno scarse prestazioni intermini di larghezza di riga emessa e di potenza emessa, mentre hanno il vantaggio di un basso costo e alta affidabilità.. Sono utilizzati dove non sono richieste bande troppo elevate e su distanze piccole. Ad esempio i LED sono molto utilizzati nell ambito delle reti locali.

61 FIBRE OTTICHE VANTAGGI OFFERTI DALLE FIBRE OTTICHE Piccolo ingombro : diametro di una fibra approssimativamente di 0,1 mm, mentre un cavo coassiale ha un diametro di mm. Flessibilità : le fibre ottiche risultano molto flessibili e possono essere cablate in qualunque ambiente. Basse attenuazioni Grandi larghezze di bande : le fibre ottiche consentono di ottenere bande di decine o centinaia di GHz / Km Basse interferenze con altre fibre ( crosstalk) Bassi disturbi : nelle fibre si può raggiungere facilmente probabilità di errore inferiori a Sono immuni a disturbi elettromagnetici Sono molto resistenti alle alte temperature

62 Cavi ottici Le fibre ottiche sono inserite in una struttura denominata cavo ottico in grado di resistere alle sollecitazioni esterne di trazione e torsione. Ogni fibra, oltre al rivestimento primario, presenta un rivestimento secondario, spesso di tipo a doppio strato, di materiale plastico. Il cavo ottico presenta delle caratteristiche che dipendono dal numero di fibre nel cavo (da quattro ad alcune centinaia), dal tipo di posa (aerea, sotterranea, sottomarina), ecc. In un cavo ottico possono prendere posto numerose fibre disposte in particolari configurazioni in funzione dell'uso che se ne fa. All'interno del cavo ottico è inserito un cavo di tiraggio utilizzato, durante la posa in opera, per limitare l'allungamento e la torsione che possono provocare la rottura della fibra. Il cavo è rivestito da una guaina di PVC o polietilene.

63 Cavi ottici Le strutture di un cavo dipendono dalla ditta costruttrice e si dividono in: a) a gruppo; b) a nastro; Nastro c) a solchi; d) a strati concentrici. Strati concentrici Gruppi Solchi

64 Sistemi radio Classificazione delle frequenze Frequenze Banda Servizi 3 Hz-30 KHz ELF,VLF Comunicazioni sottomarine KHz LF Comunicazioni navali a lungo raggio MHz MF Comunicazioni marittime, diffusione radio 3-30 MHz HF Diffusione radio, telefonia, telegrafo, radio amatoriale, comunicazioni da aerei a lungo raggio MHz VHF Televisione, diffusione radio in FM, controllo traffico aereo GHz UHF Televisione, radar, radiomobili, comunicazioni satellitari 3-30 GHz SHF Radar, link a microonde, comunicazioni satellitari GHz EHF Radar, comunicazioni militari, satellite GHz IR-ottiche Comunicazioni ottiche

65 Frequenza e lunghezza d onda I segnali informazione conterranno in prevalenza frequenze che non possono essere trasmesse direttamente. Per esempio un segnale audio può includere frequenze comprese fra 20 Hz e 20 khz. Si consideri la lunghezza d onda delle frequenze audio come mostrato a fianco. Velocità della luce Lunghezza d onda = Frequenza Km/sec Lunghezza d onda = = 20 Hz = Km Km/sec Lunghezza d onda = Hz = 15 Km

66 Alcuni esempi per l uso delle frequenze 900 MHz e 1800 MHz Sistema cellulare GSM 2GHz to 40GHz Sistema cellulare di terza generazione UMTS a 2 GHz Trasmissioni in ponte radio punto-punto (alta direttività delle antenne) Collegamenti via satellite 30MHz to 1GHz Broadcast radio con antenne omnidirezionali 3 x to 2 x Hz ( 300 GHz GHz=200 THz) Trasmissioni ad infrarosso (breve raggio d azione) Per tutti gli esempi riportati in questa pagina, il segnale elettromagnetico si propaga tra punti in vista ottica (come la luce): Line of Sight (LOS)

67 Caratteristiche delle bande di frequenza L influenza dell ambiente naturale sulla propagazione dipende dalla frequenza Si possono distinguere orientativamente i seguenti intervalli f < 30 KHz: l onda è riflessa dalla ionosfera e si ha una sorta di guida d onda terra-atmosfera. 30 KHz < f < 3 MHz: la propagazione è influenzata dalla presenza del terreno. Comunicazioni a distanza di centinaia di Km si hanno per onda superficiale (trasmissione radio AM) 3 MHz < f < 30 MHz: l onda è riflessa dalla ionosfera. I segnali possono coprire grandi distanze con più salti mediante riflessioni successive sulla ionosfera e sulla terra f > 30 MHZ: gli effetti più rilevanti, fino a frequenze dell ordine del GHz, sono associati all interferenza tra raggio diretto e raggio riflesso dal terreno. A frequenze superiori a 10 GHz, diventano preponderanti attenuazione e scattering dovuti a idrometeore e gas atmosferici (principalmente vapor d acqua)

68 Spettro della radiazione elettromagnetica

69 Logaritmo Dato un numero x si definisce log 10 x quel numero y per cui 10 Y =x Esempi: log 10 0,001=-3 poiché 10-3 =0,001 log 10 0,01=-2 poiché 10-2 =0,01 log 10 0,1=-1 poiché 10-1 =0,1 log 10 1=0 poiché 10 0 =1 log 10 10=1 poiché 10 1 =10 log =2 poiché 10 2 =100 log =3 poiché 10 3 =1000 Proprietà del logaritmo: log 10 (x y) = log 10 x + log 10 y log 10 (x/y) = log 10 x - log 10 y

70 I decibel Il decibel ( indicato sinteticamente con db) viene utilizzato per indicare un valore di tensione, corrente o potenza relativo db=20 log 10 (V 2 /V 1 ) db=20 log 10 (I 2 /I 1 ) db=10 log 10 (P 2 /P 1 )

71 Calcolo db Dati due segnali di potenza P 1 e P 2 P I R 2 1 = 1 = V1 R 2 P I R 2 2 = 2 = V2 R 2 Si ha: P V A = 10log = = 10log10 20log 2 P2 V2 V V 1 2

72 Calcolo db Dati due segnali di potenza P 1 e P 2 su resistenze diverse R V R I P = = R V R I P = = Si ha: log 20 20log 10log 10log R R V V R V R V P P A + = = =

73 Esempi Esempio 1 All uscita di un amplificatore si ha una potenza di 3,5 W mentre al suo ingresso il segnale ha una potenza di 20 mw. Il guadagno è di : G= 3,5 / 0,020= 175 e in db G è 10 Log = 10 2,24 = 22.4 db Esempio n. 2 La potenza di un segnale all ingresso di un canale è 150 W, mentre alla sua uscita si misura una potenza di 112 W. L attenuazione dovuta al canale è: G= 112/150= e in db si ha 10 Log = 10 (-0.127) = db

74 Watt e dbw e dbm La potenza di un segnale viene espressa in Watt (W). In certi casi si utilizza multipli e sottomultipli del Watt. 1 mw= W 1 KW = 1000 W Unità di misura dbw: dato un segnale di potenza P, la potenza in dbw è P(dBW)=10 log 10 (P/1W) Unità di misura dbm: dato un segnale di potenza P espressa in mw, la potenza in dbm è P(dBm)=10 log 10 (P/1mW) Esempio: P = 20 W si ha P(dBW)= 13 dbw ; P = 100 W si ha P(dBW) = 20 dbw P = 20 W si ha P(dBm)= 43 dbm ; P = 0,0004 W si ha P(dBm) = - 4 dbm si ha : 0 dbw = 30 dbm oppure - 30 dbw= 0 dbm

75 dbm e dbw dbm dbw Watt dbm dbw MilliWatt , ,25

76 dbmv dbmv: Unità di misura assoluta che indica il valore della tensione relativa a 1 mv su un carico di 75 Ω. Un segnale di tensione di V volt può essere espresso in dbmv mediante la seguente relazione: V( dbmv ) = 20log10 V ( espressa in mv ) 1mV Esempio: V = 10 V : V(dBmV)= 80 dbmv V = 2 V : V(dBmV)= 66 dbmv V = 1 V : V(dBmV)= 60 dbmv V=10 mv: V(dBmV)= 20 dbmv V= 1 mv V(dBmV)= 0 dbmv V= 500 μv V(dBmV)= - 6 dbmv V=100 μv V(dBmV)= - 20 dbmv V = 1 μv V(dBmV)= -60 dbmv

77 Decibel o db Dati due segnali di potenza P 1 e P 2, si definisce rapporto tra le potenze in db il valore A P1 db) = 10log10 = P1 ( dbw ) P ( dbw ) P ( 2 2 Il vantaggio di utilizzare i db sono vari. In particolare i rapporti tra potenze in scala lineare diventano differenze in db; analogamente la moltiplicazione tra potenze in scala lineare diventano somme in db. Rapporto di Potenza db Rapporto di potenza db

78 Livelli relativi di tensione e potenza Si definisce livello relativo L di potenza P 2 ( misurato in dbr)di un punto A rispetto a un punto O con potenza P o il rapporto ( ) = 10 P 2 L dbr Log10 P o Esempio: L = 0 dbr significa P 2 = P o, cioè le potenze in A e O hanno lo stesso valore L=10 dbr significa P 2 =10 P o L=20 dbr significa P 2 =100 P o

79 Esempio dbr -5dB 10dB -5dB Attenuatore Amplificatore Attenuatore O -5dBr -5+10=5 dbr -5+5=0 dbr A O e A hanno lo stesso livello di potenza ( 0 dbr) Se P o = 0 dbm allora P 2 = 0 dbm Se P o = 3 dbm allora P 2 = 3 dbm

80 Esempio dbr -5dB 20dB -5dB Attenuatore Amplificatore Attenuatore O -5dBr -5+20=15 dbr -5+15=10 dbr A Il segnale in A ha un potenza 10 volte più grande che in O Se P 0 = 0 dbm ( 1 mw) allora P 2 = 10 dbm ( 10 mw) Se P o = 3 dbm ( 2 mw) allora P 2 = 13 dbm ( 20 mw)

81 Sistemi di trasmissione Sistemi radio Cavi Fibre ottiche

82 Attenuazione confronti tra i cavi

83 Antenne Le antenne possono essere divise in due categorie: Antenne non direttive; Antenne direttive. Diagramma di radiazione di un antenna

84 Antenna isotropa Se l antenna trasmittente irradia nello stesso modo in tutte le direzioni la potenza P T =W T si distribuisce su una sfera,

85 Antenna direttiva Sono antenne che hanno direzioni privilegiate di emissione. Nell esempio è mostrata un antenna parabolica che ha un λ illuminatore ( o feed), e la superficie della parabola riflette il segnale emesso dal feed e lo focalizza in certe direzioni. In questo caso la potenza W T si distribuisce prevalentemente lungo certe direzioni.

86 Guadagno di antenna Un antenna direttiva presenta un guadagno G rispetto ad un antenna non direttiva poiché concentra tutta l energia in una direzione. Guadagno G dell antenna: dove: G 2 π = η η=efficienza dell antenna (η<1, tipicamente tra 0,4 e 0,9) f= frequenza utilizzata d=diametro dell antenna c=velocità della luce, cioè m/s. f c 2 2 d 2 Guadagno dell antenna in db G = 20,4 + 10log10 η + 20log10( f ) GHz + 20log10 Esempi: se f=6,175 GHz, η=0,55, d=30 m si ha : G=63,2 db se f=1, 5 GHz, η=0,6, d=100 cm si ha G=21,7 db d

87 Antenne direttive Il guadagno misura la capacità dell'antenna di concentrare le onde radio in una particolare direzione Con l'aumentare del di antenna, aumenta anche la capacità dell'antenna di concentrare onde radio in un fascio più stretto. Un'antenna molto grande produce un guadagno elevato e un "fascio filiforme" molto stretto. Questo fascio, tuttavia, deve essere con precisione verso la stazione ricevente per garantire lo sfruttamento completo dell'alto guadagno. Al contrario, un'antenna piccola produce un fascio più ampio e un guadagno più basso, ma richiede una precisione minore nel puntamento. Oltre a fornire un guadagno elevato, la larghezza di fascio più stretta offre maggiore resistenza alle interferenze.

88 Antenne direttive L'antenna deve essere puntata nel modo più preciso possibile verso la direzione stabilita ( ad esempio, un satellite) per poterne sfruttare al massimo il guadagno in direzione di questo e quindi la trasmessa e/o ricevuta. Nelle comunicazioni satellitari, il satellite occupa in linea di principio una posizione fissa nello spazio e pertanto le antenne di terra non devono essere costantemente orientate per inseguire i suoi spostamenti. In pratica, il satellite vaga intorno alla propria posizione orbitale nominale sotto l'influsso gravitazionale di altri corpi, quali la Luna. Le piccole antenne, come quelle impiegate per la ricezione diretta delle trasmissioni satellitari nelle abitazioni, possono essere puntate manualmente e e non sono sensibili alle piccole variazioni di posizione del satellite nello spazio. Ciò è possibile perché la è relativamente ampia e il guadagno rimane pressappoco costante durante gli spostamenti del satellite rispetto alla posizione orbitale nominale. Le antenne di terra di grosse dimensioni presentano una larghezza del fascio ridotta e gli spostamenti del satellite possono spostarla fuori dalla portata, con una notevole riduzione nel guadagno dell'antenna e quindi nell'intensità di segnale ricevuta dal satellite o da terra. La soluzione consiste nell'utilizzare un sistema di inseguimento automatico capace di riorientare l'antenna verso il satellite. I sistemi di inseguimento sono in genere richiesti per antenne di diametro superiore ai 3 metri. Il costo dei sistemi di inseguimento automatico non è giustificato per le antenne più piccole

89 EIRP ( Effective Isotropically Radiated Power) EIRP indica la potenza effettivamente irradiata all uscita dall antenna e tiene perciò conto sia della potenza di trasmissione, sia del guadagno fornito dall antenna. EIRP= P T G T EIRP (in dbw)= P T ( dbw)+ G T (db) G T EIRP=P T + G T P T Trasmettitore Esempio: P=1 W = 0 dbw, G= 35 db per cui EIRP = 35 dbw

90 Attenuazione P i Rete P o Se il segnale di ingresso ha una potenza P i e un segnale di uscita con potenza P o si definisce attenuazione della rete A il rapporto A = Po P i Attenuazione in db: A(dB)= 10 log 10 ( P o / P i )= P o (dbw)- P i (dbw) Esempio: P i =1000 W, P o = 1 W, si ha una perdita o attenuazione A = - 30 db; P i =1 W, P o = 2 W, si ha una guadagno A = 3 db; P i =1 W, P o = 0,5 W, si ha una perdita o attenuazione di A = - 3 db; Esempio: 1 W Uscita? Rete Se l attenuazione fosse -30dB si avrebbe una A=-27 db potenza di uscita pari a 1/1000 dell ingresso e quindi 1 mw. Poiché si ha A=-27 db e quindi di 3 db inferiore l ampiezza è doppia cioè P o =2 mw

91 Attenuazione nelle linee di trasmissione Cavo coassiale per reti geografiche 2,6/9,5 mm attenuazione di 2,3 db/km 1,2/4,4 mm attenuazione di 5,3 db/km 0,7/2,9 mm attenuazione di 8,9 db/km Cavo coassiale Tick per Ethernet 10 Base 5 (cavo giallo) I cavi più utilizzati sono RG-213 o RG-8 con le seguenti caratteristiche : diametro 10.3 mm e impedenza nominale 50 Ω attenuazione ogni 100 m : 1,8 db a 10 MHz, 6,23 a 100 MHz, 13,5 a 400 MHz Cavo coassiale Thin per Ethernet 10 Base 2 Cavo RG 58 con le seguenti caratteristiche : diametro 5 mm e impedenza nominale 50 Ω attenuazione ogni 100 : 3,7 db m a 10 MHz, 11,3 a 100 MHz, 23,8 a 400 MHz

92 Attenuazione Fibre ottiche Fibra ottica multimodale La fibra ottica multimodale (125/62.5 µm) è utilizzata per coprire distanze di qualche chilometro, come sorgente trasmissiva viene comunemente impiegato il LED con lunghezze d' onda di 850 ( prima finestra) e 1300 nm (seconda finestra) attenuazioni di -3.5 db/km in prima finestra e -0.8 db/km in seconda finestra. Fibra ottica monomodale La fibra ottica monomodale (125/9 µm) viene impiegata per coprire distanze nell' ordine delle decine di chilometri o superiori. Come sorgente viene comunemente impiegato il diodo Laser con lunghezze d' onda di 1300 ( seconda finestra) e 1500 nm (terza finestra) attenuazioni di -0.4 db/km (seconda finestra) e -0.2dB/Km (terza finestra.

93 Cause di attenuazione nelle trasmissioni radio Nelle trasmissioni radio si possono verificare numerose cause di attenuazione, quali: attenuazione di spazio libero attenuazione dovuta a elettroni liberi attenuazione dovuta a molecole di ossigeno attenuazione dovuta al vapore acqueo attenuazione dovuta alle condizioni atmosferiche Attenuazione dovuta alla presenza dell atmosfera L attenuazione introdotta da questi tipi di attenuazione dipende sostanzialmente dalla frequenza.

94 Attenuazione di spazio libero Attenuazione di spazio libero 4πfd L s = c 2 dove f = frequenza d = distanza c = velocità luce Attenuazione di spazio libero in db L s ( db) = 32,4 + 20log 10 f + 20log 10 con f in MHz e d in km d L attenuazione aumenta con la frequenza e con la distanza. In particolare l attenuazione aumenta di 6 db ogni volta che la frequenza o la distanza raddoppia. Esempi: Satellite geostazionario: f=6,125 GHz, d= Km si ha: L s =198,6 db WaveLAN: f=950 MHz, d= 10 Km si ha : L s =111,6 db

95 Attenuazione di spazio libero Esempio: f=900 MHz d=100m L s =71,5 db d=1 Km L s =91,5 db d=10 Km L s =111,5 db d=100 Km L s =131,5 db Esempio: f=20 GHz d=100m L s =98,5 db d=1 Km L s =118,5 db d=10 Km L s =138,5 db d=100 Km L s =158,5 db Esempio: d=10 Km f=100 MHz L s =92,4 db f=1 GHz L s =112,4 db f=10 GHz L s =132,4 db d=100 Km L s =152,4dB

96 Attenuazione dovuta all atmosfera Le cause di attenuazione sono: elettroni liberi presenti nell atmosfera molecole di ossigeno vapore acqueo

97 Attenuazione dovuta alle condizioni atmosferiche Le condizioni atmosferiche possono attenuare in modo significativo il segnale trasmesso, quando la frequenza di trasmissione è elevata ( tipicamente oltre i 10 GHz). In particolare la pioggia, ma anche altre fenomeni atmosferici ( neve, nebbia, ), influenza la propagazione del segnale.

98 Attenuazione dovuta alle condizioni atmosferiche

99 Ipsogramma Diagramma che mostra l andamento in DB dei livelli di potenza. Esempio: In figura, è mostrata una ipotetica trasmissione terra-satellite-terra, assieme all'ipsogramma relativo.

100 I disturbi che alterano il segnale Il segnale ricevuto può differire da quello trasmesso Per un segnale analogico peggiora la qualità del segnale misurata dal rapporto Potenza del segnale utile / Potenza del rumore o rapporto segnale/rumore (S/N) Per un segnale digitale si utilizza la probabilità di errore I disturbi che alterano il segnale nel passare attraverso il mezzo fisico sono dovuti a: Distorsione (fase del segnale) Attenuazione (ampiezza del segnale) Ritardo Rumore (ampiezza del segnale)

101 Rumore Rumore termico ( rumore di Johnson) Rumore di intermodulazione Crosstalk Rumore impulsivo

102 Rumore termico Dato un dispositivo a temperatura T K con una banda W, questo genera un rumore termico di potenza P n data da: P n = KTW dove K = costante di Boltzmann =1,3803 x J/ K. Potenza del rumore termico in db ( in db ) = K ( in db ) + T ( in db ) W ( in db ) P n + Essendo K in db dato da -228,6 dbw si ha: ( in db ) P n = 228,6 dbw + T ( in db ) + W ( in db ) Esempio 1: Consideriamo un ricevitore con temperatura T=100 K e W=10 MHz la potenza di rumore è P n = -228,6 dbw + 10 log log =-228, =-138,6 dbw Esempio 2: Dato un amplificatore con temperatura di rumore uguale a K e W=10 MHz la potenza di rumore è P n = -228,6 dbw + 10 log log =- 228, =-118,6 dbw

103 Densità spettrale del rumore Indica come la potenza del rumore è distribuita in frequenza Si indica generalmente con N o e si misura in W/Hz Rumore bianco N o frequenza Per il rumore termico si ha N o =kt Rumore selettivo in frequenza N o frequenza

104 Rumore dovuto all atmosfera

105 Rapporto segnale-rumore (S/N) Il rapporto segnale rumore è definito come il rapporto tra la potenza S del segnale e la potenza N del rumore. In db si ha : S/N ( in db) = S(in db) - N (in db) Tabella Esempi: S/N Log 10 S/N 1 Log 10 1 = 0 2 Log 10 2 = 0,3 4 Log 10 4 = 0,6 10 Log = 1 S/N=0 db se S=N per cui il segnale e il rumore hanno la stessa potenza. S/N=3 db se S=2N per cui il segnale ha una potenza doppia del rumore S=N = 10 db se S=10 N per cui il segnale ha una potenza doppia del rumore

106 Figura di rumore (F) S i /N i = rapporto segnale-rumore all ingresso S o /N o = rapporto segnale-rumore all uscita S i /N i Sistema S o /N o Figura di rumore F ( Noise Figure) di un dispositivo o di un sistema S i N S i i S o F = oppure in db F( in db) = S N o i N indb o indb No La figura di rumore è una misura del rumore introdotto dal dispositivo. Se F = 0 db ( cioè S i /N i <S o /N o ), il dispositivo non cambia il rapporto segnale/rumore. Se F< 0dB ( cioè S i /N i <S o /N o ), il dispositivo ha all uscita un rapporto segnale-rumore migliore rispetto all ingresso. Se F > 0dB ( cioè S i /N i >S o /N o ), il dispositivo ha all uscita un rapporto segnale-rumore migliore rispetto all ingresso. Esempio: se S i /N i = 50 db e NF=10 db si ha S o /N o =40 db

107 Figura di rumore e temperatura di rumore La figura di rumore è vicino a 1 per dispositivi con basso rumore. Per questi motivi conviene spesso utilizzare un altro parametro legato ad esso e indicato con il termine di temperatura equivalente di rumore. N i = kt i W Dispositivo N e = kt e W i N u =G N i +G N e Temperatura equivalente di rumore T e Ti + Te T Figura di rumore NF = = 1+ T T Figura di rumore in db : F= 10 log 10 (1+ T e /T i ) e i G= guadagno dispositivo T i =temperatura rumore ingresso T e =temperatura rumore dispositivo W=banda S o =GS i Temperatura equivalente di rumore: T e =(F-1) T i in scala lineare in db T e = 10 log 10 (F-1)+ 10 log 10 T i Esempi: T e =400 K, T i =300 K da cui F=10 log (1+400/300) = 3,7 db NF=4, T i =290 K, da cui T e =438,4 K

108 Figura di rumore e temperatura di rumore La figura di rumore indica il rumore introdotto da un dispositivo o un apparato rispetto al rumore al suo ingresso. Il confronto tra diversi dispositivi con diverse temperature di ingresso è alquanto difficile. Per ovviare a questo inconveniente si utilizza una temperatura di ingresso di riferimento T i =290 K La densità spettrale N o =kt=1, = W/Hz per cui in dbw si ha : N o = -204 dbw

109 Figura di rumore e temperatura di rumore Esempio: Un dispositivo con F=10 db ( peggiora il rapporto segnale rumore di 10 volte) T i =290 K Si ottiene una temperatura equivalente di rumore T e = 2900 K = 2610 K Alcuni valori di F e T F (db) T e ( K) F (db) T e ( K) , , ,5 35,4

110 N i Dispositivi in cascata G j = guadagno del j-mo dispositivo D j ; N d,j = potenza di rumore introdotta dal j- mo dispositivo G 1 G 2 N u N i = potenza di rumore all ingresso N u = potenza di rumore all uscita Potenza del rumore in uscita N u d,2 [ G G KT + G G KT + G KT ] W = G G T + T + W = G1 G2Ni + G2Nd,1 + Nd,2 = 1 2 i 2 1 d,1 2 d,2) Temperatura equivalente di rumore T e T e = Td,1 + 1 T 2 1 d,2 G i d,1 T G 1 Figura di rumore F F = F 1 + F2 1 G 1

111 Dispositivi in cascata N i G 1 G 2 G n N u G j = guadagno del j-mo dispositivo D j ; N d,j = potenza di rumore introdotta dal j- mo dispositivo N i = potenza di rumore all ingresso N u = potenza di rumore all uscita T2 T3 Tn Temperatura equivalente di rumore T T e u = T G1 G1G 2 G1G 2... Gn 1 Figura di rumore F F = F 1 + F2 1 + G 1 F G G 1 2 Fn 1 G G... G 1 2 n 1 Il primo elemento della catena di ricezione ha una notevole importanza. Infatti se il primo stadio ha un alto guadagno G 1, allora la figura di rumore e la temperatura di rumore sono sostanzialmente determinate dal primo elemento. Per questo motivo il primo stadio (front-end) di un ricevitore è generalmente un preamplificatore con basso rumore e elevato guadagno.

112 Link Budget o Equazione della tratta Trasmettitore Ricevitore P T = potenza di trasmissione α = attenuazione per Km P R = potenza di ricezione L = lunghezza del collegamento Equazione della tratta: P R = P T /(α L) Equazione della tratta ( in dbw): P R = P T - 10 log 10 α- 10 log 10 L

113 Equazione della tratta radio P = R e in db P R = P T PT GT G L L s + G T a R + G R L s L a P T = potenza di trasmissione P R = potenza di ricezione d = lunghezza del collegamento G T = guadagno antenna trasmissione G R = guadagno antenna trasmissione L s = attenuazione di spazio libero L a = altri tipi di attenuazione Nel caso di antenne non direttive (omnidirezionale o isotrope), per cui G T = G R =0 db si ha: P R = P T -L s -L a Esempi: Wave LAN: f=950 Mhz, P T =0.25 W ( +24 dbm), G T =G R = 10 db ( antenna yagi) d= 10 Km, L s = 112 db, L a = 0 db si ottiene P R = dbm= -68 dbm= 10-6,8 W=0,16 μw Satellite geostazionario: f=6,125 GHz, d= Km, P T =40 dbw, G T = 54 db, G R = 20 db, L s = 200 db, L a = 2 db si ottiene P R = = -88 dbw da cui P R = 10-8,8 W=0,002 μw

114 Rapporto segnale/rumore in una tratta radio La potenza all ingresso del ricevitore è S=P R = P T + G T + G R - L s - L a La potenza di rumore è N=P n =ktw Il rapporto segnale/rumore all ingresso del ricevitore è S/N. In db si ha: S ( in db) = N = ( EIRP) dbw ( EIRP) + ( G r dbw / T ) + ( G db r ) db ( L a ) db ( L db ( ktw ) / K ( La ) db ( Ls ) db ( W ) dbhz + Il parametro G r /T è tipico di un ricevitore ed è indicato come cifra di merito. Esempi: Satellite Eutelsat-ECS: G r /T=-5,3 db/ K Stazione a terra: G r /T=37,7 db/ K s ) dbw 228,6 dbw Esempio: Supponiamo P T = 2 KW = 33 dbw, f=14 GHz, D=15 m, G T =64,2 db, EIRP=97,2 db, W=80 MHz (e in db uguale a 79 db), L s =206,5 db, L a =2 db e G r /T=-5,3 db/ K. Si ottiene: S/N ( in db) =33 dbw = 35 db

115 Link Budget per satelliti geostazionari Esempio Tratta in salita Tratta in Tratta in Tratta in discesa discesa salita 4/6 GHz 4/6 GHz 12/14 GHz 12/14 GHz Potenza trasmettitore (dbw) Guadagno antenna (db) Attenuazione spazio libero (db) Attenuazione -0,1-0,1-0,5-0,5 atmosferica (db) Tempo buono Attenuazione atmosferica (db) Forti piogge Guadagno antenna ricevente ( db) Potenza ricevura (dbw) -86,1-112,1-77,5-84,5 Tempo buono Potenza ricevura (dbw) -88,1-114,1-87,5-96,5 Forti piogge Temperatura rumore ( K) Potenza di rumore (dbw) Rapporto 41,9 15,9 50,5 41,5 segnale-rumore (db) Tempo buono Rapporto segnale-rumore (db) Forti piogge 39,9 13,9 40,5 31,5

116 Rapporto segnale/rumore totale Rapporto segnale-rumore nella tratta in salita ( o uplink) : (S/N) u Rapporto segnale-rumore nella tratta in discesa ( o downlink) : (S/N) d uplink downlink Rapporto segnale-rumore totale:(s/n) t Rapporto segnale-rumore totale = + ( S / N) ( S / N) ( S / N) t u d Il precedente calcolo va effettuato utilizzando i valori lineari e non i db. Esempio: (S/N) )u =28 db=630,96 (S/N) d =23,9 db=245,47 da cui ( S / N) = ( S / N) e in db si ha (S/N) )u =22,5 db t u + ( S / N) d = + = = 5, ,96 245,47 176,72

117 Sensibilità del ricevitore Esempio di un ricevitore radio nella banda 40 MHz Limite di sensibilità Limite di frequenza entro cui il segnale è ricostruito -120 dbm (0,3V) demodulazione instabile anche a 40,675MHz -110 dbm (1V) 40,676 40,674 MHz -90 dbm (10V) 40,676 40,672 MHz -80 dbm (30V) 40,676 40,672 MHz