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Tecniche di trasmissione


Nelle telecomunicazioni, vengono applicate, principalmente, due tecniche:

- Tecnica FDM, applicata ai sistemi in banda traslata.
- Tecnica TDM, applicata a sistemi in banda base.

Entrambe riescono a trasmettere N comunicazioni sullo stesso supporto trasmissivo come ad esempio il doppino telefonico. La gestione di queste tecniche è affidata ai multiplexer (MUX).
I multiplexer sono dispositivi che permettono a più linee, a bassa o a media velocità, di usare congiuntamente un'unica linea ad alta velocità; essi svolgono due funzioni:

- combinano più canali dotati di di una certa velocità in un unico canale di comunicazione ad una velocità superiore.
- separano dai canali ad alta velocità i canali a più bassa velocità in esso contenuti.

Tecnica FDM

La tecnica FDM (Frequency Division Multiplexing) viene impiegata per minimizzare i costi delle linee telefoniche e ottimizzare l'impiego di mezzi trasmissivi (doppini, fibre ottiche, ponti radio).

I MUX FDM abbinano la larghezza di banda a disposizione 3100Hz della linea telefonica ad un certo numero di sottobande, ciascuna di queste sottobande diventa un canale autonomo di comunicazione che permette la comunicazione fra due sistemi.

La multiplazione, consiste nel traslare la banda base della fonia tramite un segnale a frequenza fissa detta frequenza vettrice, serializzando gli N segnali in N canali distinti di frequenza. I segnali serializzati che occupano sottobande diverse vengono poi inviati su un unico supporto (mezzo trasmissivo) a larga banda.

In ricezione viene effettuato il processo inverso: i segnali vengono ripartiti per far giungere a destinazione i segnali sorgente.

I segnali di ogni canale, modulano in ampiezza la frequenza vettrice (frequenza portante) il risultato è una traslazione dello spettro del canale modulante. La banda traslata di ciascun canale deve essere distante da quelle adiacenti di una quantità pari almeno alla banda fonica (per evitare sovrapposizioni).

Per risparmiare spazio, la modulazione di ampiezza effettuata è di tipo SSB (banda laterale unica)

Dall'immagine riportata, risulta che la banda di guardia tra una canale e l'altro è di circa 900Hz

La trasmissione, viene effettuata da un modulatore bilanciato seguito da un filtro passa banda, centrato sulla banda da selezionare, la risultante è uno spettro costituito da un'unica banda, senza frequenza portante (SSB).

Tecnica TDM

Nella tecnica FDM, N segnali possono essere trasmessi su un unico supporto fisico a patto che essi siano collocati in N bande di frequenza diverse e disgiunte.

Al contrario, nella tecnica TDM (Time Division Multiplexing) gli N segnali occupano la stessa banda, ma per la loro trasmissione simultanea, occorre impiegare diversi intervalli di tempo.

Per eseguire questa operazione è indispensabile rendere discreti i segnali analogici. L'esecuzione di multiplazione su due segnali è rappresentata sotto.


Nella tecnica TDM il dominio del tempo viene suddiviso in tante finestre ( o slot) dove vengono collocati i campioni dei segnali da trasmettere.
Si intuisce che oltre ad apparati di multiplessaggio devono essere presenti anche dispositivi di campionamento.

Queste tecniche, a partire dagli anni 80, hanno ricevuto un forte impulso grazie all'introduzione dell'elettronica digitale che ha permesso un miglioramento del rapporto S/N e la possibilità dell'uso di segnali digitali per la trasmissione di dati. La trasformazione di un segnale analogico in un segnale digitale non può prescindere dai seguenti processi:
- Campionamento.
- Quantizzazione .
- Codifica.

Campionamento

Consiste nel prelevare delle porzioni di segnale in un intervallo di tempo di durata . molto piccola ad intervalli Tc. Per far si che sia possibile ricostruire il segnale campionato in ricezione, è necessario che venga rispettato il  teorema di Shannon.

La frequenza di campionamento del segnale deve essere maggiore di 2 volte la massima frequenza del segnale da trasmettere:

La relazione fra la banda di trasmissione B del segnale TDM e la banda passante W del segnale analogico campionato sarà:

Ci si deve poi ricordare dei seguenti teoremi:

Teorema del campionamento per i segnali Passa Basso

Teorema del campionamento per i segnali Passa Banda

con

   e      

con N intero qualunque compreso fra 0 e K.

Rapporto segnale/rumore

Se assumiamo che questi sistemi stiano campionando un segnale sinusoidale il rapporto segnale rumore è quantificabile come:

Quantizzazione

E' un processo che trasforma il segnale campionato in un segnale discreto, considerando che un segnale si può rendere digitale solo se è di tipo discreto ed è costituito da un numero finito di livelli di tensione. In questa fase, ogni campione viene associato ad un livello prestabilito, per eccesso o per difetto, ne risulta un segnale a gradini che approssima quello analogico.

Codifica

Dopo aver ricondotto 'a livelli' il segnale campionato, esso viene codificato; cioè, ad ogni livello viene attribuito un codice binario (simbolo).

 

La relazione fra L che è il numero di livelli (simboli) usati per la quantizzazione ed n il numero di bit che occorrono per la codifica è:

Viene così ottenuto un segnale binario che può dunque essere inviato lungo il canale di trasmissione.

L'intera catena di trasmissione può essere illustrata nel modo seguente:

In fase di ricezione deve essere eseguito il procedimento opposto: dopo aver ricavato il sincronismo del segnale in arrivo questo stesso deve essere decodificato e ricampionato per permetterne l'uso.

Classificazione dei sistemi a divisione di tempo:TDM

Per modulare il segnale possono essere usate tre modalità

- PAM (Pulse Amplitude Modulation) dove l'informazione trasportata risiede nell'ampiezza degli impulsi che hanno tutti la stessa durata.

- PDM (Pulse Duration Modulation) l'informazione risiede nella durata degli impulsi che hanno tutti la stessa ampiezza.

- PPM (Pulse Position Modulation) 'informazione trasmessa risiede nella posizione degli impulsi che hanno tutti la stessa durata e la stessa ampiezza.

Negli intervalli di tempo rimasti liberi fra una coppia di impulsi adiacenti è possibile inserire altri impulsi, andando così a costituire una trasmissione multicanale.

Oltre a queste metodologie è stata poi sviluppata quella che può essere considerata la modulazione digitale per eccellenza: la tecnica PCM (Pulse Code Modulation) (1958) realizzata con sequenze di impulsi tutti della stessa ampiezza.

In questa modulazione l'informazione risiede nella combinazione di codice trasmessa.

Sulla PCM sono basati i moderni sistemi di trasmissione

 

 

 

 

 

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