Rate 1/n conv codes with interleaving depth of n

1
7. Mezzi trasmissivi
Modulo TLC:TRASMISSIONI – Mezzi trasmissivi
2
Bipoli
Bipoli
Bipolo: circuito elettrico che presenta due soli punti accessibili; può
essere attivo (generatore) oppure passivo (carico).
Segnali elettrici associati ad un bipolo: tensione ai capi, corrente che
lo attraversa.
i(t)
Ampère
bipolo attivo:
i(t)
bipolo passivo:
(generatore)
(carico)
v(t)
Volt
g(t)
v(t)
g(t)=tensione a vuoto
del generatore
Se i segnali di tensione e corrente sono impulsivi, o di energia
esistono le Trasformate di Fourier delle tensioni e delle correnti.
Modulo TLC:TRASMISSIONI – Mezzi trasmissivi
3
Esempi
Esempi di
di Bipoli
Bipoli passivi
passivi
Si definisce impedenza Z(f) di un bipolo il rapporto
Z(f)= V(f) / I(f)
Esempi di bipoli passivi:
+
+
i(t)
v(t)
R (Ohm)
Resistore
v(t)=R i(t)
Z(f)=R
v(t)
+
i(t)
C (Farad)
Condensatore
i(t)=C dv(t)/dt
Z(f) = 1/( j2π f C)
Modulo TLC:TRASMISSIONI – Mezzi trasmissivi
v(t)
-
i(t)
L (Henry)
Induttore
v(t)=L di(t)/dt
Z(f) = j2π f L
4
Modello fisico di un collegamento (1/2)
Trasmettitore
s(t)
g(t)
Mezzo trasmissivo
Z1(f)
gu(t)
Ricevitore
Z2(f)
r(t)
carico
Esempi di collegamenti rappresentati dal modello fisico:
s(t)
r(t)
r(t)
s(t)
Modulo TLC:TRASMISSIONI – Mezzi trasmissivi
5
Modello
Modello fisico
fisico di
di un
un collegamento
collegamento (2/2)
(2/2)
Il segnale ricevuto r(t) può differire dal segnale trasmesso s(t)
a causa di
9 Distorsione di natura lineare
9Ritardo nel tempo
9Attenuazione di potenza
9Alterazioni della forma d’onda del segnale (filtraggio di
canale)
9 Distorsione di natura non lineare
9 Somma di disturbi di natura casuale (rumore)
9 Somma di altri segnali indesiderati
Modulo TLC:TRASMISSIONI – Mezzi trasmissivi
6
Modello simbolico di un collegamento
Segnale trasmesso s(t)
limitato in banda
da –B a B
Filtro di ricezione
passabasso
da –B a B
s(t)
S
E(f)
H(f)
r(t)
D
n(t)
Canale
WS
Potenza
Trasmessa
r(t) = s(t)*h(t)+n(t)*e(t)
Componente utile Componente di rumore
del segnale ricevuto, del segnale ricevuto,
di potenza WR
di potenza WN
Rapporto segnale/ru more : SNR =
d
Modulo TLC:TRASMISSIONI – Mezzi trasmissivi
W
W
R
N
7
Misure
Misure Logaritmiche
Logaritmiche Di
Di Potenza
Potenza
Wwatt Potenza assorbita: misurata in Watt
WmW Potenza assorbita: misurata in milliWatt
Misura logaritmica delle potenze:
dB riferito al Watt:
WdBW = 10 log10(Wwatt /1watt)
dB riferito al milliWatt:
WdBm = 10 log10(WmW /1mwatt)
Potenza in mW:
Potenza in dBm:
1
0
10
10
100
20
1000
30
Misura logaritmica di rapporto di potenze (numero puro):
R= W1/ W2 :
RdB = 10 log10 R
Modulo TLC:TRASMISSIONI – Mezzi trasmissivi
8
Attenuazione di un collegamento (1/2)
9Supponiamo di trasmettere un segnale sinusoidale alla frequenza f0:
s(t)=A cos(2 π f0 t)
di potenza WS=A2/2.
9All’uscita di un canale LP con funzione di trasferimento H(f) la componente utile
del segnale ricevuto è ancora una sinusoide, scalata in ampiezza di un fattore
|H(f0)| e sfasata di ϕ0=arg{H(f0)}:
|H(f0)| A cos(2 π f0 t+ ϕ0)
di potenza WR= |H(f0)|2 A2/2.
9La potenza è ridotta di un fattore WS/ WR=1/|H(f0)|2
• Si definisce quindi attenuazione del collegamento A(f0) alla frequenza f0 il
valore
A(f0) = 1/|H(f0)|2
Modulo TLC:TRASMISSIONI – Mezzi trasmissivi
9
Attenuazione di un collegamento (2/2)
Misura logaritmica dell’ attenuazione del collegamento A(f0)
(Decibel):
AdB(f0) = 10 log10A(f0)
La potenza ricevuta è legata a quella trasmessa da:
WR dBm(f0) = WS dBm(f0) - AdB(f0) (potenze misurate in milliwatt)
ovvero
WR dBW(f0) = WS dBW(f) - AdB(f0)
(potenze misurate in watt)
Calcoli:
WRdBW ≡10 log10(WR(f0)/1 w)
=10 log10(WS(f0) |H(f0)|2 /1 w)
=10 log10(WS(f0) /1 w) +10 log10( |H(f0)|2 )
= WSdBW –10 log10( 1/|H(f0)|2 )
Modulo TLC:TRASMISSIONI – Mezzi trasmissivi
10
Caratterizzazione del rumore (1/2)
• Rumore di natura termica:
potenza WN (Watt) proporzionale alla larghezza di banda B(Hz) del filtro di
ricezione, ossia
WN=FKToB (watt)
dove F è il fattore di rumore del ricevitore (F≥1), K è la costante di
Bolzmann (K = 1.38x10-23 J / ° Kelvin) , To è la temperatura di lavoro del
ricevitore (To = 290° Kelvin).
• Ne deriva che il rapporto segnale-a-rumore a valle del filtro di ricezione è
W
SNR =
FKT B
R
o
Modulo TLC:TRASMISSIONI – Mezzi trasmissivi
11
Caratterizzazione del rumore (2/2)
Misura logaritmica del rumore:
WN dBm=F dB +KTo dBm/Hz+ BdB
Hz
FdB≥0 dB, KTo = -174 dBm/Hz e BdBHz =10log10BHz
SNR = W
dB
RdBm
− F + 174 − 10 log B
dB
Modulo TLC:TRASMISSIONI – Mezzi trasmissivi
10
Hz
12
Sensibilità di un ricevitore
Sensibilità di un ricevitore: minima potenza ricevuta che consente di
realizzare la desiderata qualità del collegamento (rapporto segnale/rumore
o probabilità di errore). Si misura normalmente in dBm (SdBm )
Esempio:
Sensibilità di un Ricevitore GSM: -105 dBm
Modulo TLC:TRASMISSIONI – Mezzi trasmissivi
13
Collegamenti
Collegamenti mediante
mediante Linee
Linee in
in Rame
Rame
Doppino
rame
(per segnali a banda
medio/piccola)
Isolante
Cavo coassiale
Conduttore interno
Conduttore esterno (calza)
(per segnali a banda
medio/alta)
Linea aerea
(in disuso per motivi di
costo)
Modulo TLC:TRASMISSIONI – Mezzi trasmissivi
14
Caratterizzazione delle Linee in Rame (1/3)
Modello fisico di una linea in rame
generatore
L dx
R dx
C dx
G dx
carico
dx
lunghezza complessiva d (Km)
x
Parametri caratteristici:
R = resistenza dei conduttori (Ohm/Km)
C = capacità tra conduttori (Farad/Km)
L = Induttanza dei conduttori (Henry/Km)
G = conduttanza tra conduttori (Mho/Km)
Modulo TLC:TRASMISSIONI – Mezzi trasmissivi
15
Caratterizzazione delle Linee in Rame (2/3)
Attenuazione tipica di una linea alle basse frequenze
(qualche decina di kilohertz)
A ( fHz )dB/Km ≅
R ⋅G
2
1 + (6,28 ⋅ fHz ⋅ C G )2 + 1 (dB/Km)
attenuazione (dB/Km)
attenuazione delle linee alle basse frequenze
6.0
5.5
5.0
4.5
4.0
3.5
3.0
2.5
2.0
1.5
1.0
0.5
0.0
0
5000
10000
15000
20000
25000
f (Hz)
Modulo TLC:TRASMISSIONI – Mezzi trasmissivi
16
Caratterizzazione delle Linee in Rame (3/3)
Attenuazione tipica di un coassiale alle frequenze medio/alte
(decina di Megahertz)
A(f )dB / Km = Ao ⋅ fMHz
(dB/Km)
coassiale
8
attenuazione (dB/Km)
7
6
5
4
3
Ao = 2,3 dB/Km @1 MHz
2
1
0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
f (MHz)
Modulo TLC:TRASMISSIONI – Mezzi trasmissivi
17
Collegamenti Radio
segnale
elettrico
di uscita
Collegamento fisico
segnale
elettrico
di ingresso
d
raggio elettromagnetico
Terreno
Circuito equivalente
Segnale elettrico
di ingresso s(t)
A(f)
Attenuazione
Modulo TLC:TRASMISSIONI – Mezzi trasmissivi
Segnale elettrico
di uscita r(t)
18
Gamme di frequenza utilizzate nelle TLC
Gamma
Nome
Sigla
servizio
0,3-300 kHz
Onde lunghe
LF
Radiolocalizzazione
marittima
300-3000 kHz
Onde medie
MF
Diffusione AM
3-30 MHz
Onde corte
HF
Collegamenti a
lunga distanza
30-300 MHz
Very high frequency
VHF
Radiomobili militari.
Diffusione FM
300-3000 MHz
Ultra High frequency
UHF
Ponti radio.
Diffusione televisiva
terrestre.
GSM.UMTS.
3-30 GHz
Super High frequency
SHF
Ponti radio. Satelliti.
Radar.
Modulo TLC:TRASMISSIONI – Mezzi trasmissivi
Relazioni tra le potenze
Osservazione: la banda 2W occupata dal segnale modulato intorno
alla frequenza portante fp e’ piccola rispetto alle variazioni di A(f).
Quindi A(f) può ritenersi (circa) costante nella banda del segnale
modulato.
W (f )
R
A(f )
fp
Relazione tra le potenze
f
W ( f ) = W ( f ) / A( f )
R
S
W R = WS / A( f p ) ⇒ W RdBm = WSdBm − A( f p ) dB
f p ≡ frequenza portante λ ≡ c /
f p = lunghezza d'onda
c ≡ 3 ⋅108 m/s (velocità della luce)
Modulo TLC:TRASMISSIONI – Mezzi trasmissivi
19
Guadagno d’antenna (1/6)
R
d
O
θ
S
ϕ
Supponiamo che un antenna trasmittente sia posta in O. Sia R un punto di
coordinate polari (d, θ, ϕ ) a distanza d (m) dall’antenna. La sfera su cui
giace R ha superficie 4πd2.
9Sia PTOT (Watt) la potenza totale irradiata dall’antenna.
9Sia PR =PR (d, θ, ϕ ), la quota parte della potenza irradiata dall’antenna
che transita attraverso una superficie di area S (m2) centrata intorno ad R.
Modulo TLC:TRASMISSIONI – Mezzi trasmissivi
20
21
Guadagno d’antenna (2/6)
Definizione:
Un’antenna si dice isotropa se irradia la stessa quantità di
potenza in tutte le direzioni (θ, ϕ) dello spazio con
-π/2 ≤θ ≤π/2, 0 ≤ ϕ ≤2π
9Quindi, se l’antenna trasmittente è isotropa abbiamo che
PR (d, θ, ϕ ) =PR (d)=(PTOT/4 π d2) S
per ogni valore di θ, e di ϕ.
Modulo TLC:TRASMISSIONI – Mezzi trasmissivi
(Watt)
Guadagno d’antenna (3/6)
•Un’antenna trasmittente non isotropa distribuisce in modo non uniforme la
potenza irradiata nelle direzioni θ, ϕ.
9Sia PTOT (Watt) la potenza totale irradiata dall’antenna.
9Sia PR (d, θ, ϕ ), la quota parte della potenza irradiata dall’antenna che transita
attraverso una superficie di area S (m2) centrata intorno ad un punto a distanza d,
visto sotto le direzioni θ, ϕ . In generale PR (d, θ, ϕ ) differisce dal valore
PTOT/(4 π d2) S corrispondente al caso di antenna trasmittente isotropa.
9Si dice Guadagno d’antenna G(θ, ϕ) la funzione
G ( θ, ϕ ) ≡ PR (d, θ, ϕ ) / [PTOT/(4 π d2) S]
-π/2 ≤θ ≤π/2, 0 ≤ ϕ ≤2π
che descrive il modo in cui un’antenna trasmittente irradia la potenza nelle
varie direzioni ( θ, ϕ) dello spazio.
Modulo TLC:TRASMISSIONI – Mezzi trasmissivi
22
Guadagno d’antenna (4/6)
Il Guadagno d’antenna G(θ, ϕ) gode delle seguenti proprietà:
9È una funzione non negativa
G ( θ, ϕ ) ≥ 0, ∀ θ, ϕ ;
9Un’antenna isotropa presenta un guadagno costante in tutte le direzioni,
G ( θ, ϕ ) =1, ∀ θ, ϕ ;
9Un’antenna si dice direttiva nella direzione θ0, ϕ 0 se presenta un
guadagno molto grande nella direzione θ0, ϕ 0 , ossia se
G (θ0, ϕ 0 ) >>1 e G (θ, ϕ ) <<1 altrove
•Tipicamente il guadagno d’antenna è espresso in unità logaritmiche (dB)
G( θ, ϕ) (dB) =10 log 10 (G( θ, ϕ) ).
Modulo TLC:TRASMISSIONI – Mezzi trasmissivi
23
Guadagno d’antenna (5/6)
24
• Si definisce come solido d’irradiazione di un’antenna con guadagno G(θ, ϕ) (dB)
la superficie tridimensionale ottenuta riportando per ogni direzione (θ, ϕ) un
segmento proporzionale a G(θ, ϕ) (dB)
• Quindi il solido d’irradiazione è la rappresentazione grafica del guadagno G(θ, ϕ)
(dB)
Modulo TLC:TRASMISSIONI – Mezzi trasmissivi
25
Guadagno d’antenna (6/6)
Le antenne direttive possono essere classificate secondo la forma
assunta dal solido di irradiazione:
δΦ
δε
δΘ
antenna circolare
antenna a bandiera
antenna a spillo
Antenne fortemente direttive possono presentare valori del guadagno
d’antenna G(dB) anche dell’ordine di 50 dB nella direzione
preferenziale (θ0, ϕ0).
Modulo TLC:TRASMISSIONI – Mezzi trasmissivi
26
Area efficace di un’antenna ricevente (1/2)
O
θ
ϕ
Supponiamo che un antenna ricevente sia posta in O. Supponiamo che
incida sull’antenna un’onda e.m. proveniente dalla direzione (θ, ϕ ).
9Sia PR (Watt) la potenza totale captata dall’antenna.
9Sia pI (θ, ϕ ) (Watt/m2) la densità superficiale di potenza convogliata
dall’onda incidente sull’antenna.
Modulo TLC:TRASMISSIONI – Mezzi trasmissivi
27
Area efficace di un’antenna ricevente (2/2)
9Si dice Superficie efficace d’antenna SE(θ, ϕ) la funzione
SE ( θ, ϕ ) = PR / pI (θ, ϕ ) (m2)
-π/2 ≤θ ≤π/2, 0 ≤ ϕ ≤2π
che descrive il modo in cui un’antenna ricevente capta la potenza incidente
dalle varie direzioni ( θ, ϕ) dello spazio.
9Una stessa antenna può operare indifferentemente come ricevente o
trasmittente. Sussiste il seguente legame fra il guadagno di un‘antenna e la
sua superficie efficace:
SE ( θ, ϕ ) = G ( θ, ϕ ) λ2 / 4π
dove λ =c/f è la lunghezza d’onda dell’onda e.m. irradiata/captata
dall’antenna, a sua volta legata alla frequenza f dalla relazione λ =c/f, con
c=3 x108 m/s (velocità della luce nel vuoto).
Modulo TLC:TRASMISSIONI – Mezzi trasmissivi
Attenuazione di spazio libero (1/2)
θ’
WS
GT (θ, ϕ)SE
4π ⋅d 2
G (θ′, ϕ′)
SE = R 2 2
4π ⋅ f / c
d
WR =
θ
ϕ
ϕ’
SE
Area efficace
GT (θ , ϕ ) = guadagno dell'antenna trasmittente
GR (θ ', ϕ ') = guadagno dell'antenna ricevente
d 2⋅ ⋅ f p2
WS ( 4 π )
A( f p ) =
WR
c 2 GT (θ , ϕ ) ⋅ GR (θ ′, ϕ ′)
2
Modulo TLC:TRASMISSIONI – Mezzi trasmissivi
28
Attenuazione di spazio libero (2/2)
Misura logaritmica dell’attenuazione introdotta dal collegamento:
A( f ) = 32,4 + 20 log d + 20 log f
10
dB
Km
10
MHz
−G −G
TdB
RdB
Attenuazione di spazio libero
L’attenuazione introdotta dal collegamento dipende da
9la distanza fra le antenne
9dalla frequenza portante utilizzata
9il guadagno dell’antenna trasmittente (attitudine dell’antenna trasmittente
ad amplificare il segnale trasmesso nella direzione del collegamento)
9il guadagno dell’antenna ricevente (attitudine dell’antenna ricevente ad
captare il segnale ricevuto nella direzione del collegamento).
Modulo TLC:TRASMISSIONI – Mezzi trasmissivi
29
30
Tipologie di collegamenti radio
In visibilità:
Distanza fra le antenne inferiore a un valore massimo dipendente
dall’altezza delle antenne. Assenza di ostacoli fra le antenne.
NON in visibilità:
Riflessioni sugli strati alti dell’atmosfera nella gamma HF.
Riflessione e diffrazione da ostacoli terresti (palazzi, terreno, ecc.)
Ulteriori cause di attenuazione:
Presenza di ostacoli, fissi o mobili (cammini multipli).
Presenza di pioggia. Questo effetto cresce al crescere della frequenza
portante, a partire da circa 13 GHz.
Modulo TLC:TRASMISSIONI – Mezzi trasmissivi
Fibra Ottica: caratteristiche fisiche (1/3)
cladding
n2
n1
FIBRA OTTICA
core
• Una fibra ottica è costituita da un cilindro dielettrico (cuore, o core)
circondato esternamente da una corona circolare (mantello, o cladding)
costituita da un altro materiale dielettrico.
• Le grandezze fisiche e i parametri geometrici che caratterizzano la fibra sono:
9a raggio del cuore (m)
9b raggio esterno del mantello (m)
9n1 = c / v1 indice di rifrazione del cuore
9n2 = c / v2 indice di rifrazione del mantello
dove c=3 x108 m/s rappresenta la velocità della luce nel vuoto, v1 la velocità della
luce nel cuore, v2 la velocità della luce nel mantello.
Modulo TLC:TRASMISSIONI – Mezzi trasmissivi
31
Fibra Ottica: caratteristiche fisiche (2/3)
cladding
n2
n1
FIBRA OTTICA
core
Una fibra ottica impiegata come mezzo trasmissivo tra una sorgente ed una
destinazione di un collegamento di telecomunicazioni opera sotto le
seguenti condizioni:
n1 >n2 , b>>a
Tipicamente, si ha
9b≥ 10 a
9n1≈1.01 n2
9a≤ 2.4 λ / (2 π
n −n
2
2
1
2
)
(condizione di monomodo)
dove λ (m) è la lunghezza d’onda della radiazione luminosa che viaggia
nella fibra.
Modulo TLC:TRASMISSIONI – Mezzi trasmissivi
32
Fibra Ottica: caratteristiche fisiche (3/3)
θ
n2
n1
θ
Sia θ l’angolo di incidenza del raggio luminoso rispetto alla
normale alla superficie di separazione cuore/mantello. Se è
verificata la condizione di riflessione totale
θ > arcsin (n / n )
2
1
allora il raggio luminoso incidente alla superficie di separazione
cuore/mantello è totalmente riflesso all’interno del cuore e il
raggio luminoso si propaga lungo l’asse della fibra, subendo,
eventualmente, riflessioni multiple.
Modulo TLC:TRASMISSIONI – Mezzi trasmissivi
33
34
Collegamenti in Fibra Ottica
Circuito fisico
DIODO LED o LASER
FIBRA OTTICA
θ1
FOTORIVELATORE
θ1
tensione
di uscita
tensione di
ingresso
Circuito equivalente
Segnale
Elettrico
s(t) (volt)
011010
Convertitore
Elettro-ottico
potenza
ottica
Convertitore
w(t) (watt)
Elettro-ottico
011010
011010
Modulo TLC:TRASMISSIONI – Mezzi trasmissivi
segnale
elettrico
r(t) (volt)
35
Caratteristiche di attenuazione di una fibra
La luce emessa ha uno spettro di emissione molto stretto, centrato intorno
ad una lunghezza d’onda compresa tra 0,8 e 1,8 micron.
L’attenuazione in dB/km presenta un minimo in corrispondenza di alcuni
intervalli di lunghezze d’onda (finestre).
attenuazione (dB/Km)
100
dB/ Km
10
1
I
II
III
0.1
0.5
1
1.5
λ (µm)
Modulo TLC:TRASMISSIONI – Mezzi trasmissivi
2
Caratteristiche di dispersione temporale in
una fibra (1/2)
Dispersione temporale: un impulso luminoso applicato all’ingresso si
presenta in uscita con una durata temporale maggiore
potenza
ottica
ingresso
potenza
ottica
uscita
t
t
Dispersione modale: Se il cuore della fibra ha un raggio a “elevato” si
verificano più modalità di propagazione (modi), ciascuno dotato di diversa
velocità di propagazione. Per evitare questa dispersione
9si usano fibre di piccolo diametro, chiamate MONOMODO
Dispersione cromatica: Il diodo generatore distribuisce l’energia luminosa su
più lunghezze d’onda, λ1,λ2,.. aventi diversa velocità di propagazione. Il
fenomeno è molto poco sensibile in seconda finestra. Per ridurre questa
dispersione
9si usano sorgenti a banda molto stretta, quasi monocromatiche
(LASER invece che LED)
Modulo TLC:TRASMISSIONI – Mezzi trasmissivi
36
Caratteristiche di dispersione temporale in
una fibra (2/2)
37
9La dispersione temporale ∆ (sec.) è proporzionale alla lunghezza del
collegamento in accordo a
∆=2
∆=2ττddkm
km
dove, per il caso di sola dispersione cromatica τ = 0,06 nsec/Km per i laser e τ =
2,5 nsec/Km per i led.
9La massima dispersione tollerabile è (2 τ dkm) = Tbit
9Quindi la Massima frequenza binaria fb utilizzabile, per un collegamento di dKm è
1
1
fb =
(Gbit / sec)
≤
Tbit 2 ⋅τ ns / km ⋅ d Km
Modulo TLC:TRASMISSIONI – Mezzi trasmissivi
Caratteristiche di impiego di una fibra
Le fibre attualmente impiegate sono monomodo, e dunque presentano
solo dispersione cromatica. Si utilizza la terza finestra.
9minore attenuazione, dell’ordine di 0,25 dB/Km
9maggiore dispersione cromatica , dell’ordine di τ = 0,06 nsec/Km per i
laser, e di τ = 2,5 nsec/Km per i led
Frequenze binarie di trasmissione
raggiungibili in una fibra monomodo, in
terza finestra.
fb =
d(Km)
1
1
≤
(Gbit / sec)
Tbit 2 ⋅τ ns / km ⋅ d Km
Modulo TLC:TRASMISSIONI – Mezzi trasmissivi
4
8
15
30
60
120
240
LED
(Mb/s)
50.0
25.0
13.3
6.7
3.3
1.7
0.8
LASER
(Mb/s)
2083.3
1041.7
555.6
277.8
138.9
69.4
34.7
38
39
Caratteristiche dei fotorivelatori (1/2)
i(t)
fibra
im
i(t)
R
t
All'uscita della fibra ottica è applicato un diodo fotorivelatore che, investito dalla luce in
uscita dalla fibra, genera una corrente elettrica il cui valor medio im (ampere) è
proporzionale al valore della potenza luminosa incidente in accordo a
im=mg ρ WR
dove WR (watt) è la potenza ottica ricevuta, ρ è la responsività del fotodiodo (valore
tipico 0.5 Ampère/Watt), mg è il fattore di fotomoltiplicazione, e dipende dal tipo di diodo
utilizzato. In un diodo PIN ogni fotone produce una coppia elettrone-lacuna e quindi
mg=1. In un diodo APD per effetto valanga ogni fotone produce in media mg coppie, con
mg >1.
Modulo TLC:TRASMISSIONI – Mezzi trasmissivi
40
Caratteristiche dei fotorivelatori (2/2)
9Sovrapposte al segnale utile im=mg ρ WR sono presenti in
uscita due componenti di rumore, il rumore quantico iq(t) e il
rumore termico in(t) in accordo alla:
i(t)= mg ρ WR + iq(t)+in(t)
9La potenza del rumore quantico iq(t) aumenta all’aumentare di
WR e di mg mentre la potenza di in(t) non varia al variare di WR e mg
i (t )
Corrente all'uscita del fotorivelatore i m
per due diversi valori della potenza
ottica incidente WR.
i’m
t
Modulo TLC:TRASMISSIONI – Mezzi trasmissivi
Rapporto segnale/rumore in una fibra (1/2)
W
1
SNR =
=
= (SNR + SNR
W +W W W
+
W W
R
Q
N
Q
N
R
R
−1
−1
Q
T
)
−1
9Il rapporto segnale/rumore quantico SNRQ
9Cresce al crescere della potenza ottica ricevuta WR
9Decresce al crescere del guadagno di fotomoltiplicazione mg
9Il rapporto segnale/rumore termico SNRT
9Cresce al crescere della potenza ottica ricevuta WR
9Cresce al crescere del guadagno di fotomoltiplicazione mg
Quando è preferibile scegliere un diodo PIN e quando invece un diodo
APD come fotorivelatori?
Modulo TLC:TRASMISSIONI – Mezzi trasmissivi
41
Rapporto segnale/rumore in una fibra (2/2)
42
9Caso di “bassa” potenza ricevuta (ad esempio in uscita da un collegamento in
fibra molto lungo)
9Il rapporto segnale rumore complessivo é principalmente limitato dalla
presenza di rumore termico (il segnale utile è di gran lunga inferiore
rispetto al rumore termico)
9In tal caso é opportuno utilizzare un diodo APD, con guadagno di
fotomoltiplicazione mg>1.
9Caso di “alta” potenza ricevuta
9Il rapporto segnale rumore complessivo é principalmente limitato dalla
presenza di rumore quantico (il segnale utile è di molto elevato rispetto al
rumore termico)
9In tal caso é opportuno utilizzare un diodo PIN, con guadagno di
fotomoltiplicazione mg=1 (così da non innalzare ulteriormente il livello di
rumore quantico) .
Modulo TLC:TRASMISSIONI – Mezzi trasmissivi