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Tecniche di Accesso Multiplo

1) Ripetitore ed accesso multiplo:

Dispone di una larghezza di banda suddivisa in diversi canali adiacenti detti transponders la cui banda è una frazione della banda totale. L'accesso multiplo al ricevitore viene ottenuto agendo sulla frequenza e/o sulla polarizzazione della portante.

 

2) Tecniche di accesso multiplo ad un transponder :

  • FDMA
  • TDMA
  • CDMA
  • Accesso randomico (ALOHA , S-ALOHA)

3) FDMA :

Accesso multiplo a divisione di frequenza, la banda a disposizione del transponder viene suddivisa in sottobande le quali sono separate tra di loro da bande di guardia, ogni sottobanda viene utilizzata modulando una portante con una frequenza situata al centro della sottobanda, al ricevitore la sottobanda di interesse viene filtrata tuttavia vi sarà un contributo relativo al canale adiacente che verrà incluso nel termine .

 

4) FDMA ed intermodulazione :

La non linearità del transponder determina la generazione di prodotti di intermodulazione i quali possono anche sovrapporsi al segnale utile, in particolare è molto dannosa l'intermodulazione del terzo ordine generata ad esempio dai TWTA. L'interferenza può essere descritta con una densità spettrale costante che aumenta con il numero di portanti FDMA e con il grado di utilizzo del transponder.

 

5) Necessità del BackOff per la tecnica FDMA :

Si ha che  il termine riguardante l'uplink ha andamento lineare ossia al crescere della potenza in ingresso aumenta , per il termine riguardante il downlink occorre invece considerare che la potenza a bordo è ridotta, si lavora pertanto in zona di saturazione al fine di ottimizzarne il rendimento, infine per il termine riguardante l'intermodulazione si ha che al crescere della potenza in ingresso diminuisce. Combinando questi 3 andamenti si ha che il massimo  si ha lavorando con un backoff di alcuni dB.

 

6) Vantaggi e svantaggi della tecnica FDMA :

Vantaggi:

  • Tecnologia matura
  • Bassa potenza di picco trasmessa
  • Non richiede la sincronizzazione delle utenze
  • E' l'unica tecnica ad accesso multiplo nel caso di sistemi con modulazioni analogiche

Svantaggi:

  • Richiede un buon controllo in frequenza per limitare ACI
  • Non consente di supportare data rates variabili

7) TDMA :

Time Division Multiple Access, ogni stazione memorizza in un buffer i dati da trasmettere e quando è giunto il suo turno occupa tutta la banda a disposizione emettendo un burst di dati. In particolare la trama prevede un susseguirsi di reference burst, emessi alternativamente dalle stazioni di riferimento, intervalli di guardia e burst di traffico dati emessi volta per volta dalla stazione di turno.

 

8) Sincronizzazione di burst :

In assenza di un sincronismo è necessario che volta per volta il ricevitore si sincronizzi ai singoli burst, ciò avviene sia sincronizzando la portante tramite una serie di 0 ed 1 che tramite una Unique Word che, riconosciuta da un correlatore,  risolve le ambiguità di fase e segnala l'inizio del pacchetto.

 

9) Sincronizzazione di slot :

Si utilizza una stazione di riferimento che propaga il suo reference burst rispetto al quale le diverse stazioni individuano entro che ritardo costante inviare il proprio burst, in particolare la difficoltà è nel determinare

dove SOTF ,  Start Of Transmit Frame, è l'istante nel quale la data stazione deve iniziare a trasmettere il proprio burst in modo da collocarsi correttamente all'interno della trama mentre SORF , Start Of Receive Frame, è l'istante nel quale la stazione ricevente deve iniziare a ricevere. Le tecniche di sincronizzazione di slot volte a determinare Dn sono due :

  • Open Loop Synchronization
  • Closed Loop Synchronization

10) Vantaggi e svantaggi della tecnica TDMA :

Vantaggi:

  • Il transponder non richiede backoff
  • Tutte le stazioni trasmettono e ricevono alla stessa frequenza

Svantaggi:

  • Sono richieste alte potenze di picco per via del bit rate più elevato nel burst, si può utilizzare MF-TDMA al fine di richiedere potenze meno elevate
  • Richiede sincronizzazione

11) DAMA :

Demand Assignment Multiple Access, le risorse vengono associate a seguito di una richiesta da parte dell'utente, tale richieste avvengono su di un canale ad accesso dedicato o randomico.

 

12) Tecnica ALOHA :

La stazione che vuole trasmettere ascolta il canale, se ritiene sia libero prova a trasmettere e si attende un ACK di risposta, se questo non arriva vuol dire che c'è stato un conflitto con una richiesta effettuata da un'altra stazione, allora entrambe attendono un intervallo di tempo randomico e quindi diverso per le due stazioni dopodichè reinviano la richiesta di accesso al canale.

 

13) CDMA :

La banda utile di alcuni kHz viene spalmata su tutta la banda a disposizione del canale che solitamente è di alcuni MHz, il segnale interferente è invece a banda stretta ma viene spalmato su tutta la banda quando in ricezione si fa il battimento con la medesima sequenza di spreading che invece recupera il segnale utile.

 

14) Varianti del CDMA :

  • DS-CDMA : il segnale viene moltiplicato per una sequenza di spreading con un chip rate molto maggiore del data rate
  • FH-CDMA : La banda viene suddivisa in slot di frequenza adiacenti, in ogni intervallo di bit il segnale occupa uno o più di questi slot scelti in accordo alle uscite di un generatore di sequenza PN

15) Tipologie di sequenze di spreading :

  • Codici ortogonali utilizzati per distinguere un utente all'interno di una data cella
  • Sequenze PN di scrambling utilizzate per distinguere le diverse celle

Entrambe le tipologie di sequenze di spreading debbono essere caratterizzate da una alta autocorrelazione al fine di consentire la sincronizzazione con la sequenza generata localmente ed una bassa intercorrelazione al fine di ridurre le interferenze da parte degli altri utenti.

 

16) Tipologie di ricevitori CDMA :

  • A filtro adattato : esegue la correlazione tra il segnale ricevuto ed una sequenza specifica per l'utente, vi è poi un decisore hard
  • Rake : individua i picchi di determinati segnali multipath ed assegna ad essi dei ricevitori a correlazione
  • MultiUser Detection : utilizza le informazioni sul codice e sul timing degli utenti interferenti al fine di decodificare i loro contributi e sottrarli al segnale utile eliminando pertanto completamente le interferenze.

17) Criterio MRC :

In un ricevitore RAKE i correlatori che corrispondono ad un percorso associato ad un segnale forte vengono esaltati mentre quelli che non si sincronizzano con un percorso particolare vengono soppressi.

 

18) Utilizzo del ricevitore RAKE in ambito satellitare :

Non è molto utile in quanto una componente è molto maggiore delle altre inoltre i ritardi tra le diverse componenti non sono grandi se comparati col tempo di chip, per sfruttare i vantaggi del ricevitore RAKE lo stesso segnale viene inviato a terra da più satelliti.

 

19) Tipologie di Handover :

  • Hard Handover :  al bordo di una cella interrompo il collegamento con una stazione base e inizio il collegamento con la stazione base della cella adiacente
  • Soft Handover :   al bordo cella continuo ad essere servito da entrambe le base station, ciò aumenta l'interferenza ma può consentire ad entrambe di erogare una potenza dimezzata

20) Controllo di potenza nel CDMA :

  • Nella tratta dal mobile al satellite gli utenti equalizzano le loro potenze ricevute in modo che gli utenti vicini non dominino sugli utenti lontani
  • Nella tratta dal satellite al mobile viene fatto un controllo di potenza al fine di ottimizzare l'utilizzo della potenza disponibile sul satellite.

21) Tipologie di controllo di potenza nel CDMA :

  • Loop Aperto : viene stimata la deviazione della potenza ricevuta rispetto a quella nominale, la stima viene utilizzata per correggere la potenza del segnale in uplink supponendo vi sia simmetria nelle perdite rispetto al downlink
  • Loop Chiuso : viene stimata la qualità di alcuni servizi e rinviata in alcuni pacchetti

22) Differenze nel controllo di potenza tra sistemi satellitari e sistemi terrestri :

Nei sistemi terrestri il controllo di potenza avviene con un ritmo di 800Hz - 1500Hz mentre nei sistemi satellitari avviene con un rate di 200Hz.

 

23) Vantaggi della tecnica CDMA :

  • Riutilizzo delle frequenze semplificato
  • Facilmente supportabili diversi data rates
  • Compatibile con servizi di radiolocalizzazione

24) Aree di utilizzo di S-UMTS :

    • Complemento di servizi terrestri
      • Navi, aerei ed aree remote e represse
      • S-UMTS può anticipare il servizio in aree dove T-UMTS è in via di implementazione
      • In zone di crisi dove siano state danneggiate le vie di comunicazione
    • In alternativa a servizi terrestri
      • Adatto a servizi outdoor
      • Data rates maggiori del GPRS in zone dove il T-UMTS non è ancora arrivato

 

25) QoS dello S-UMTS :

  • Bit rate di almeno 144kbps
  • BER di 10-3 per servizi voce
  • BER di 10-6 per servizi dati

26) OVSF :

Ortogonal Variable Spreading Factor, occorre mantenere l'ortogonalità tra le sequenze di spreading anche nel caso abbiano lunghezza diverse in risposta alla necessità di supportare diversi data rates mantenendo la stessa immunità ai disturbi.

 

27) Requisiti per S-UMTS :

  • Terminale e numero comune con S-UMTS
  • Costi ridotti per via della standardizzazione

28) Caratteristiche del Return Link :

C'è una supertrama costituita da 72 trame ciascuna con 15 slots nel quale la trama di controllo e la trama dati modulano in quadratura la portante.

 

29) Caratteristiche del Forward Link :

C'è una supertrama costituita da 72 trame ciascuna con 15 slots nel quale la trama di controllo e la trama dati sono multiplexate a divisione di tempo.

 

30) Tipologie di codifiche utilizzate nello S-UMTS :

  • Per ottenere un BER di 10-3 si utilizza la sola codifica convoluzionale seguita da interleaving
  • Per ottenere un BER di 10-6 si utilizza una codifica esterna di tipo Reed Solomon, seguita da interleaving esterno, successivamente si ha una codifica interna convoluzionale seguita da interleaving interno

31) banda di coerenza :

Intervallo di frequenze entro il quale posso considerare costante la risposta in frequenza.

 

32) Vantaggi e svantaggi della diversità di satellite :

Vantaggi :

  • Consente di inviare all'utente lo stesso segnale tramite diversi satelliti in modo che globalmente vi sia una probabilità di blocco ridotta, in ambito satellitare essa è dovuta prettamente ad ombreggiamento e pertanto i maggiori vantaggi si hanno in ambito rurale.
  • Consente il soft handover
  • Consente l'emissione di una minore potenza in quanto i contributi si sommano

Svantaggi :

  • Aumenta le interferenze, è come se trasmettessero il doppio degli utenti

33) Diversità di satellite ibrida :

Si sceglie il segnale più forte nel caso vi sia uno sbilanciamento di più di 4dB tra un link e l'altro altrimenti si fa una combinazione dei due segnali in modo da ridurre la potenza emessa (Criterio MRC).