[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
Il corso ha lo scopo di presentare allo studente una panoramica delle principali problematiche relative alle reti radiomobili cellulari, alle reti locali wireless e alle reti di sensori. Inizialmente si ricordano gli standard per le reti radiomobili cellulari di seconda generazione, per poi analizzare le tecnologie cellulari di terza generazione per coperture geografiche estese, quali sono impiegate nel sistema UMTS (Universal Mobile Telecommunication Sistem) e nelle sue naturali evoluzioni HSPA (High Speed Packet Access) ponendo l’accento sugli aspetti progettuali inerenti sia alla scelta del tipo di segnalazione e di accesso, sia alla pianificazione territoriale della rete. Successivamente vengono illustrate gli standard di reti cellulari evolutiper l’accesso radio a banda larga, come si prospetta nell'utilizzazione di sistemi quali WiMax (Worldwide Interoperability for Microwave Access) ed LTE (Long Term Evolution). In questo ambito vengono analizzati sistemi di trasmissione/ricezione a diversità di spazio secondo la tecnica di sistemi ad antenne multiple MIMO (Multiple Input - Multiple Output) e i vantaggi che derivano dal loro utilizzo in sistemi pre-4G e 4G.
Sono analizzati successivamente gli standard relativi alle reti locali (WLAN) appartenenti alla famiglia IEEE 802.11 e i principali standard e tecnologie del mercato consumer da WiFi a Bluetooth agli standard per le Wireless Sensor Network, IEEE 802.15.4 (ZigBee) e trasmissioni a banda ultra larga (UWB) nello standard IEEE 802.15.3.
Possono essere previsti seminari specialistici anche da parte di esperti provenienti dalle industrie.Esistono accordi per lo svolgimento di tirocinii presso laboratori Telecom in Italia
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.).
Modalità di verifica apprendimento
Esame orale a S.Marta
con prenotazione al sito
https://sol.unifi.it/prenot/prenot
Programma del corso
1. Introduzione alle comunicazioni wireless dai sistemi satellitari ai sistemi terrestri cellulari, le local area network e i sistemi wireless a medio e corto raggio.
Panoramica della evoluzione dei sistemi cellulari dalla 1G,2G,3G,4gG fino alla futura 5G generazione.
Richiami alle tecniche di accesso multiplo: FDMA, TDMA,CDMA,OFDM,SDMA e i metodi di duplexing:TDD,FDD.
Concetti di copertura e capacità: la geometria cellulare e il cluster; il riuso delle frequenze.
La pianificazione di una rete cellulare.
Il Roaming
Il concetto di Handover e la mobilità
2. I sistemi cellulari di seconda generazione e loro evoluzione (2G e 2.5G) ;
Il sistema GSM: canali fisici, canali logici, formati, interfaccia radio.
Il sistema GPRS: architettura, core network, accesso radio
Il sistema EDGE
3. 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: Architettura di rete ., servizi
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.
Architettura MAC: mapping fra canali logici e canali di trasporto, esempi di flusso dati,radio link control protocol, packet data convergence protocol, broadcast/multicast control protocol, radio resource control protocol
Elementi di progettazione di reti cellulari di terza generazione.
Principi di progettazione e valutazione del collegamento, capacità e pianificazione di copertura . Fenomeno del Cell Breathing
Gestione della comunicazione: Accesso alla rete, RRC Connection set-up, registrazione dell’utente, instaurazione della chiamata CS iniziata dal mobile o terminata sul mobile, Sessione nel dominio PS :contesto PDP attivato dal mobile , PDP secondario, contesto PDP attivato dalla rete.
Separazione tra controllo e connettività – IP Multimedia Subsystem (IMS). Architettura . Interlavoro tra IMS e dominio PS.
Il sistema High Speed Packet Access (HSPA)
Link adaptation, adaptive modulation e coding, Fast scheduling, Ibrido ARQ. Canali Shared HS-DSCH,HS-SCCH,HS-DPCCH
4. I Sistemi di 4 generazione ‘all-IP’
Caratteristiche principali:modulazione OFDM, sistemi MIMO, HybridARQ, 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 adattative e codifica .
Standard Long Term Evolution (LTE)
Obiettivi dello sviluppo LTE
La nuova architettura di rete
Mappatura dei canali logici, di trasporto, fisici
Accesso DL OFDM e UL SCFDMA
Struttura Frame e slot
Ricerca di cella e segnali di riferimento
Scheduling, link adaptation e ARQ ibrido
Controllo di Potenza
Sistema Multimedia Broadcast/Multicast service evoluto
LTE-Advanced
5. 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 :Capacità oltre il limite di Shannon . esempio gradi di libertà 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..
Implementazione in 3GPP . Evoluzioni dei sistemi MIMO in 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).
6. 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