Bande di frequenza BAND Hz ELF AF k VLF3 k - 30 k LF30 k k MF300 k - 3 M HF3 M - 30 M BAND Hz VHF30M-300M UHF300M - 3 G SHF3 G - 30 G EHF30 G - 300G Wavelength, = c/f

Metodi di accesso Multiplazione –Frequency Division Multiple Access (FDMA) –Time Division Multiple Access (TDMA) –Frequency Hopped Multiple Access (FHMA) –Code Division Multiple Access (CDMA) –Space Division Multiple Access (SDMA) –Packet Radio Duplexing –Frequency Division Duplexing (FDD) –Time Division Duplexing (TDD)

Tecniche di accesso: spettro espanso Spread spectrum –frequency hopping Nata durante la II guerra mondiale, implementata meccanicamente –direct sequence Anni 50 e 60 per uso militare

Confronto FH/DS

Packet Radio (PR) Risorse condivise Pacchetti contenenti dati, indirizzo di partenza e di arrivo ecc…. Messaggi di Acknowledgement (ACK/NACK)) Probabilità di collisione tra pacchetti. Ripetizione del messaggio in caso di NACK Efficiente in caso di trasmissioni a burst

Protocollo Aloha

Classificazione Paging Cordless –I a generazione: accesso vincolato –II a generazione: accesso distribuito (limitato) Cellulare –Cella –Base Station(BS) –Mobile Switching Center (MSC) –Public Switching Telehone Network

Sistemi Cellulari Divisione in celle –CLUSTER Problemi tipici –Handoff –Interferenze co-canale Tecniche per aumentare la capacità –cell splitting –cell sectoring –zone microcell

Metodi per aumentare la capacità S dipende dalla gamma di frequenza assegnata a un dato servizio Bisogna massimizzare M ovvero diminuire N (aumentano le interferenze) diminuire larea della cella (aumentano gli Handoff)

Sequenza per lattivazione di chiamata da Mobile

Sequenza per lattivazione di chiamata da BS

STANDARD Analogici Advanced Mobile Phone System (AMPS) Ext.Tot. Acc. Comm. System (ETACS) –FM analogica, f D = 10 KHz, B=25 KHz, Bm=5 KHz –Forward link (down link) MHz –Reverse link (up link) MHz

Standard digitali Global System for Mobile –(GSM, EGSM) –DCS1800 (Digital cellular System) –PCS1900 (Personal Communication System) DCS1800 Interim Standard 95 (IS95) Dig. Europ. Cordless Telephone (DECT) Bluetooth

Global System for Mobile GSM Sistema di 2 a Generazione (2G) che segue la filosofia ISDN (Integrated Service Digital Network Servizi forniti –Telefonia –Emergenze –Trasmissione dati (con bit rate da 300 a 9600 bps) –Servizi ISDN: SMS (160 / 7 bit ASCII); Cell Broadcast (avvisi traffico, previsioni del tempo ecc.) Peculiarità: –Subscriber Identify Number (SIM), SIM+ID=attivazione –Crittografia

Architettura di rete BTS = Base Transceiver Station BSC = Base Station Controller gestione parziale handover MSC = Mobile Switching Center VLR = Visitor Location Register uno per ogni MSC HLR = Home Location Register uno per tutta la rete AuC = Authentication Center Figura 3.1: Architettura del sistema GSM

Interfaccia radio GSM –uplink / down link MHz DCS1800 –uplink / down link MHz PCS –uplink / down link MHz

GSM/DCS1800/PCS Frequency Division Duplex FDMA/TDMA Banda 200 kHz suddivisa tra 8 utenti TDMA Absolute Radio Frequency Channel Number (ARFCN) Canale fisico = ARFCN + numero di time slot Frame= 8 TS + preambolo ecc. durata 4.6 ms 51 frame formano una multiframe 51 multiframe formano una superframe 2048 superframe formano una hyperframe che è costituita da frame identificate da un Frame Number: serve a individuare il tipo di informazioni trasmesso nella frame

GSM:Banda base Bit rate totale = Kbps (Tb=3.692 s) Bit rate per utente = /8=33,854 Kbps Bit rate dati = 24,7 Kbps Bit rate vocoder = 13.4 Kbps Ogni TS contiene Tb e dura s Ogni frame contiene 8 TS e dura ms Interleaving: 456 bit suddivisi in blocchi da 57 bit trasmessi su 8 frame diversi Crittografia: chiave cambiata ad ogni chiamata

IS-95 (Interim Standard 95) Caratteristiche –area geografica USA –convive con AMPS (transceiver duali) –bit rate variabile (min 1200 / max 9600 bps) –chip rate fisso (1.228 MHz) –Processing gain 128 –Sincronismo BS tramite GPS –Controllo continuo della potenza (effetto cattura)

DECT (Digital European Cordless Telephone) Physical layer: FHMA/TDMA/TDD – MHz (10 canali) –Bit rate = 1152 Kbps –Banda = MHz (1.5*bit rate) –TS = 480 bit –24 TS per frame (12 canali TX / RX) –120 canali in totale –Frequency Hopping ad ogni TS –Modulazione GMSK –Pout = 10 mW

Universal Mobile Telecommunication System UMTS Fino a 2 Mbps Accesso –canali asimmetrici: CDMA(1.228 Mcps) down stream (forward link) MHz up stream (reverse link) ss –canali simmetrici W-CDMA (3.84 Mcps) down link MHz up link MHz UMTS Subscriber Identity Module (USIM) –Dati personali, firma elettronica, imponte digitali, dati biometrici –Funzioni analoghe a carta di credito

Sistemi di terza generazione (3G) 1G Analogico (solo audio) 2G Digitale (Audio + dati) 3G Multimediale –Audio – Dati –Immagini – alta velocità di trasmissione –Link asimmetrici + commutazione di pacchetto

Wireless di terza generazione Prima generazione –modulazione analogica –solo voce –tanti standard Seconda generazione –modulazione digitale –voce, SMS, fax, dati (9,6kbps) –pochi standard Terza generazione –voce, musica, immagini, dati (2Mbps), internet –standard universale GSM GPRS EDGE UMTS 9,6kbps 115kbps 384kbps 2Mbps

Bluetooth Connessione di periferiche senza cavo –in modo affidabile –sicuro –a basso costo –ad alta compatibilità Applicazioni –telefonia cellulare –video e foto-camere –PC e periferiche –palmari –riproduttori audio (es. lettori MP3)

Generalità Nasce alla Ericsson nel 1994 come –accessorio per cellulare di tipo low cost/low power/ short range Special Interest Group Specifiche pubblicate nel 1998 Realizza le Personal Area Network (PAN)

»Piconet pag 64 seminario Agilent

–SCATTERNET pag 65 seminar

Physical layer Banda ISM ( GHz) Larghezza di canale = 1 MHz (79 canali) Modulazione GFSK –BT= 0.5= 500 KHz x 1 s –indice di modulazione (2 f Tb= ) f = 140/175 KHz Pout 3 classi –Classe 1 (100 mW); Classe 2 (2.5 mW); Classe 3 (1 mW), controllo continuo della potenza Accesso al canale = FH slow (1 salto ogni 1/3/5 Time Slot) TS = 625 s

….. Physical layer Clock fissato dal Master Clock data Recovery con errore massimo 20ppm, sfrutta 5 bit di preambolo del TS Sincronizzazion continua dopo ciascun pacchetto BER max 0.1% : richiede una sensitività di almeno -70 dBm

Wireless Local Area Network WLAN

HiperLAN2 - Seamless wireless datacom solution Roaming Airport Hotel & Conference Public space Office Home Train station Wide area cellular datacom Local Area WLAN Datacom

Making the Data Network Go Mobile Cellular Systems GSM, TDMA, CDMA GPRS, EDGE W-CDMA, 3G Wireless LAN IEEE , HiperLAN/2 Personal Area Local Area Wide Area PAN Bluetooth

Ricetrasmettitori mobili: Tecnologia e Architettura Sommario Architetture Componentistica passiva Tecnologie per RFIC Esempi di chip set commerciali

Architetture e tecnologie per terminali wireless ( Tecnologie e Chipset Commerciali )

Sommario Chip set commerciali Esempio di progetto di un terminale wireless

Terminale multichip

Panoramica di chipset commerciali Architettura supereterodina Architettura Low-IF

Architettura Supereterodina

Architettura Low-IF

Progetto di un front-end per cellulari GSM Dual-Band Specifiche –Cifra di rumore complessiva: NF TOT 10dB –Guadagno complessivo in ricezione: G MAX 80dB, G MIN 30dB –Punto di compressione a 1dB: CPI 1dB -20dBm –Intercetta del terzo ordine: IP3 I -15dBm –Reiezione immagine: IR 30dB –Attenuazione canali adiacenti: f=200kHz –Potenza di trasmissione: P MAX 30dBm (EGSM), P MAX 28dBm (DCS) –Livello delle armoniche in uscita: 2f0, 3f0 -50dBc –Densità rumore fuori banda: NOISE f 400kHz

Dispositivi utilizzati per il progetto Chipset –Tranceiver UAA3535HL –Power Amplifier CGY2014TT –PA Controller PCF5078 Altri dispositivi –Antenna LDA42D –Diplexer/ Switchplexer LMC36-07A0505A –Filtro Rx SAF942.5T1842.5ML80T –VCO MQE MQE9PD-897 MQE9PF-1747 –Accoppiatori direzionali LDC15D190A0008 –Isolatori CE073R897DCB CE0521R74DC –Balun LDB20C500A0900 LDB15C101A1800 LDB15C500A1900 –TCXO TC2268FN13000

Schema a blocchi del progetto