Fondamenti delle Telecomunicazioni: Sistemi, Modulazione e Tecnologie di Trasmissione

Definizione di Telecomunicazioni

Le telecomunicazioni sono responsabili del trasporto delle informazioni su lunghe distanze tramite un mezzo di comunicazione o un canale, utilizzando segnali elettromagnetici. Le moderne telecomunicazioni hanno avuto origine nel 1844 con la nascita del telegrafo, la prima forma di comunicazione elettrica inventata da Samuel Morse.

Elementi di un Sistema di Telecomunicazioni

• Trasmettitore: elabora il messaggio trasformandolo in un segnale adatto al canale.
• Canale di trasmissione (medium): è il collegamento fisico tra il trasmettitore e il ricevitore, fungendo da ponte tra sorgente e destinazione.
• Ricevitore: ha la funzione di estrarre il segnale dal canale e fornirlo al trasduttore di uscita.

La Modulazione

La modulazione è l'alterazione sistematica di un'onda portante in base al messaggio (segnale modulante), che può includere anche processi di codifica.

Vantaggi della modulazione:

• Facilita la diffusione del segnale via cavo o aria.
• Ottimizza lo spettro radio, distribuendo canali informativi differenti.
• Evita interferenze co-canale.
• Protegge dal degrado delle informazioni causato dal rumore.
• Migliora la qualità delle informazioni trasmesse.

Vantaggi della Comunicazione Digitale

• Immunità ai disturbi: gli impulsi ricevuti vengono valutati in intervalli di campionamento, determinando se il segnale è alto (1) o basso (0).
• Stoccaggio e lavorazione: i segnali digitali possono essere memorizzati ed elaborati più facilmente rispetto a quelli analogici.
• Resistenza al rumore: producono un segnale più resistente rispetto alla controparte analogica.

Ponti Radio a Microonde

Un ponte radio a microonde terrestre fornisce connettività tra due località (stazioni di terra) in linea di vista (Line-of-Sight, LOS), utilizzando frequenze portanti superiori a 1 GHz. L'onda emessa può essere analogica (FM convenzionale) o digitale.

Applicazioni dei sistemi a microonde:

• Comunicazioni su lunghe distanze (telefonia, video, dati, telegrafo/telex/facsimile).
• TV su rete cellulare (backhauling).

Frequenze e distanze:

• 12-18-23 GHz: per collegamenti tra 1 e 15 miglia.
• 2-6 GHz: per distanze tra 20 e 30 miglia.

Antenne a microonde:

Si utilizzano antenne a parabola con diametro di circa 3 metri, posizionate ad altezze considerevoli per garantire la linea di vista. La distanza massima operativa è di circa 7,14 km.

Vantaggi e svantaggi:

• Vantaggi: installazione più economica, semplice e veloce.
• Svantaggi: necessità di linea di vista libera (LOS) e accesso adeguato ai ripetitori.

Caratteristiche delle Onde Radio HF

Le trasmissioni HF utilizzano due percorsi principali:

• Onda di terra (groundwave): segue la superficie terrestre.
• Onda di cielo (skywave): rimbalza tra la superficie terrestre e gli strati della ionosfera.

Trasmissioni Laser a Infrarossi

Utilizzano tecniche simili alla fibra ottica, ma in un mezzo aperto. Hanno una portata fino a 10 miglia, sebbene la maggior parte delle applicazioni copra meno di un miglio. Sono ideali dove l'installazione di cavi non è possibile.

Satelliti in Orbita Terrestre Bassa (LEO)

I satelliti LEO operano ad altitudini inferiori a 36.000 km con un periodo di rotazione inferiore a quello terrestre, rendendo la loro posizione relativa nel cielo costantemente variabile.