[1] R. Steele: Mobile radio communications. Pentech Press, London, 1992.
[2] D. Parsons: The mobile radio propagation channel. Pentech Press, London, 1992.
[3] J. G. Proakis: Digital communications. McGraw-Hill International Editions, II Ed., 1992.
[4]C. Smith, D. Collins, "Comunicazioni Wireless 3G", Mc Graw Hill Companies, Publishing Group Italia, Milano, 2002.
[5] O. Andrisano, D. Dardari, "Sistemi di Telecomunicazioni : elementi di progetto di sistemi radiomobili", Ed. Progetto Leonardo, Bologna,2001.
[6]T. S. Rappaport, "Wireless Communications : Principles and Practice", Prentice Hall, IEEE Press, NJ, 1996.
[7] H.Holma, A.Toskala "WCDMA for UMTS" Wiley 2001
[8]D.Tse, P.Viswanath "Fundamentals of wireless communication" Cambridge University 2005
[9]Andreas Molish Editor: Wideband Wireless Digital Communications, Prentice Hall PTR, 2001
[10]Andrea Goldsmith :Wireless Communications - Cambridge Univ. Press 2005
[11]W. Stallings - Wireless Communications and Networks, Prentice Hall Ed., 2005
[12]Stefania Sesia, Issam Toufik, Matthew Baker "LTE the UMTS long term evolution : from theory to practice" Wiley 2011
[13]Harri Holma and Antti Toskala "LTE for UMTS: Evolution to LTE-Advanced" Wiley (Apr 25, 2011)
[14] Farooq Khan " LTE for 4G Mobile Broadband: Air Interface Technologies and Performance" Cambridge University 2009
[15] Appunti dal Corso reperibili sulla piattaforma e-learning, accedendo con il vostro username e passwd , "Comunicazioni Wireless"
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Obiettivi Formativi
Introdurre lo studente alle progettazione e pianificazione delle reti cellulari; introdurre lo studente alla conoscenza dei principali standards per i sistemi cellulari dalla seconda generazione (GSM), terza generazione (UMTS e sue evoluzioni) alla attuale quarta generazione (i competitors WiMAX e LTE); introdurre lo studente alla conoscenza dei principali standards per le reti WLAN e WPAN.
Prerequisiti
Conoscenza delle principali modulazioni numeriche; conoscenza delle tecniche di codifica di canale; conoscenza dei protocolli di rete
Metodi Didattici
Lezioni in aula e seminari su argomenti specialistici
Altre Informazioni
Il Corso è fruibile in modalità e-learning attraverso la piattaforma Moodle accessibile dal sito Csiaf di Ateneo con il proprio username e passwd
Si prega di contattare il docente tramite mail per appelli straordinari (riservati a casi particolari, quali studenti fuori sede, studenti lavoratori, studenti fuori corso, etc.).
1. Introduzione alle comunicazioni mobili:
Tecniche di accesso multiplo: FDMA, TDMA,CDMA,SDMA
I metodi di duplexing:TDD,FDD.
Sistemi a banda larga: i segnali spread spectrum: i segnali direct sequenze, calcolo del rapporto segnale/rumore e capacità di accesso in un sistema CDMA.
Tecniche di accesso multiplo: FDMA, TDMA,CDMA,SDMA
I metodi di duplexing:TDD,FDD.
Sistemi a banda larga: i segnali spread spectrum: i segnali direct sequenze, calcolo del rapporto segnale/rumore e capacità di accesso in un sistema CDMA.
Caratterizzazione del canale trasmissivo: fading da cammini multipli in canali di trasmissione tempo-varianti. Analisi su larga scala: modelli di path-loss di Hata e ITU-R. Analisi su piccola scala: modello approssimato per un numero finito di cammini. Caratterizzazione statistica: canale di Rayleigh e di Rice. Canale piatto in frequenza (non selettivo); canale piatto nel tempo (lentamente variabile); canale piatto in frequenza e nel tempo.
Concetti di copertura e capacità: la geometria cellulare e il cluster; il riuso delle frequenze.
La pianificazione di una rete cellulare.
Introduzione ai sistemi cellulari pubblici, cenni ai sistemi cellulari privati (TETRA).
Architettura di una rete cellulare (livello rete): le funzioni di sistema. Il Roaming
Il concetto di Handover e la mobilità; cenni al soft handover.
Cenni alle normative in materia di impatto elettromagnetico
2. I sistemi cellulari di prima generazione (1G)
Elementi fondamentali delle rete 1G: riuso delle frequenze, mobilità, handover.
I sistemi AMPS e TACS: accesso radio e architettura generale
I protocolli 1G .
3. I sistemi cellulari di seconda generazione e loro evoluzione (2G e 2.5G) ;
Il sistema GSM: canali fisici, canali logici, formati, interfaccia radio.
Sistemi di modulazione a fase continua: CPM e MSK; il segnale GMSK
Il sistema GPRS: architettura, core network, accesso radio
Il sistema EDGE
Cenni al sistema IS-95
4. I sistemi cellulari di terza generazione (3G):
Introduzione: scenario, classi di servizi, architettura di rete
Panoramica sui processi di standardizzazione per il WCDMA:background in Giappone, in Korea, negli Stati Uniti (CDMA2000) fino ad arrivare al 3GPP
Panoramica sugli standard 3G (IMT-2000)
Il sistema UMTS:
Interfaccia radio: UTRA; UTRA TDD; UTRA FDD (WCDMA)
Le specifiche 3GPP.Livello fisico: user data transmission, sequenze di spreading a Fattore variabile (OVSF), canali di segnalazione.
Gestione delle risorse: Controllo di potenza,handover, admission control.
Il ricevitore a rapporto massimo (Maximal Ratio Combiner). Ricevitore "rake".
Architettura MAC: mapping fra canali logici e canali di trasporto, esempi id flusso dati,radio link control protocol, packet data convergence protocol, broadcast/multi cast control protocol, radio re source control protocol
Il sistema HSDPA
Elementi di progettazione di reti cellulari di terza generazione.
Principi di progettazione e valutazione del collegamento, capacità e pianificazione di copertura anche considerando interferenze co-canali
Fenomeno del Cell Breathing
5. I Sistemi di 4 generazione "all-IP"
Caratteristiche principali:modulazione OFDM, sistemi MIMO e multi-user MIMO, Turbo codifica, Software defined Radio, Concetti di relaying operativo
Sistemi pre-4G : WiMAX e WiBro(cenni)
WiMAX(IEEE802.16)
OFDMA scalabile. TDD struttura del frame a matrice con traffici asimmetrici per dowlink e uplink.
Modulazioni e codifica adattative AMC
LTE Long Term Evolution
Architettura di rete e protocolli. Accesso DL e UL. Struttura frame e slot. Scheduling, link adattativo e ARQ ibrido. Controllo di potenza. Sistema multicast broadcast
6. Accesso multiplo a divisione di spazio(SDMA) nelle comunicazioni mobili
Beamforming adattativo :miglioramenti della BER con fading, riduzione delle interferenze cocanale e di utenti multipli, prestazioni in sistemi CDMA
Sistemi ad antenne multiple (MIMO).
Il canale MIMO: capacità tramite singular value decomposition, rango e condition number della matrice di canale.
Modelli di MIMO fading channels:Capacità oltre il limite di Shannon . esempio gradi di libertà nel modello di Clarke.i.i.d. Rayleigh fading model.
Tecniche a diversità spazio-tempo: algoritmi di Alamouti e Alamouti ibridi anche in configurazioni 2x2 MIMO Rayleigh channel
Tecniche di multiplexing spaziale: algoritmo VBLAST. Architetture di ricevitori. Connessioni con rivelazione multiutente CDMA e equalizzazione.
Implementazione in WiMAX e LTE.
Impiego dei sistemi di antenne multiple per i servizi basati sulla navigazione e sulla localizzazione ( Location Based Services). Concetti di accuratezza, continuità, integrità, disponibilità del servizio di navigazione in relazione ai sistemi GPS, Galileo e sistemi augmentation e i sistemi basati su telefonia cellulare ( EOTD,AGPS)
7. Gli Standard principali e tecnologie del mercato consumer:
WPAN
La tecnologia RFID
IEEE 802.15 .1 (Bluetooth)
caratteristiche, applicazioni, livelli di potenza e copertura, controllo del mezzo trasmissivo, attività di standardizzazione, modi di funzionamento; piconet e scatternet
IEEE 802.15.3 (UWB)
caratteristiche,tipologia degli impulsi, lunghezza variabile del frame, modulazioni,canali indoor short range. Confronti con standard WLAN high rate.
IEEE 802.15.4 (ZigBee)
Specifiche del livello PHY e MAC
WLAN
IEEE 802.11
Tecnologie IR. Tecnologie RF Spread Spectrum (FHSS e DSSS) e OFDM. Confronto tra gli standard IEEE 802.11b e 802.11a: bande di frequenza, bit rate, tecniche di modulazione. Canali e pianificazione delle frequenze. L'evoluzione verso lo standard IEEE 802.11g
Scenari di integrazione UMTS-WLAN definiti in ambito 3GPP