numericamente una trasmissione DS/SS su canale multipath statico con caratteristiche (attenuazioni

Introduzione

In questa Tesi viene proposta la modellizzazione del canale wireless per trasmissioni Direct-Sequence/Spread-Spectrum in reti ad-hoc CDMA. Gli ambienti di propagazione da

analizzare e i ricevitori sono stati implementati numericamente realizzando un simulatore in ambiente C.

In prima analisi sono stati considerati ricevitori fissi in ambiente urbano. È stata, dunque, simulata

numericamente una trasmissione DS/SS su canale multipath statico con caratteristiche (attenuazioni

e ritardi dei vari percorsi di propagazione) estratte dal profilo standard VA120 per applicazioni

UMTS. In seguito si sono considerati ricevitori in movimento e, dato che a causa del moto del

ricevitore, le caratteristiche del canale risultano variabili nel tempo, si è passati all’implementazione di un canale multipath tempo-variante. Per entrambi gli scenari simulati sono stati implementati numericamente due ricevitori: il ricevitore a correlazione e il ricevitore Rake.

Mediante il simulatore è stato effettuato un confronto prestazionale dei due ricevitori calcolando la Bit Error Rate di entrambi i sistemi.

Per avere statistiche più dettagliate sul verificarsi di un errore è stata, inoltre, realizzata un’analisi su errori di più bit o simboli consecutivi. Tale studio è stato effettuato al fine di fornire delle affidabili statistiche cross-layer a simulazioni di livello superiore (tali statistiche potrebbero, per esempio, essere utilizzate a livello di rete senza dover materialmente effettuare la simulazione del physical layer. I risultati verranno presentati in forma di istogramma che rappresenta un indice della distribuzione degli errori in bursts.

La scelta della banda a radiofrequenza del segnale a spettro espanso e della frequenza portante è stata fatta riferendosi agli standard di reti locali wireless 802.11; la banda è stata fissata al valore

RF

22

B = MHz che corrisponde alla banda del canale ISM (Industrial, Scientific and Medical, banda su cui è possibile trasmettere senza licenza) per la portante f

= 2.4 GHz in sistemi 802.11b/g.

Nel capitolo I di questa Tesi verranno introdotti i segnali Spread Spectrum ottenuti con tecnica Direct-Sequence (DS/SS) confrontandoli con i segnali Narrow-Band (a banda stretta). In seguito sarà illustrato lo schema a blocchi e il funzionamento del trasmettitore DS/SS. La seconda parte del capitolo riguarderà le tecniche di accesso multiplo al mezzo. Verranno presentate brevemente la Time Division Multiple Access (TDMA) e la Frequency Division Multiple Access (FDMA) e ci si concentrerà maggiormente sulla tecnica che utilizza i segnali SS, la Code Division Multiple Access (CDMA). Nella terza parte del capitolo verrà studiata la propagazione in ambiente urbano e, in prima analisi, saranno considerati canali multipath statici (per ricevitori fissi). Verrà spiegato in che condizioni un canale multipath è selettivo in frequenza, e quindi distorce il segnale, e in quali esso risulta piatto cioè attenua tutte le componenti del segnale allo stesso modo. Successivamente saranno considerati ricevitori in movimento e si passerà allo studio del canale multipath tempo-variante mettendo in luce le differenze con quello statico e introducendo le problematiche legate al fading. Nell’ultima sezione del capitolo verranno presentati due profili di canale standard, per sistemi GSM e UMTS, tra i quali il profilo VA120 utilizzato nelle simulazioni.

Nel capitolo II verranno presentati i due tipi di ricevitori per segnali Spread-Spectrum (generati con

la tecnica Direct-Sequence) implementati al calcolatore. Il primo ricevitore proposto sarà quello

a correlazione, che offre prestazioni ottime in caso di trasmissione di utente singolo su canale

AWGN. In seguito saranno considerate trasmissioni su canale multipath e verrà analizzato il ricevitore Rake, mettendo in luce le caratteristiche che lo rendono ottimo per trasmissioni DS/SS (di utente singolo) su canali multipercorso.

Inoltre, verrà spiegato come sono state risolte le problematiche legate all’implementazione numerica dei vari scenari di propagazione (in particolare del canale multipath tempo variante) e saranno presentate configurazioni del simulatore e parametri prestazionali, ovvero le condizioni sotto le quali sono state effettuate le simulazioni e ottenuti i risultati.

Nella prima parte del capitolo III, verranno analizzate alcune caratteristiche del simulatore realizzato, sarà spiegato in che modo è stato effettuato il calcolo di BER al fine di abbassare i tempi di simulazione e verranno analizzate le condizioni sotto le quali i risultati vanno considerati attendibili. In seguito saranno presentati i risultati delle simulazioni (ovvero le curve di BER) riguardanti sia i sistemi con ricevitore a correlazione che quelli con ricevitore Rake. Verrà proposto un confronto prestazionale tra i due ricevitori sia nel caso di canale statico che tempo-variante.

Infine verranno proposti gli istogrammi realizzati (nel caso di ricezione Rake) con lo scopo di ottenere un indice della probabilità di bursts di errori su bit e simboli consecutivi.

Nell’ultima sezione saranno tratte le conclusioni di questo lavoro di Tesi. Verranno proposte le

considerazioni che, in questi mesi, sono state fatte a partire dai risultati ottenuti. Inoltre sarà

sottolineato come, modificando le condizioni sotto le quali sono state effettuate le simulazioni (per

esempio considerando canali non perfettamente noti al ricevitore), si potrebbero realizzare ulteriori

e interessanti studi riguardanti la trasmissione di segnali DS/SS su canale multipath.