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Tecniche a spettro espanso
Un sistema a spettro espanso è realizzato sulla base di
tecniche per cui il segnale trasmesso ha un’occupazione
spettrale maggiore (10 3 –10 6 ) di quella che avrebbe il
convenzionale segnale modulato
•FH-SS Frequency Hopping Spread Spectrum
•TH-SS Time Hopping Spread Spectrum
•DS-SS Direct Sequence Spread Spectrum
Fondamenti teorici dello SS
Teorema di Shannon
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Vantaggi dell’uso dello SS
• Protezione dall’interferenza
• Spettri a bassa densità di potenza
• Sicurezza nelle comunicazioni
• Alta risoluzione
• Messaggi “schermo” per chi cerca di spiare
• Capacità di opporsi ad interferenze intenzionali
• Incremento di capacità ed efficienza spettrale
per alcuni sistemi di comunicazione radiomobile
• CDMA (Code Division Multiple Access)
Guadagno di processo
B e= banda occupata a RF dopo l’espansione
B=banda occupata dal segnale modulato: essa è uguale a
R info= bit-rate del segnale in banda base, ma solo se l’efficienza spettrale è 1(bit/s)/Hz.
Sistema spread spectrum Guadagno di processo Gp
Frequency hopping N= numero di frequenze di
portante
Time hopping TW
Direct sequence Tb/Tc
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DS-SS: modulazione diretta di codice
Il processo di codifica
• SF (Spreading Factor) lunghezza della sequenza
d’espansione → Rate SF x R
• Il segnale viene diffuso in una banda più ampia mentre
il livello medio di potenza si è notevolmente ridotto
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DS-SS: schema a blocchi
DS-SS: variabile decisionale
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DS-SS: variabile decisionale
DS-SS: effetto dell’interferenza
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DS-SS: effetto dell’ISI
DS-SS: effetto dell’ISI - cont
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DS-SS: sequenze di espansione
DS-SS: sincronizzazione
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DS-SS: sincronizzazione - cont
DS-SS: ricevitore RAKE
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FH-SS: salto di frequenza
FH-SS
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FH-SS: variazione della frequenza
FH-SS: sincronizzazione
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FH-SS: probabilità di errore sul simbolo
Classificazione dei sistemi FH-SS
SFH Slow
Frequency
Hopping
FFH Fast
Frequency
Hopping
IFH
Intermediate
Frequency
Hopping
f H < fb
(T H >Tb)
f H > fb
(T H

Tecniche di accesso dei
sistemi radiomobili
• Accesso a divisione di frequenza (FDMA)
• Accesso a divisione di tempo (TDMA)
• Accesso a divisione di codice (CDMA)
Concetti base dell’accesso
CDMA
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Multiuser DS-SS / CDMA
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CDMA - Downlink
CDMA - Downlink
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CDMA - Downlink
Valutazione approssimata delle prestazioni
CDMA - Downlink
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CDMA – Downlink - Multipath
CDMA - Uplink
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CDMA - Uplink
CDMA - Uplink
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CDMA - Uplink
CDMA - Uplink
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Codici OVSF
• Albero per la sintesi di codici OVSF
• I codici con lo stesso SF sono ortogonali per ogni traslazione
Codici di Gold
• I codici di Gold nascono dalla combinazione di due m-sequenze; si
definiscono tali le sequenze binarie più lunghe che possono essere
ottenute da un registro a scorrimento (LFSR) di m elementi
• Con un LFSR a m stadi si possono ottenere m-sequenze di periodo
n=2 m -1
• Indicate due sequenze preferite come a=[a 1,a 2,…] e b=[b 1,b 2,…],
possiamo costruire altre sequenze, sempre di lunghezza n, operando
la somma modulo-2 di a con le n traslazioni cicliche di b o vice versa
• In questo modo si ottengono n nuove sequenze di periodo n, le quali
sommate ad a e b, danno un totale di n + 2 sequenze, che formano il
set di sequenze di Gold di lunghezza n
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Codici di Gold
Codici di Gold
• Le funzioni di AutoCorrelazione e MutuaCorrelazione
assumono solo tre valori:
• dove
{N,-t(m), t(m)-2}
{-1,-t(m), t(m)-2}
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Codici Caotici
• Un sistema non lineare è detto caotico quando presenta
un’evoluzione temporale fortemente sensibile alle condizioni
iniziali; questa caratteristica ne rende impredicibile la
dinamica, la quale però rimane regolata da leggi ben precise e
non dal caso
• I segnali caotici che prendiamo in esame sono ottenuti
utilizzando il sistema di equazioni differenziali di Lorenz:
Codici Caotici
• Sistema di Lorenz discretizzato:
• con passo di discretizzazione h=0,01
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• Evoluzione dello stato u
Codici Caotici
• I set di sequenze si ottengono generando una lunga
successione dello stato u ed estraendo poi in successione le
sequenze
Codici Caotici
• Una volta generate, le sequenze caotiche continue di Lorenz
devono essere normalizzate, rappresentando infatti ogni
sequenza il segnale associato al singolo bit di un utente
generico, è necessario scalare ogni sequenza al fine di
ottenere la stessa energia nel tempo di bit
• N lunghezza delle sequenze, M numerosità del set
• Si calcola l’energia E i per ciascuna delle M sequenze
generate:
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Codici Caotici
• L’energia di ogni sequenza deve essere pari a Tbit, che
rappresenta l’energia di un bit, per cui i singoli campioni di
una sequenza vengono moltiplicati per un fattore di scala
dato da:
• si ottengono così evoluzioni normalizzate, allo stesso valore
d’energia, date da:
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