Schemi di Codifica per Sistemi di Trasmissione Multiple Input Multiple Output
Autore
Bruno Laudicina - Università degli Studi di Palermo - [2004-05]
Documenti
Abstract
Negli ultimi anni, la diffusione globale dei sistemi cellulari digitali ha modificato il modo di comunicare tra persone, rendendo possibile l’accesso a contenuti multimediali, e lo scambio di informazioni quasi ovunque. Il paradigma “ ovunque e in qualsiasi momento” trova applicazione non solo per le comunicazioni commerciali e personali, ma rappresenta anche una promessa per costruire una rete di telecomunicazione nei paesi in via di sviluppo dove non è presente una infrastruttura legale.
Per il prossimo futuro, ci si aspetta che differenti sistemi e reti wireless possano coesistere, fornendo all’utente finale la possibilità di connettersi in modo trasparente ai servizi che meglio soddisfano i suoi bisogni. Varie tecnologie di accesso sono state progettate, dai sistemi satellitari che provvedono ad una bassa velocità di trasmissione ma una copertura globale, agli hot spot che garantiscono un velocità alta ma una copertura limitata a poche centinaia di metri. In questi scenari, con l’aumento incrementale del numero di servizi wireless da essere allocati all’interno di una limitata risorsa frequenziale, è di vitale importanza sviluppare tecnologie di trasmissione efficienti spettralmente a livello fisico. Il principale ostacolo a questo obbiettivo è la natura del mezzo di propagazione wireless, che è caratterizzato da fluttuazioni casuali della potenza e della fase (fading).
Sin dall’avvento delle comunicazioni wireless digitali, si è molto discusso sul contenuto degli standard per quanto riguarda l’implementazione della migliore interfaccia radio per i differenti servizi e scenari di propagazione. Per esempio, i sistemi cellulari di seconda generazione in Europa hanno preferito la tecnologia TDMA per garantire a più utenti l’accesso alle risorse spettrali, invece negli Stati Uniti la scelta preferita è stata la tecnologia CDMA. Più recentemente, il dibattito si è concentrato sulla trasmissione nel dominio del tempo e sulla trasmissione multiportante. Fra queste discussioni, nella metà degli anni 90’s, il lavoro di Telatar e Foschini fece luce su una nuova tecnologia che prometteva un incremento della banda ad un livello tale che nessun altra tecnica conosciuta avrebbe potuto raggiungere. In accordo con questa tecnologia, più antenne sono state impiegate sia in trasmissione sia in ricezione, costituendo un cosiddetto sistema MIMO (Multiple Input Multiple Output).
Dieci anni più tardi, molte risposte sono state date ma ci sono ancora molti aspetti nascosti. Infatti ancora oggi lo studio dei sistemi MIMO è oggetto di molte discussioni che si concentrano principalmente sullo studio delle due principali tecniche di trasmissione: la codifica spazio-tempo e la multiplazione nel dominio dello spazio (spatial multiplexing).
Infatti questa tesi si propone di fornire una descrizione generale di queste due tecniche con particolare attenzione ai codici spazio-tempo a blocchi e alla tecnologia BLAST. In particolare, il capitolo 1 descrive il canale wireless con le sue caratteristiche di propagazione, il capitolo 2 presenta i sistemi MIMO in tutti i suoi aspetti e in particolare le sue prestazioni, il capitolo 3 tratta i codici spazio-tempo, il capitolo 4 parla della tecnica del multiplexing, e infine il capitolo 5 fornisce una descrizione delle future applicazioni dei sistemi MIMO, in particolare per quanto riguarda il CDMA e l’OFDM.
Per il prossimo futuro, ci si aspetta che differenti sistemi e reti wireless possano coesistere, fornendo all’utente finale la possibilità di connettersi in modo trasparente ai servizi che meglio soddisfano i suoi bisogni. Varie tecnologie di accesso sono state progettate, dai sistemi satellitari che provvedono ad una bassa velocità di trasmissione ma una copertura globale, agli hot spot che garantiscono un velocità alta ma una copertura limitata a poche centinaia di metri. In questi scenari, con l’aumento incrementale del numero di servizi wireless da essere allocati all’interno di una limitata risorsa frequenziale, è di vitale importanza sviluppare tecnologie di trasmissione efficienti spettralmente a livello fisico. Il principale ostacolo a questo obbiettivo è la natura del mezzo di propagazione wireless, che è caratterizzato da fluttuazioni casuali della potenza e della fase (fading).
Sin dall’avvento delle comunicazioni wireless digitali, si è molto discusso sul contenuto degli standard per quanto riguarda l’implementazione della migliore interfaccia radio per i differenti servizi e scenari di propagazione. Per esempio, i sistemi cellulari di seconda generazione in Europa hanno preferito la tecnologia TDMA per garantire a più utenti l’accesso alle risorse spettrali, invece negli Stati Uniti la scelta preferita è stata la tecnologia CDMA. Più recentemente, il dibattito si è concentrato sulla trasmissione nel dominio del tempo e sulla trasmissione multiportante. Fra queste discussioni, nella metà degli anni 90’s, il lavoro di Telatar e Foschini fece luce su una nuova tecnologia che prometteva un incremento della banda ad un livello tale che nessun altra tecnica conosciuta avrebbe potuto raggiungere. In accordo con questa tecnologia, più antenne sono state impiegate sia in trasmissione sia in ricezione, costituendo un cosiddetto sistema MIMO (Multiple Input Multiple Output).
Dieci anni più tardi, molte risposte sono state date ma ci sono ancora molti aspetti nascosti. Infatti ancora oggi lo studio dei sistemi MIMO è oggetto di molte discussioni che si concentrano principalmente sullo studio delle due principali tecniche di trasmissione: la codifica spazio-tempo e la multiplazione nel dominio dello spazio (spatial multiplexing).
Infatti questa tesi si propone di fornire una descrizione generale di queste due tecniche con particolare attenzione ai codici spazio-tempo a blocchi e alla tecnologia BLAST. In particolare, il capitolo 1 descrive il canale wireless con le sue caratteristiche di propagazione, il capitolo 2 presenta i sistemi MIMO in tutti i suoi aspetti e in particolare le sue prestazioni, il capitolo 3 tratta i codici spazio-tempo, il capitolo 4 parla della tecnica del multiplexing, e infine il capitolo 5 fornisce una descrizione delle future applicazioni dei sistemi MIMO, in particolare per quanto riguarda il CDMA e l’OFDM.
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