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Stima di frequenza in canali tempo varianti per sistemi W-CDMA con codici lunghi

Informazioni tesi

  Autore: Silvia Massa
  Tipo: Tesi di Laurea
  Anno: 2002-03
  Università: Università degli Studi di Pisa
  Facoltà: Ingegneria
  Corso: Ingegneria delle Telecomunicazioni
  Relatore: Umberto Mengali
  Lingua: Italiano
  Num. pagine: 144

La presente tesi (sperimentale) si inquadra nell’ambito dello studio della sincronizzazione di sistemi cellulari UMTS, e in generale di tutti i sistemi multiutente che utilizzano la tecnica W-CDMA per l’accesso alla risorsa condivisa.
La tecnica di accesso multiplo a divisione di codice CDMA (Code Division Multiple Access) è una tecnica recentemente introdotta in ambito civile per l’implementazione del livello fisico per le reti di terza generazione (3G). Rispetto ad altre tecniche di accesso multiplo, il CDMA offre una più elevata capacità di sistema e una robustezza maggiore nei confronti delle distorsioni da multipath e dell’interferenza co-canale. Nei sistemi W-CDMA (Wideband CDMA) il canale fisico di trasmissione è caratterizzato da una propagazione multipath, e questo rende necessaria un’accurata stima di canale, affinché gli utenti della rete riescano ad effettuare correttamente la rivelazione dei dati trasmessi. Inoltre il segnale ricevuto è affetto da un errore di frequenza (offset) tra la portante e gli oscillatori locali.
In questa tesi vengono proposti degli schemi per la stima dell’offset di frequenza, nel downlink di un sistema W-CDMA. In particolare, sono descritti due possibili algoritmi di stima. Il primo, elaborato “ad hoc”, è basato sul calcolo della matrice di autocorrelazione del segnale ricevuto. Con il secondo algoritmo invece viene fatta una stima congiunta dell’offset di frequenza e della risposta impulsiva del canale (CIR). In entrambi i casi, la stima si effettua utilizzando i simboli pilota, noti al ricevitore, trasmessi dalla BS sul canale di controllo.
La tesi è strutturata in quattro capitoli. Nel primo capitolo è descritto il modello di canale multipath che permette di caratterizzare il canale fisico di trasmissione per le comunicazioni radiomobili odierne; sono stati approfonditamente analizzati i casi di fading selettivo e fading piatto in frequenza, di fading statico e fading tempo-variante. Il secondo capitolo è dedicato alla tecnica di accesso multiplo CDMA e allo standard UMTS, che si basa sul sistema W-CDMA; nel terzo sono presentati gli algoritmi utilizzati per la stima di frequenza, mentre nel quarto si riportano i risultati delle simulazioni effettuate per valutare le prestazioni degli stimatori.
Inoltre l’Appendice A fornisce un ulteriore termine di paragone per lo stimatore derivato “ad hoc”, supponendo di conoscere le statistiche del canale. Infine nell’Appendice Software sono riportati alcuni dei programmi scritti in Fortran utilizzati per le simulazioni effettuate.

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III Introduzione Dal 1992, anno in cui si diffonde commercialmente il sistema GSM, il mondo delle telecomunicazioni è andato incontro ad un’evoluzione sempre maggiore, e si è stimato che attualmente più di 500 milioni di persone possiedono un apparecchio di telefonia mobile. In questi ultimi anni è andata via via crescendo l’idea che il “telefonino” non dovesse essere solo uno strumento per parlare, ma anche per guardare la TV, viaggiare in Internet, o per supportare altri servizi quali video- chiamate e video-conferenze. Oggigiorno lo standard GSM non è più in grado di garantire un traffico dati di tale qualità, a causa del bit rate insufficiente e per l’inaspettata crescita del numero di utenti. Nell’anno 2002 è stato introdotto in Giappone il sistema cellulare di terza generazione (3G) che, in ambito europeo prende il nome di UMTS (Universal Mobile Telecommunications Service). Questo sistema nasce con l’ambizione di far convergere i vari servizi multimediali su un unico sistema wireless, che abbia la possibilità di veicolarli in modo molto flessibile e adattato alle singole esigenze di ciascun utente. Questi sistemi permettono elevate velocità di trasmissione (fino a 2Mbps) a costi più contenuti, e con possibilità di traffico simmetrico e asimmetrico. Quest’ultima caratteristica permette di usufruire di differenti velocità di trasferimento dei dati tra le due direzioni (uplink e downlink); vengono inoltre incorporate le funzionalità dei sistemi di seconda generazione garantendo un’alta flessibilità nell’introduzione di nuovi servizi. Nel 1992 la WARC (World Administrative Radio Conference) aveva individuato la banda dei 2GHz per l’utilizzo dei sistemi di terza generazione. Queste bande vengono ad oggi utilizzate nei sistemi UMTS in Europa e in Asia con tecniche di accesso W-CDMA.

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Parole chiave

algoritmi
cell breathing
controllo di potenza
multipath
node-b
sincronizzazione
sistemi cellulari
stima di portante
trama
utran

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