[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
https://e-l.unifi.it
accedendo con il vostro username e passwd
Obiettivi Formativi
Il corso ha lo scopo di presentare allo studente gli standards, le principali problematiche e gli aspetti progettuali relativi alle reti radiomobili cellulari, alle reti locali wireless e alle reti di sensori. E' rivolto principalmente, ma non esclusivamente, agli studenti di corsi di Laurea Magistrale in Telecomunicazioni, Ingegneria Elettronica e Ingegneria dell'Informazione . Attraverso gli argomenti trattati saranno acquisite solide conoscenze accademiche per la comprensione degli standards per le reti cellulari, WLAN e reti di sensori e le competenze specifiche sulla progettazione di reti di comunicazione wireless a livello di sistema. Dopo aver completato il corso lo studente avrà capacità di confronto delle varie architetture di sistemi wireless, di analisi e progettazione nei contesti 4G, 5G e Internet of Things (IoT).
Prerequisiti
Conoscenza delle principali modulazioni numeriche; conoscenza delle tecniche di codifica di canale; conoscenza dei protocolli di rete
Metodi Didattici
Lezioni in aula, esperienze di laboratorio e seminari su argomenti specialistici tenuti anche da esperti provenienti dal mondo dell' industria.
Esistono accordi per lo svolgimento di visite e stage presso laboratori TIM in Italia e DIGITEL Firenze.
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.
Prenotazioni agli appelli al sito
https://sol.unifi.it/prenot/prenot
con il proprio username e passwd
Appelli stabiliti FUORI dai periodi didattici.
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
La prova di esame prevede un colloquio orale riguardo tutti gli argomenti previsti dal programma di studio.
In particolare le domande saranno finalizzate a verificare:
- Conoscenza di progettazione di un collegamento di radiocomunicazione affidabile;
- Conoscenza della architettura generale e gli elementi principali e le funzionalità di un sistema di comunicazione mobile cellulare, nonché analizzare le reti GSM, UMTS / HSPA, LTE, 5G e oltre 5G;
- Conoscenze nel planning e nel calcolo
del carico e della capacità per le configurazioni di rete cellulari di base ;
- Conoscenza dei principi base degli standards per le reti locali a livello di layer fisico e MAC;
-Conoscenza dei principi base delle reti di sensori a livello di layer fisico e MAC.
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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,4G fino alla nuova 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. Cenni ai 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
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 cooperativo
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 evolution
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.
Evoluzioni dei sistemi MIMO in LTE.
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