60 Ponti radio digitali o numerici Un ponte radio si dice digitale o numerico se il segnale modulante è di tipo digitale (per esempio un segnale PCM a 2, 8, 34, 140 [Mbps]). Le modulazioni impiegate sono quelle digitali, la PSK (Phase Shift Keying) a più fasi e la QAM (Quadrature Amplitude Modulation) tipo 16-QAM, 64-QAM, 256-QAM. Lo schema a blocchi di un trasmettitore a modulazione indiretta per sistemi PCM fino a 34 [Mbps] è il seguente: Fig. 1. Mentre per sistemi PCM a 140 [Mbps] è utilizzata la modulazione diretta in quanto la frequenza di cifra è superiore alla frequenza intermedia normalizzata di 70 [MHz]. Lo schema a blocchi del tramettitore a modulazione diretta è illustrato nella figura 2. Fig. 2. Il ricevitore numerico è realizzato secondo lo schema a blocchi della figura 3. Dalla figura 3 si nota che sostanzialmente lo schema a blocchi del ricevitore numerico è simile a quello analogico; la differenza sta nella presenza dei circuiti: ● Fig. 3. ● equalizzatore, che permette di minimizzare il fenomeno dell’ISI o interferenza intersimbolica attenuando gli effetti della distorsione; convertitore di codice NRZ in codice di linea (AMI o HDB3). La qualità del collegamento a ponte radio è definita dal rapS porto segnale-rumore per i ponti radio analogici e dal tasso N di errore Tε (o BER) per quelli numerici. Per i ponti radio analogici la qualità del collegamento è definita dal rapporto tra la potenza PR e la potenza di rumore N in ingresso al ricevitore. Considerando il rumore bianco, cioè rumore indipendente dalla frequenza del segnale, la potenza di rumore N, nella banda B del ricevitore, è definita dalla relazione: N FkTB [W] dove: B è la banda del ricevitore; T è la temperatura espressa in gradi Kelvin [oK], con T [°k ] T [°C] 273; k è la costante di Boltzman uguale a 1,38 1023 [W/°KHz]; F è la figura di rumore (noise figure) del ricevitore. La figura di rumore F indica il comportamento del ricevitore nei riguardi del rumore ed è definito come il rapporto tra il rapporto segnale-rumore in ingresso e il rapporto segnalerumore in uscita, cioè: F a a S b N IN S b N OUT . Normalmente la figura di rumore F è espressa in dB, cioè: F (dB) 10 logF. Se il ricevitore è ideale F 1 0 dB. Alla temperatura di 27 [oC], cioè T 273 27 300 [oK], la potenza di rumore risulta: N 1,38 10 23 300 FB 4,14 10 21 FB N(dB) 10 log N 10 log[1,38 10 23300 FB] 10 log[1,38 10 23 300] 10 log F 10 log B 203,83 F(dB) 10 log B che in dBm è espressa nel modo seguente: N (dBm) 10 log c 10 log c 4,14 10 21 FB N d 10 log c d 110 3 110 3 4,14 10 21 d 10 log F 10 logB 110 3 173,83 (dBm) F (dB) 10 log B. Pertanto il rapporto segnale-rumore in decibel risulta: a S b (dB) S (dB) N (dB) PR (dB) N (dB) N PR (dBm) N (dBm). 60 Ponti radio digitali o numerici ■ Esercizio 1 In un collegamento a ponte radio analogico l’EIRP del trasmettitore è uguale a 55 dBm, l’attenuazione dello spazio libero è ASL 124 dB, il guadagno dell’antenna ricevente è GR 30 dB. Trascurando le attenuazioni di feeder d’antenna e il margine di fading, calcolare il rapporto segnaleS rumore in dB all’ingresso del ricevitore sapendo che la banda B del ponte radio è uguale a 12 N [MHz] e la figura di rumore F del ricevitore è 10 dB. Soluzione S Il rapporto è definito nel modo seguente: N S a b (dB) S (dB) N (dB) PR (dBm) N (dBm). N La potenza del segnale è: PR (dBm) EIRP (dBm) GR (dB) ASL (dBm) 55 124 30 39 dBm mentre la potenza di rumore è: N (dBm) 173,83 (dBm) F (dB) 10 log B 173,83 10 10 log 12 106 173,8 10 70,79 84,04 dBm pertanto il rapporto segnale rumore è: a S b (dB) 39 ( 84,04) 39 84,04 45,04 dB. N Per i ponti radio digitali la qualità del collegamento si valuta solitamente attraverso il tasso di errore, definito come il rapporto tra il numero dei bit errati e il numero totale dei bit trasmessi, ma S S può essere indicata anche dal rapporto segnale-rumore in ingresso al ricevitore. Il rapporto diN N pende dal livello di potenza PR in ingresso al ricevitore, dalla figura di rumore F del ricevitore e dalla velocità di trasmissione v del sistema secondo la relazione: a ■ S bit d. b (dB) 173,83 (dBm) PR (dBm) F (dB) 10 log v c s N Esercizio 2 Il livello del segnale all’ingresso del ricevitore di un ponte radio numerico a 140 [Mbps] è uguale a S 68,27 dBm. Sapendo che la figura di rumore F è 8 dB calcolare il il rapporto segnale-rumore N all’ingresso del ricevitore numerico. Soluzione In base alla definizione di rapporto segnale-rumore si ha: a bit S b (dB) 173,83 (dBm) PR (dBm) F (dB) 10 log v c d N s 173,83 ( 68,27) 8 10 log (140 106 ) 173,83 68,27 8 81,46 16,10 dB.