Valutazione della capacità nelle reti cellulari OFDMA

La Teoria della Informazione è un argomento di studio difficile ma allo stesso tempo affascinante. Grazie a questa teoria è stato possibile affrontare alcune problematiche riguardanti la reale trasmissione dell’informazione. I primi a trattare questo argomento, nell’ambito delle telecomunicazioni, furono, negli anni ’20, Harry Nyquist e Ralph Hartley. Chi però riuscì a trovare ottimi risultati, fu Claude Shannon nel 1948. Shannon stabilì che su un canale di comunicazione è possibile trasmettere dati, ovvero informazione, con una probabilit`a di errore piccola a piacere purché si rispettino dei vincoli in termini di efficienza spettrale ed efficienza energetica. Questo risultato è noto anche come teorema fondamentale della teoria dell’informazione. Dal 1948 ad ora la tecnologia si è sempre di più evoluta, portando a standard e metodologie di accesso al mezzo sempre pi`u innovativi ed ambiziosi in termini di bitrate. Una delle tecniche di accesso al mezzo che sta riscuotendo sempre più consensi nel mondo delle telecomunicazioni è l’Orthogonal Frequency Division Mutiple Access (OFDMA). Questa tipologia di accesso al mezzo viene usata per trasmissioni a larga banda su canale radio. Nello scenario radiomobile, questo tipo di accesso al mezzo si scontra spesso con la problematica dell’interferenza co-canale (Co-Channel Interference, CCI). In questo scenario e sfruttando gli studi effettuati da Shannon sulla teoria dell’informazione abbiamo valutato, durante il lavoro di tesi, come cambia la curva del piano di Shannon quando, oltre al rumore termico, si ha a che fare con un interferente che non può più essere assimilato a rumore additivo gaussiano bianco sulla banda del segnale (Additive White Gaussian Noise, AWGN).Nel Capitolo 1 verrà illustrato, in primo luogo, la struttura base di un sistema radiomobile cellulare introducendo il concetto di distanza di riuso, in secondo luogo, invece, si passerà ad una descrizione esausitiva del canale radiomobile. Nel Capitolo 2 introduciamo le innovazioni portate dall’OFDMA in termini di dinamicità nella modulazione e nell’utilizzo della diversità multiutente. Per inquadrare meglio queste tematiche descriviamo le caratteristiche della modulazione a portanti ortogonali (Orthogonal Frequency Division Multiplexing, OFDM), concludendo con la definizione di data region. Nel Capitolo 3 verrà fornita, innanzitutto, un’ampia descrizione di un sistema di trasmissione partendo dalla sorgente fino ad arrivare all’utilizzatore. Verrano poi illustrate le basi di teoria dell’informazioni arrivando ai risultati ottenuti da Shannon per il caso con sorgente continua, ovvero il SISO (Soft Input Soft Output), e per il caso con sorgente binaria, ovvero il BISO (Binary Input Soft Output ). Nel Capitolo 4 vedremo, nella prima parte, come varia la curva del piano di Shannon all’aumentare della potenza di un interferente di tipo binario che schematizza la CCI. Faremo poi un confronto, a parità di potenza interferente, tra il caso appena visto e il caso in cui l’interferente sia supposto gaussiano. Nella seconda parte affronteremo la medesima problematica dell’interferente binario vista in precedenza, però questa volta per il caso SISO. In particolare, cercheremo la funzione che rende massima l’informazione mutua, passando poi, anche in questo caso, a valutare l’influenza dell’interferente binario sulla curva del piano di Shannon. Concluderemo, anche per il SISO, con un confronto tra il caso in cui il disturbo sia supposto binario e il caso in cui sia supposto gaussiano. Nel Capitolo 5 infine verr`a proposto un confronto, in termine di capacità di canale, fra le due tecniche di accesso al mezzo che utilizzano il riuso universale delle frequenze, ovvero OFDMA e CDMA (Code Division Multiple Access)