Accesso multiplo e multiplazione

1) Tecniche ad accesso multiplo :

Le tecniche ad accesso multiplo hanno lo scopo di consentire a più utenti dislocati in posti diversi dello spazio la accesso ad una risorsa collocata in un unico posto dello spazio.

 

2) FDMA :

I diversi canali si differenziano per le bande di frequenza che impiegano.

 

3) TDMA :

Il tempo è suddiviso in trame ed ogni trama in slot, ad ogni slot c´è associato un canale nel quale un utente può inserire i suoi dati. In genere è previsto anche un intervallo di guardia che tiene conto dei diversi ritardi di propagazione che possono subire i segnali provenienti da luoghi diversi.

La trama TDMA è costituita da un preambolo, dei bit di informazione e dei trail bits.

I bit di informazione sono costituiti da Time slot, ciascuna delle quali contiene dei trail bits, dei bit di sincronizzazione, l´informazione e dei bit di guardia che come detto tengono conto dei diversi ritardi di propagazione.

 

4) CDMA :

Ad ogni canale è associato un diverso codice ortogonale spread spectrum, questo è ottenuto mediante un generatore PRBS

 

5) Tecniche duplex :

Vi sono tecniche duplex a divisione di tempo ed a divisione di frequenza, nell´FDD l´up-link avviene ad una frequenza ed il down-link ad un´altra frequenza mentre nel TDD all´up-link è associata una slot ed al down-link un´altra slot.

 

6) Multiplazione :

La multiplazione si differenzia dalla accesso multiplo in quanto in questo caso tutti gli utenti delle risorse sono locati nello stesso posto e quindi possono essere sincronizzati.

 

7) Tipologie di multiplazione :

TDM      Time Division Multiplex

FDM      Frequency Division Multiplex

Entrambe però non sono in grado di trattare efficacemente il caso di trame con bit rate variabili, cosa che invece può essere ben implementata tramite il multiplex statistico nel quale il multiplex è connesso ai buffer dei diversi canali, prima di passare al buffer successivo, svuota il buffer attuale, in questo modo canali non utilizzati vedono la loro risorsa riallocata in maniera costruttiva. È però necessario che i pacchetti contengano un identificativo del canale a cui corrispondono.

 

8) Alternative per il CDMA :

Abbiamo il CDMA puro ed il CDMA ibrido questi a loro volta si suddividono ulteriormente in altre categorie, in particolare il CDMA puro si suddivide in DS , TH, FH mentre il CDMA ibrido si suddivide in MC e TD.

 

9) DS-CDMA :

DS sta per Direct Sequence , la stringa da inviare viene moltiplicata per una chiave avente una frequenza di chip molto più alta, in questo modo si ottiene un segnale a spettro esteso che tuttavia è distinto rispetto a quelli prodotti con chiavi differenti, l´informazione è soltanto spalmata su uno spettro più ampio. Un disturbo a banda stretta viene allargato dal demodulatore mentre il segnale utile ridiviene a banda stretta e può quindi essere agevolmente filtrato.

 

10) TH-CDMA :

Il tempo è suddiviso in trame, ogni canale ha associata una sequenza di salti pertanto in una trama verrà trasmesso in corrispondenza di un dato time slot mentre per un´altra trama è trasmesso in corrispondenza di un altro time-slot, la sequenza deve essere naturalmente nota sia al trasmettitore che al ricevitore. Essendo la trasmissione in CDMA , si ha che anche più di un canale può essere trasmesso all´interno dello stesso time-slot.

 

11) FH-CDMA :

La banda a disposizione è suddivisa in sottobande, sulla base di una sequenza randomica, in un dato istante trasmetto in CDMA ad una frequenza ed in un istante successivo trasmetto sempre in CDMA ad un´altra frequenza, nello stesso istante però un altro trasmettitore non può trasmettere alla stessa frequenza.

 

12) Sequenza a massima lunghezza :

Si può ottenere ad esempio con un registro a scorrimento a 3 bit dei quali si fa la somma modulo 2 degli ultimi due bit e la si riporta in ingresso.

 

13) Codici ortogonali :

Codici ortogonali sono ad esempio quelli di Walsh-Hadamard ottenuti in maniera ricorsiva mediante la matrice :

 .

 

14) CDMA , rapporto E_B/ N₀ :

Il rumore è  ossia rumore termico più rumore dovuto ad interferenza , quest´ultimo per un dato terminale è dovuto a tutti gli altri utenti quindi (U-1) ciascuno dei quali trasmette una energia E_S per ogni simbolo, pertanto il rapporto tra E_S ed il rumore totale è  , considerando poi che   si ottiene il rapporto tra l´energia per bit e la densità di rumore  dove  è il fattore di spreading e si è anche sostituito  dove R_S è il ritmo binario all´uscita del modulatore mentre R_SS è il ritmo binario all´uscita dello spreader.

 

15) Sistemi ad accesso random :

In genere il numero di canali è molto inferiore rispetto al numero di utenti, pertanto occorre realizzare un meccanismo a contesa per aggiudicarsi i canali disponibili, due sono le tecniche principali adottate :

A) Aloha                              il pacchetto viene inviato in un istante qualsiasi dal terminale mobile, se non ci sono collisioni allora la stazione radio base manda un segnale di ricevuto altrimenti evidentemente non lo manda, a quel punto inizia un time-out randomico dopo il quale il pacchetto viene rinviato. La frazione di pacchetti trasmessa con successo viene definito Throughput del sistema, esso vale :  dove G è il traffico offerto ammettendo distribuzione dei pacchetti di Poisson ed uguale lunghezza per tutti, la percentuale massima di pacchetti trasmessi con successo è il 18%.

B) Slotted Aloha                 si differenzia dall´ALOHA in quanto deve essere presente una trama di base ossia una sincronizzazione di sistema, in tal modo si riesce a far si che se due pacchetti collidono , collidono completamente e quindi il numero delle collisioni si riduce, in particolare la frazione di pacchetti trasmessa con successo è  , in questo caso il massimo ottenibile è il 36%.

 

16) PRMA :

È un sistema a contesa che a regime si riduce ad un TDMA, in sostanza si ha una trama all´interno della quale i time slot non sono associati a nessun terminale, pertanto in corrispondenza di un time-slot libero, ciascun terminale lo può prenotare, se la SRB gli conferma la prenotazione allora quel time slot è ad esso assegnato o sino al termine della sua trasmissione (…prenotazione implicita) o per un tempo predeterminato (…prenotazione esplicita).pertanto in quel time-slot gli altri terminali non possono inviare dati sin quando non viene liberato.

 

17) SDMA :

È una tecnica ad accesso multiplo a divisione di spazio, è alla base del concetto cellulare, essa sfrutta la selettività della antenna della SRB che quindi può servire soltanto utenti che si trovano in una zona determinata dello spazio.