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Il recente progresso di sistemi di comunicazione wireless, la necessità di trasmissioni sempre più veloci e con migliore qualità, ha condotto ad un inevitabile allargamento della banda. Da cui un innalzamento della frequenza portante,con un aumento delle perdite di propagazione in spazio libero, nonché perdite per diffrazione. Inoltre la propagazione per cammini multipli, tipica degli ambienti urbani, causa una dispersione del segnale nel tempo e una selettività in frequenza che si ripropone come interferenza intersimbolica per i sistemi a singola portante. A causa dell’aumento delle perdite per attenuazione è stato necessario diminuire la dimensione delle celle, fino a microcelle o picocelle. In questo modo però è più difficile il controllo dell’interferenza intercella.
Per ovviare a queste problematiche sono state proposte diverse soluzioni, come equalizzatori, diversità d’antenna, smart antennas, code divisione multiple access (CDMA), frequency hopping, orthogonal frequency division multiplex (OFDM) e trasmissioni
multiportante, etc. Le performance di tali tecnologie dipende dalle caratteristiche spaziali e temporali del canale, e perciò necessaria una corretta conoscenza della propagazione del segnale in ambiente urbano.
Numerosi ricercatori hanno perciò condotto campagne di misura in vari ambienti urbani. Effettuare delle campagne di misura estensiva risulta però oneroso sia dal punto di
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Introduzione _________________________________________________________________________
vista pratico che economico. Può essere quindi utile disporre di un simulatore in grado di caratterizzale correttamente il canale sia in termini spaziali che temporali.
Presso il laboratorio di campi elettromagnetici della facoltà di Ingegneria delle Telecomunicazioni dell’Università di Pisa, è stato sviluppato un simulatore di propagazione deterministico, basato sul ray-tracing. Metodo ad alta frequenza che si rivela accurato a condizione che la lunghezza d’onda del segnale che si propaga sia molto più piccola delle dimensioni caratteristiche degli oggetti con i quali l’onda stessa interagisce. Mediante esso è possibile simulare la propagazione delle onde elettromagnetiche nei più svariati scenari, effettuando una simulazione completamente tridimensionale. Nel primo capitolo viene quindi presentato il simulatore EMvironment descrivendo brevemente le fasi di pre- processing, ray-tracing, post-processing.
Nel secondo capitolo viene analizzato il modello di attenuazione, valutando il path loss exponent, la deviazione standard, il fattore-K, per i vari scenari analizzati. I risultati
vengono ampiamente confrontati con misure sperimentali presenti in letteratura, cercando di fornire spiegazioni fisiche sui risultati ricavati.
La caratterizzazione temporale ottenuta dal simulatore è descritta nel terzo capitolo.
Viene valutato il dealy spread, il profilo temporale di potenza, il modello di dispersione temporale, confrontando i risultati con quelli presenti in letteratura, sia con misure sperimentali che modelli statistici. Vengono valutate le prestazioni aumentando anche l’ordine dei contributi, cerando quindi di spingere il simulatore verso risultati sempre più attendibili.
Nel quarto capitolo viene analizzata la caratterizzazione spaziale, viene calcolato l’angular spread con due differenti formule, il profilo angolare di potenza, cercando di giustificare i risultati con descrizione fisica dei raggi.
Infine nel quinto capitolo sono riportate misure condotte in una cittadina giapponese ricavate in letteratura. Tali valori sono confrontati con i quelli forniti dalle simulazioni.
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