Sistemi di Telecomunicazione

 
Sistemi di Telecomunicazione
Sistemi di Telecomunicazione
                         Qualita’ di ricezione

                     Universita’ Politecnica delle Marche

                            A.A. 2013-2014

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Sistemi di Telecomunicazione
Schema di principio di un sistema di telecomunicazione

      Elementi fondamentali [R1]
          I      Tre sottosistemi fondamentali: il trasmettitore, il canale, il ricevitore
          I      Il messaggio ricostruito dal ricevitore e ricevuto dall’utilizzatore
                 (m̃(t)) puo’ in generale differire da quello trasmesso (m(t)) per
                 effetto della presenza di disturbi nel canale di trasmissione, o a causa
                 di altri effetti di degradazione (filtraggi non desiderati, non linearita’)
          I      In sistemi con multiplazione, possono anche essere presenti sorgenti
                 e utilizzatori multipli

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Sistemi di Telecomunicazione
I tre sottosistemi - I
      Trasmettitore
        I Il blocco di elaborazione del segnale al trasmettitore ha il compito di
          “condizionare” la sorgente per effettuare una trasmissione piu’
          efficiente
          I      Il circuito trasmettitore con portante (modulatore) converte il
                 segnale in banda base in una banda di frequenza piu’ appropriata per
                 le caratteristiche trasmissive del portante (mezzo fisico attraverso il
                 quale si svolge la trasmissione)
          I      Se il portante e’ in grado di sostenere una trasmissione in banda
                 base (ad esempio, un cavo in rame), non e’ necessaria alcuna
                 conversione e s(t) puo’ essere direttamente il segnale all’uscita
                 dell’elaboratore di segnale nel trasmettitore. Viceversa, il circuito
                 modulatore e’ necessario quando il canale sostiene soltanto
                 trasmissioni in banda di frequenza centrata su una certa fc >> 0. In
                 tal caso, s(t) e’ un segnale passa-banda, avendo componenti
                 frequenziali centrate intorno a fc

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Sistemi di Telecomunicazione
I tre sottosistemi - II
      Canale di trasmissione
       I I canali di trasmissione si suddividono in due grandi categorie:
          guidato e libero (ovvero: via cavo e senza fili, oppure wired e
          wireless)
          I      I principi base della modulazione analogica e digitale sono gli stessi
                 per tutti questi canali, ma le caratteristiche di ognuno di essi
                 vincolano di fatto anche fortemente i tipi di segnale che possono
                 essere adottati
          I      Il portante attenua il segnale in modo che i disturbi di canale o il
                 rumore introdotto da un ricevitore non ideale fanno si’ che
                 l’informazione m̃(t) ricostruita sia in generale diversa e deteriorata
                 rispetto a quella di sorgente
          I      Il canale di trasmissione puo’ contenere dispositivi necessari a
                 mantenere il livello del segnale utile adeguatamente al di sopra di
                 quello del rumore
          I      Il canale puo’ essere sede di fenomeni di propagazione per cammini
                 multipli del segnale, causando il cosiddetto fenomeno di fading

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I tre sottosistemi - III

      Ricevitore
        I A partire dal segnale degradato all’uscita del canale, il ricevitore
          ricostruisce un segnale in banda base che puo’ essere utilizzato
          dall’elaboratore di segnale
          I      Il blocco di elaborazione in ricezione ripulisce il segnale dai disturbi e
                 produce una replica m̃(t) il piu’ fedele possibile all’informazione di
                 sorgente

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Progetto di un sistema di telecomunicazione

          I      Lo scopo del progetto di sistema e’ quello di realizzare un sistema di
                 comunicazione che minimizzi la degradazione dell’informazione
                 rispettando alcune specifiche (vincoli) progettuali, come la potenza
                 trasmessa, la banda disponibile, il costo
          I      Per sistemi digitali, la misura piu’ diffusa di degradazione e’ la
                 probabilita’ di errore (Pe ) chiamata anche Bit Error Rate (BER),
                 ovvero tasso di errore sui dati ricostruiti m̃
          I      Per i sistemi analogici, le prestazioni sono quantificate attraverso il
                 rapporto segnale-rumore (SNR, Signal-to-Noise Ratio), all’uscita
                 del ricevitore

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Caratterizzazione di un sistema di telecomunicazione
          I      Distanza tra i terminali (comunicazioni in ambito locale,
                 metropolitano, geografico,...)
          I      Qualita’ richiesta
          I      Velocita’ di trasmissione

      Modalita’ di trasferimento dell’informazione
       I Propagazione guidata
                   I   cavi in rame (doppini, coassiali, ...)
                   I   fibre ottiche
          I      Propagazione libera
                   I   collegamenti troposferici (fissi e mobili)
                   I   collegamenti satellitari

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Uso dello spettro elettromagnetico per telecomunicazioni -
I

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Uso dello spettro elettromagnetico per telecomunicazioni -
II

          I      Per regolamentare le trasmissioni coesistenti e gestire le reciproche
                 interferenze, sono nati enti nazionali e internazionali preposti alla
                 regolamentazione dei tipi e velocita’ di modulazione, potenze di
                 segnale, tipo di informazioni che possono essere trasmesse sulle varie
                 bande di frequenza convenzionalmente individuate
          I      International Telecommunications Union (ITU): ente affiliato alle
                 Nazioni Unite, si occupa della assegnazione delle bande di frequenza
                 e relative norme tecniche di trasmissione
          I      Generalmente ogni nazione ha una sua propria agenzia responsabile
                 della emanazione e del rispetto delle varie norme all’interno dei
                 confini nazionali. In Italia, l’ente di riferimento e’ l’Autorita’ per le
                 Garanzie nelle Comunicazioni (Agcom); negli Stati Uniti e’ la
                 Federal Communications Commission (FCC)

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Degrado del segnale ricevuto

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Caratterizzazione del mezzo trasmissivo - I
          I      Attenuazione: l’ampiezza del segnale trasmesso diminuisce durante
                 la sua propagazione
          I      Effetto: al ricevitore, il segnale puo’ confondersi con il rumore

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Caratterizzazione del mezzo trasmissivo - II
          I      Distorsione: la forma del segnale trasmesso tende ad allargarsi
                 durante la propagazione
          I      Effetto: la coda dell’impulso precedente si sovrappone al successivo

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Rumorosita’ introdotta attraverso il mezzo trasmissivo (es.
propagazione su cavo)

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Rumore bianco

      La densita’ spettrale di potenza del rumore bianco e’ costante su tutto
      l’asse delle frequenze, ovvero:
                                              N0
                                    Gn (f ) =
                                               2
      dove N0 e’ una costante positiva. La funzione di autocorrelazione di un
      processo di rumore bianco si trova calcolando l’anti-trasformata di
      Fourier della Gn (f ), ovvero:
                                            N0
                                  Rn (τ ) =    δ(τ )
                                            2
      Un esempio di rumore bianco e’ il processo di rumore termico, che puo’
      essere considerato bianco sulle bande di interesse per le
      radiocomunicazioni, con N0 = kT . Il rumore termico presenta una
      distribuzione Gaussiana.
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Bit Error Rate per M-PSK

      Nei sistemi multi-livello (es. M-PSK, con M=8), la valutazione della
      probabilita’ di errore sul bit (BER) e’ piu’ complicata di quella relativa ai
      sistemi binari. In alcuni casi, come nella M-PSK, e’ possibile calcolare
      soltanto un upper bound della probabilita’ di errore sul simbolo. Nei casi
      migliori, l’upper bound e’ sufficientemente stretto e vicino al valore
      esatto.
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Distorsione

      Distorsione provocata dal mezzo trasmissivo
          I      Le componenti armoniche dello spettro del segnale in propagazione
                 vengono differentemente attenuate. Questo fenomeno puo’ variare
                 nel tempo.
          I      Eventuali non linearita’ del mezzo trasmissivo possono condurre alla
                 generazione di componenti armoniche originariamente non presenti
                 nello spettro.
      Principali cause di distorsione
          I      Disadattamenti di linea funzioni della frequenza (linee in rame)
          I      Linee dispersive (fibre ottiche)
          I      Multipath (tempo-varianti, sistemi radio)

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Effetto dell’ISI sul segnale ricevuto - I

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Effetto dell’ISI sul segnale ricevuto - II

      La banda di un impulso rettangolare e’ infinita. Se il filtraggio effettuato
      dal sistema di comunicazione non e’ opportuno, la durata temporale
      dell’impulso tende ad aumentare. L’impulso associato ad ogni simbolo
      tendera’ cosi’ ad invadere intervalli di segnalazione adiacenti, generando
      interferenza intersimbolica. Occorre quindi capire come riuscire a limitare
      la banda occupata senza introdurre ISI. Andando a limitare la banda
      degli impulsi, essi non avranno piu’ una forma rettangolare nel tempo ma
      smussata.
      Nyquist ha definito tre differenti metodi per sceglire la forma degli
      impulsi in modo da eliminare l’ISI: uno di questi metodi consiste nell’uso
      di un filtro (in trasmissione ed in ricezione) di Nyquist o filtro a coseno
      rialzato con fattore di rolloff (decadimento) α, che consente di ottenere
      assenza di ISI.

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Filtro a coseno rialzato - I
      Risposta in frequenza del filtro di Nyquist a coseno rialzato:

      Risposta impulsiva:

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Filtro a coseno rialzato - II
      Il filtro con r = 0 e’ il caso a banda minima (f0 = B, risposta impulsiva di
      tipo senxx ). Aumentando r , la realizzazione del filtro e’ meno impegnativa
      ma la banda occupata dall’impulso aumenta.

                                                                     2B
      La velocita’ di segnalazione ammissibile e’ pari a: rs =       1+r ,   dove B e’ la
      banda assoluta del segnale e r il fattore di rolloff.

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Diagramma ad occhio - I

          I      L’effetto del filtraggio di canale e/o dei disturbi puo’ essere
                 visualizzato osservando la forma d’onda ricevuta su di un
                 oscilloscopio analogico.
          I      L’occhio e’ ottenuto dalla visualizzazione sull’oscilloscopio dello
                 stesso segnale in passate multiple. Ogni passata e’ comandata da un
                 impulso di clock, e l’ampiezza dell’asse dei tempi e’ leggermente
                 maggiore di un intervallo di simbolo.
          I      In condizioni di corretto funzionamento (assenza di errori di
                 rivelazione), i vari spezzoni del segnale sono ben distanziati e
                 l’occhio e’ aperto. In presenza di molta ISI o rumore, gli spezzoni si
                 avvicinano e l’occhio tende a chiudersi; si avranno errori di
                 rivelazione al ricevitore [R2].

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Diagramma ad occhio - II

          I      L’errore di sincronismo tollerabile in ricezione puo’ essere valutato
                 dall’ampiezza orizzontale dell’interno dell’occhio, chiamata apertura.
                 L’istante ottimo di campionamento e’ quello corrispondente alla
                 massima apertura verticale.
          I      La sensibilita’ agli errori di sincronismo e’ valutabile dalla pendenza
                 del margine dell’occhio (valutata nelle vicinanze degli
                 attraversamenti dello zero)
          I      Il margine di rumore del sistema e’ l’altezza dell’apertura dell’occhio
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Diagramma ad occhio per 2 e 4 - ASK

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Visualizzazione dell’ISI sul diagramma ad occhio

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Codici di linea

      I livelli binari 0 e 1 del segnale PCM possono essere rappresentati in
      diversi formati di segnalazione seriale, chiamati anche codici di linea. Le
      due categorie principali sono quelle con ritorno a zero (RZ) e quelle
      senza ritorno a zero (NRZ).

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Scelta di un codice di linea - I
          I      componente DC: eliminare la componente in continua dallo spettro
                 di potenza del segnale consente di accoppiare il sistema in AC
                 (alternata). Sistemi di registrazione magnetici, o sistemi che usano
                 accoppiamenti tramite trasformatori, hanno una sensibilita’
                 estremamente ridotta alle componenti a bassa frequenza del segnale,
                 che rischierebbero di andare perdute
          I      auto-temporizzazione (self clocking): qualunque sistema di
                 comunicazione digitale richiede la sincronizzazione di simbolo o di
                 bit. Alcuni schemi di codifica PCM hanno delle caratteristiche di
                 sincronizzazione o temporizzazione intrinseca, che agevolano il
                 recupero del segnale di clock (temporizzazione). Ad esempio, la
                 codifica Manchester presenta una transizione a meta’ tempo di bit,
                 sia che venga inviato uno zero oppure un uno, che fornisce un
                 segnale di clock
          I      rivelazione di errore (error detection): alcuni schemi, come i
                 duobinari, forniscono una capacita’ intrinseca di rilevazione di errore,
                 senza richiedere l’uso di bit aggiuntivi di ridondanza

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Scelta di un codice di linea - II

          I      compressione della banda: alcuni schemi, come le codifiche
                 multilivello, aumentano l’efficienza d’uso della banda consentendo
                 cioe’ una riduzione della banda necessaria a supportare una certa
                 data rate. Si ha maggiore informazione trasmessa per banda unitaria
          I      codifica differenziale: tecnica utile perche’ consente di invertire la
                 polarita’ della forma d’onda codificata, senza alterare la rilevazione
                 dei dati trasmessi. In sistemi di comunicazione in cui puo’ accadere
                 che le forme d’onda vengano invertire, questo puo’ essere
                 vantaggioso
          I      immunita’ ai disturbi: le varie tipologie di codifica PCM possono
                 essere ulteriormente caratterizzate dalla probabilita’ di errore sul bit
                 rispetto al rapporto segnale-rumore. Alcuni schemi di codifica sono
                 maggiormente immuni al rumore di altri. Ad esempio, le forme
                 d’onda NRZ hanno prestazioni migliori della RZ unipolare, rispetto
                 alla probabilita’ di errore sul bit

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Codici Non Ritorno a Zero (NRZ), unipolare e polare
      Nella segnalazione NRZ unipolare, il livello logico 1 e’ rappresentato dal
      livello alto +V, il livello logico 0 e’ rappresentato dal livello 0
      (segnalazione a tutto o niente). Nella segnalazione NRZ bipolare, i
      simboli 1 e 0 sono rappresentati da due livelli simmetrici positivo e
      negativo, +V e -V (segnalazione antipodale).

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Codici Non Ritorno a Zero (NRZ) - I

          I      All’interno degli apparati, le informazioni si presentano quasi sempre
                 sotto forma di codice binario di tipo unipolare NRZ (Non ritorno a
                 Zero). Il codice NRZ presenta per il bit di valore 1 un impulso
                 elettrico di durata pari a tutto il tempo di bit
          I      Tale codice, pur essendo utile per tutte le funzioni interne
                 dell’apparato, non e’ adatto ad essere inviato ai mezzi trasmissivi per
                 i seguenti motivi:
                   I   impossibilita’ di estrarre la temporizzazione (deve essere
                       accompagnato dal Clock)
                   I   presenza di una componente continua che e’ spesso indesiderata sulle
                       linee di trasmissione, perche’ non consente accoppiamento a
                       trasformatore e quindi l’impossibilita’, tramite circuito virtuale, di
                       realizzare la telealimentazione dei rigeneratori di linea
                   I   presenza di lunghe sequenze di zeri consecutivi che pongono in
                       difficolta’, nei rigeneratori di linea, i circuiti di estrazione del Clock

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Codici Non Ritorno a Zero (NRZ) - II

          I      Per questi motivi, quindi, il segnale binario NRZ viene
                 opportunamente trasformato tramite un trasduttore di codice. Nel
                 gergo tecnico il trasduttore di codice prende anche il nome di
                 Codificatore di linea
          I      Poiche’ nello spettro del segnale non compare una componente a
                 2.048 MHz, necessaria per l’estrazione della temporizzazione nei
                 rigeneratori, la durata dell’impulso 1 viene ridotta del 50%, passando
                 cosi’ da una segnalazione NRZ ad una segnalazione di tipo RZ

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Codici Non Ritorno a Zero (NRZ) e Ritorno a Zero (RZ)

      La durata dell’impulso al 50% del tempo di bit permette di ottenere nello
      spettro del segnale RZ una componente non nulla alla frequenza di bit,
      utile per l’estrazione del sincronismo

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Codici Alternate Mark Inversion (AMI) - I

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Codici Alternate Mark Inversion (AMI) - II

          I      Nella trasmissione dati, per eliminare la presenza di componente
                 continua, il trasduttore di codice opera una conversione del codice
                 binario in un particolare codice ternario, cioe’ a tre livelli, detto AMI
                 (Alternate Mark Inversion)
          I      Il segnale cosi’ codificato viene quindi reso disponibile per essere
                 inviato sul mezzo trasmissivo con precise caratteristiche di
                 interfaccia (durata e ampiezza degli impulsi, impedenza interna del
                 generatore equivalente, ecc.)
          I      Il codice AMI consta di tre simboli: lo 0 binario viene codificato
                 come assenza di impulso cosi’ come nel codice binario, mentre l’1
                 binario e’ codificato alternativamente come +1 o -1,
                 indipendentemente dal numero di zeri frapposti a due 1 binari
                 consecutivi
          I      Come si vede intuitivamente dalla figura, con il codice AMI si elimina
                 la componente continua che invece e’ presente nel codice binario

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High Density Bipolarity 3 zeroes - I

      Codice a 3 livelli con ritorno a zero. Usa impulsi positivi e negativi
      alternati in corrispondenza di ogni valore logico alto (1) e di una
      sequenza di 3 zeri consecutivi, come l’AMI. Tuttavia, qualora si dovessero
      presentare quattro bit consecutivi tutti a livello logico zero, il quarto bit
      viene trasformato in un livello di tensione +V oppure -V, uguale al
      precedente valore logico 1; questo evento viene interpretato come una
      violazione di codice e quindi viene riconosciuto non come 1 ma come zero
      logico
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High Density Bipolarity 3 zeroes - II

      Come per la codifica AMI, non si ha piu’ la componente continua.
      Inoltre, vengono eliminate le lunghe sequenze di bit 0, che rendono
      difficile l’estrazione del clock nel ricevitore

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Codice interfaccia codirezionale (DM0) - I

      Questa interfaccia costituisce il livello base della gerarchia numerica. E’
      caratterizzata da una particolare codifica di linea che, oltre a permettere
      la trasmissione del segnale di temporizzazione (240 KHz) e ad annullare
      la componente continua, permette anche di individuare l’ottetto mediante
      opportune violazioni di bipolarita’ degli impulsi. In figura e’ riportato un
      esempio della codifica di linea dell’interfaccia DM0
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Codice interfaccia codirezionale (DM0) - II

          I      L’interfaccia DM0 e’ denominata anche, secondo la dicitura CCITT,
                 interfaccia codirezionale in quanto, in entrambi i sensi di
                 trasmissione, i dati ed il CK hanno sempre la stessa direzione
                 essendo la temporizzazione contenuta nei dati stessi
          I      Regole della codifica di linea:
                   1 Il segnale binario 1 relativo al segnale dati a 64 Kb/s e’ codificato
                     con il pacchetto di 4 segnali elementari 1100
                   2 Il segnale binario 0 relativo al segnale dati a 64 Kb/s e’ codificato il
                     pacchetto di 4 segnali elementari 1010
                   3 Il segnale binario e’ convertito in un segnale a 3 livelli alternando la
                     polarita’ dei pacchetti consecutivi
                   4 L’alternanza della polarita’ di cui al punto precedente, e’ violata ogni
                     otto pacchetti in corrispondenza dell’ultimo bit di ottetto
                   5 Viene evidenziato il tempo di ottetto (8 KHz)

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Sincronizzazione

          I      Il problema del sincronismo e’ molto importante. Un cattivo
                 sincronismo pregiudica infatti le prestazioni di un sistema di
                 telecomunicazioni digitale
          I      Se a destinazione vogliamo ricostruire il messaggio originale,
                 dobbiamo essere in grado di riconoscere in quale punto della
                 sequenza ricevuta inizia la forma d’onda associata ad un bit
                 (sincronismo di bit), oppure inizia il frame relativo ad una parola di
                 codice (sincronismo di frame)
          I      Nel caso di trasmissione in banda traslata esiste un ulteriore
                 problema di sincronismo legato al recupero della frequenza e della
                 fase della portante nei demodulatori coerenti
          I      La complessita’ dei circuiti per la sincronizzazione di bit dipende
                 dalle proprieta’ di sincronizzazione del codice di linea

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Sincronizzazione di bit e di trama: schema ricevitore

          I      Il sincronismo di bit viene ottenuto analizzando il segnale ricevuto
                   I   Tecniche basate su sincronizzatore di bit a legge quadratica per NRZ
                       bipolare
                   I   Tecniche basate su Early-Late Synchronizer
                   I   Tecniche basate su Zero-Crossing Detection
          I      Il sincronismo di frame viene ricavato dal messaggio rigenerato e dal
                 clock

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Sincronizzatore di bit a legge quadratica per NRZ bipolare
-I

          I      Idea di base: sfruttare gli impulsi presenti nello spettro di densita’ di
                 potenza a multipli di rb per ricavare un segnale di sincronismo per il
                 il clock che governa il rigeneratore
          I      In un codice RZ unipolare con un numero sufficiente di transizioni
                 tra i livelli 1 e 0, lo spettro del codice ha una componente discreta a
                 frequenza di bit. Un filtraggio passa-banda selettivo a frequenza
                 f0 = rb = 1/Tb ed un aggiustamento di fase consentono di ottenere
                 il segnale di temporizzazione
          I      Un segnale NRZ polare deve essere prima convertito in RZ polare,
                 poi si applica il filtro passa-banda a banda stretta centrato in
                 f0 = rb = 1/Tb
          I      La conversione in RZ polare avviene mediante un dispositivo a
                 non-linearita’ quadratica

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Sincronizzatore di bit a legge quadratica per NRZ bipolare
- II

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Sincronizzatore di bit early-late (anticipo e ritardo) per
NRZ polare - I
          I      La tecnica sfrutta il fatto che un segnale opportunamente filtrato
                 presenta un massimo in corrispondenza dell’istante ottimo di
                 campionamento topt , e presenta una certa simmetria rispetto tale
                 punto, purche’ i dati si alternino frequentemente tra 0 e 1
          I      Il segnale w1 (t) viene campionato all’istante tk ; si fissa una
                 quantita’ positiva δ < Tb /2 e si considerano i campioni w1 (tk − δ) e
                 w1 (tk + δ)
          I      Se si sta campionando correttamente, cioe’ TX e RX sono
                 sincronizzati, |w1 (tk − δ)| ∼
                                              = |w1 (tk + δ)| per tk ∼
                                                                     = topt
          I      Se si sta campionando in ritardo (late sync):
                 |w1 (tk − δ)| > |w1 (tk + δ)|
          I      Se si sta campionando in anticipo (early sync):
                 |w1 (tk − δ)| < |w1 (tk + δ)|
          I      Si puo’ usare la tensione γ(t) = |w1 (tk − δ)| − |w1 (tk + δ)| per
                 controllare un VCO

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Sincronizzatore di bit early-late (anticipo e ritardo) per
NRZ polare - errore di sincronizzazione

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Sincronizzatore di bit early-late (anticipo e ritardo) per
NRZ polare - I

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Sincronizzatore di bit con Zero Crossing Detector per NRZ
bipolare - I
          I      La tecnica ZCD utilizza una configurazione ad anello chiuso (quindi
                 permette una sincronizzazione robusta)
          I      Idea di base: il sincronismo di bit viene recuperato sfruttando le
                 transizioni per zero del segnale nel dominio del tempo
          I      Questa tecnica puo’ essere applicata anche a formati di linea di tipo
                 NRZ
          I      Nei sistemi basati su ZCD, il clock viene fornito da un generatore di
                 onda quadra la cui frequenza e’ funzione della tensione in ingresso.
                 Questo dispositivo viene chiamato Voltage Controlled Oscillator
                 (VCO). Il VCO e’ controllato da un segnale (tensione) derivato da
                 un’opportuna analisi delle transizioni per zero del segnale ricevuto
          I      Eventuali scostamenti dalla condizione di sincronismo ideale vengono
                 recuperati dal meccanismo ad anello chiuso aumentando (o
                 diminuendo) opportunamente la tensione di controllo del VCO

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Sincronizzatore di bit con Zero Crossing Detector per NRZ
bipolare - II

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Sincronizzatore di trama - I
          I      La sincronizzazione di frame e’ necessaria principalmente per due
                 motivi principali: 1) se si sbaglia l’identificazione dell’inizio del frame
                 il ricevitore ricostruisce una sequenza sbagliata; 2) se non si identifica
                 la presenza di un messaggio, si rischia di interpretare il segnale in un
                 momento in cui non vi e’ trasmissione ed e’ presente solo rumore
          I      L’informazione relativa al frame e’ in genere ricavata per mezzo dei
                 bit rigenerati e del clock del ricevitore (gia’ sincronizzato con il clock
                 del trasmettitore grazie al sincronismo di bit)
          I      La sincronizzazione di frame e’ facilitata includendo nella sequenza
                 da trasmettere la ripetizione di una parola speciale di sincronismo
                 (sync word) costituita da N bit
          I      Il prefisso del frame e’ costituito da diverse ripetizioni della sync
                 word che demarcano l’inizio della trasmissione. Il prefisso e’ seguito
                 da un’altra parola di codice che indica l’inizio del messaggio vero e
                 proprio
          I      Il sincronizzatore di frame deve rilevare la sync word non appena
                 essa appare nella sequenza di bit che vengono rigenerati
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Sincronizzatore di trama - II
      Il sincronizzatore di frame e’ sostanzialmente costituito da uno shift
      register e da un comparatore. Il suo funzionamento si basa su un calcolo
      di cross-correlazione tra la sequenza di bit rigenerati e la sync word. I
      guadagni delle celle contengono l’informazione sulla sync word. Quando
      nello shift register e’ presente la sync word, il valore in ingresso al
      comparatore e’ pari a N (se non ci sono errori in ricezione). In realta’,
      per tener conto di eventuali errori nella parola di codice ricevuta,
      l’indicatore di frame viene attivato se il valore in ingresso al comparatore
      e’ maggiore di una soglia V inferiore a N

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Autocorrelazione di una sequenza PN

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Tapped Shift Register (scrambler)

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Caratteristiche dell’interfaccia ITU-T G.703

      La raccomandazione G.703 definisce le caratteristiche fisiche ed elettriche
      per le interfacce ai vari livelli gerarchici, necessarie per consentire
      l’interconnessione di elementi di reti digitali (digital section, multiplex
      equipment, exchanges) che formano un collegamento internazionale
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Codici di trasmissione definiti nella Raccomandazione
ITU-T G.703

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Banda di un segnale

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Banda di un segnale - definizioni
          I      half power bandwidth: intervallo tra i valori di frequenza in
                 corrispondenza dei quali Gx (f ) si riduce a meta’ potenza, ovvero
                 diminuisce di 3 dB al di sotto del valore di picco
          I      equivalent rectangular o noise equivalent bandwidth: la banda
                 equivalente di rumore fu inizialmente definita per poter calcolare in
                 modo rapido la potenza di rumore in uscita da un amplificatore
                 avente in ingresso un rumore a banda larga. Il concetto si puo’
                 applicare anche alla banda di un segnale: la banda equivalente di
                 rumore di un segnale, WN , e’ definita dalla relazione:
                 WN = Px /Gx (fc ), dove Px e’ la potenza totale del segnale calcolata
                 su tutte le frequenze, e Gx (fc ) e’ il valore di Gx (f ) a centro banda
                 (assumendo che esso sia il valore massimo su tutte le frequenze)
          I      null-to-null bandwidth: la misura piu’ comune per la banda nelle
                 comunicazioni digitali e’ l’estensione del lobo principale dello
                 spettro, in cui e’ contenuta la maggior parte della potenza del
                 segnale. Questo criterio, tuttavia, non e’ del tutto generale, perche’
                 alcuni formati di modulazione non hanno una definizione ben precisa
                 dei lobi dello spettro
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Banda di un segnale - definizioni
          I      fractional power containment bandwidth: questa definizione della
                 banda e’ stata assunta dalla FCC (Rules and Regulations Section
                 2.202), e stabilisce che la banda occupata e’ definita come la banda
                 che lascia esattamente lo 0.5% della potenza del segnale a frequenze
                 superiori al limite superiore della banda stessa, ed esattamente lo
                 0.5% della potenza del segnale a frequenze inferiori al limite inferiore
                 della banda. Ovvero, il 99% della potenza del segnale e’ contenuta
                 all’interno della banda da esso occupata
          I      bounded power spectral density : un metodo comune di specificare la
                 banda di un segnale e’ di dire che ovunque, al di fuori della banda,
                 l’ampiezza di Gx (f ) deve essere scesa almeno ad un certo livello al di
                 sotto del valore di centro banda. Valori tipici di attenuazione sono
                 35 o 50 dB
          I      absolute bandwidth: e’ l’intervallo di frequenze al di fuori del quale
                 lo spettro e’ nullo. Si tratta di una astrazione utile, tuttavia, per
                 tutte le forme d’onda realizzabili, la banda assoluta e’ infinita

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Riferimenti

        R1 Leon W. Couch II, Fondamenti di Telecomunicazioni, Cap. 1,
           APOGEO Ed., 2002.
        R2 Leon W. Couch II, Fondamenti di Telecomunicazioni, Cap. 3,
           APOGEO Ed., 2002.

A.A. 2013-2014                      Sistemi di Telecomunicazione        56/56
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