Per il secondo test effettuato sono state utilizzate come antenne in ricezione le due antenne 3D presentate nel capitolo 3. Sono state confrontate le configurazioni con angolo e angolo in quanto gli andamenti del parametro ECC, calcolato con la formula esatta 28
,
risultano essere diversi per alcune frequenze come si vede dalla Figura 4.6.Figura 4.6 Andamento dell’ECC
In particolare verrà valutata la capacità al variare del rapporto segnale rumore per le frequenze 1000 MHz e 2500 MHz. In Figura 4.7 si vede il confronto tra un sistema SISO e i sistemi MIMO nelle configurazioni sopra citate a frequenza 1000 MHz.
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Figura 4.7 Confronto capacità al variare dell’ SNR a frequenza 1000 MHz
Come si può notare la configurazione (linea blu) presenta valori di capacità inferiori al crescere del rapporto segnale rumore rispetto alla configurazione (linea rossa) in accordo con i valori di ECC presentati in Figura 4.6 a frequenza 1000 MHz. Inoltre si vede il guadagno del sistemo MIMO rispetto al sistema SISO.
Per un si nota che le capacità differiscono di circa 1,5 ⁄ ⁄ .
In Figura 4.8 si mostra invece l’andamento delle capacità a frequenza 2500 MHz per le configurazioni (linea blu) e (linea rossa).
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Figura 4.8 Confronto capacità al variare dell’ SNR a frequenza 2500 MHz
Dalla figura si nota anche in questo caso il guadagno del sistema MIMO rispetto al sistema SISO.
In merito alla Figura 4.6, i valori di ECC alla frequenza di 2500 MHz risultano essere uguali e di conseguenza le capacità nelle due configurazioni MIMO essere simili. In particolare, andando a confrontarle per un SNR = 10 dB come nel caso precedente, esse differiscono di un valore inferiore a 0,5 ⁄ ⁄ .
In tabella III sono riportati i valori di condition number per le configurazioni prese in esame.
1000 MHz 2500 MHz
4,04 2,60
2,93 3,71
Tabella III
Anche nel caso dell’antenna 3D otteniamo valori di condition number che garantiscono multiplexing spaziale.
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Conclusioni
In questo elaborato sono stati presentati i parametri caratteristici di un sistema MIMO per applicazioni automotive e i vantaggi che si ottengono con esso rispetto ad un sistema SISO. E’ stata posta particolare attenzione sui parametri di scattering e sul coefficiente di correlazione tra gli elementi radianti, poiché tramite questi parametri è stato possibile valutare le performance del sistema MIMO. L’obiettivo era quello di ottenere il minor mutuo accoppiamento possibile tra le antenne al fine di raggiungere un aumento della capacità e la possibilità di avere più canali indipendenti (multiplexing spaziale) sui quali trasmettere flussi di dati distinti. Questo perché le antenne dovranno essere posizionate a bordo di un’auto in uno spazio ristretto come può essere la “pinna di squalo” o l’innovativa cavità ricavata nel tetto della vettura.
A tal proposito sono stati valutati i parametri S e l’ECC tra due antenne stampate e due antenne 3D in lamierino in diverse configurazioni nel range frequenziale tra 500 MHz e 3000 MHz (banda LTE). Per quanto riguarda la prima tipologia di antenne è stata reputata migliore la configurazione φ = 180° che presenta valori del parametro S12 inferiori a -10 dB su tutto il range frequenziale e valori di ECC inferiori a 0.3 fino a 1000 MHz e prossimi allo zero fino a 3000 MHz.
Per la seconda tipologia di antenne invece, la configurazione è risultata la migliore in quanto presenta valori del parametro S12 inferiori a -10 dB fino a 1500 MHz e inferiori a -15 dB fino a 3000 MHz e valori di ECC inferiori a 0.4 fino a 1000 MHz e prossimi allo zero fino a 3000 MHz. È stata scelta quest’ultima configurazione per posizionare quattro elementi radianti all’interno di una cavità in modo da riprodurre e valutare gli effetti tra veicolo e elementi radianti.
Infine con un test di laboratorio sono state valutate le performance di un sistema MIMO 2x2 utilizzando come elementi radianti in ricezione quelli studiati. I risultati hanno mostrato un aumento della capacità rispetto ad un sistema SISO e calcolando il numero di condizionamento, la possibilità di avere due canali indipendenti, in accordo con quanto studiato teoricamente. Si è giunti quindi alla conclusione che è possibile inserire il sistema MIMO in una cavità ricavata nel tetto dell’auto, aumentando così le prestazioni del sistema di comunicazione e migliorando il design della vettura come richiesto dalle maggiori case automobilistiche.
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J. Wallace, M. Jensen, A. Swindlehurst, B. Jeffs, “Experimental Characterization of the MIMO Wireless Channel: Data acquisition and analysis”, IEEE Trans. Wireless Commun., Vol. 2, PP 335-343, March 2003.69
RINGRAZIAMENTI
Non possiamo dimenticarci di ringraziare le persone che ci hanno sostenuto in questo lungo percorso, non solo durante la stesura della nostra tesi, ma anche durante tutti gli anni accademici e universitari.
Partiamo ringraziando tutti i nostri “fratellini” del corso TRIARII, in particolar modo la “sesta AN” con tutti i suoi componenti: il “baffo” Cosimo, il Pul, il Pal, Daniele e, anche se ci ha abbandonato, il nostro Simone Curci. Non tralasciamo i nostri Comandanti, che ci hanno guidato in questo percorso, ma soprattutto chi ci ha seguito in questi ultimi due anni, il CF Andrea Quiriconi.
Dopo la nostra famiglia acquisita, ringraziamo le famiglie che ci hanno cresciuto e ci hanno permesso di arrivare fin qui. Tra le difficoltà e la distanza dei primi anni, e le gioie dei risultati ottenuti, ci hanno sempre sostenuto. Insieme a loro ringraziamo due persone che hanno avuto un ruolo fondamentale nella nostra vita, Roberto e Aldo.
Passiamo a ringraziare la bellissima città di Livorno che ci ha regalato tramonti mozzafiato e corse sul lungomare tra un esame e l’altro e ci ha fatto conoscere persone straordinarie. Partiamo dalla Misericordia Montenero che, tra mattinate sempre in giro e notti in bianco, ci ha fatto vivere un’esperienza unica. E’ arrivato ora il momento dei ringraziamenti più grossi, perché se siamo riuscite a concentrarci e a preparare esami di ogni tipo è anche grazie al nostro box “Crossfit Livorno”. Qui abbiamo conosciuto persone speciali che ci hanno fatto crescere e hanno condiviso con noi allenamenti intensi, delusioni e gioie sportive, ma anche momenti di vita quotidiana. Insieme a loro ringraziamo tutti gli amici che ci ha regalato questa città, insieme ai quali abbiamo passato momenti indimenticabili.
Infine non possiamo dimenticare di ringraziare il nostro pazientissimo Andrea Michel, che tra una misura e una simulazione ci ha sopportato per ben 5 mesi.