Sintesi di antenne in ambienti di propagazione complessi

Sviluppo di antenne e di modelli di propagazione di tipo innovativo per servizi multimediali su reti wireless

basati su tecnologia MIMO

Antenne cooperative ed autoriconfiguranti

O.M. Bucci, M.D. Migliore 4 dicembre 2006

Nella metà degli anni 90’ alcuni risultati ottenuti dai Bell Labs nell’ambito della teoria dell’informazione mostrarono che

l’ambiente di propagazione è una risorsa preziosa per i sistemi wireless, in grado di fornire grandi vantaggi se sfruttata

opportunamente

Questo approccio è stato utilizzato nella tecnologia MIMOe piu’ recentemente nei radar MIMO e nei sistemi di crittografia

IEEE 802.11

IEEE 802.16

02040

6080100120140

160180200

1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006

Anno

La

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EE

Lo scenario europeo

La lezione dei sistemi mimo

• l’ambiente, non noto a priori ed in genere tempo-variante, deve essere tenuto in conto nella sintesi delle antenne;• l’obiettivo della sintesi può essere la massimizzazione del bit-rate, piuttosto che l’andamento del campo radiato.

Antenne MIMO adattative

CANALE

Le antenne fanno parte del canale di comunicazione

...... ......E’ possibile modificare il canale modificando il sistema di antenne

Modificando il canale è possibile utilizzare canali con capacità superiori rispetto alla capacità di canale ottenibile con antenne MIMO classiche !

Sintesi mista MIMO/classica

L’idea è di unire i vantaggi della sintesi classica e della sintesi MIMO, inserendo contemporaneamente degli obiettivi di tipo informazionale (es. massimizzazione del bit/rate) e di tipo energetico (es. bassa densità di potenza irradiata in un settore della cella, o in direzione di scuole o ospedali).In un sistema cellulare la forma delle celle potrebbe essere fissata dinamicamente in funzione del traffico telefonico.

Antenne in presenza di corpi diffondenti

Nel caso di array attivi o riconfigurabili, l’antenna potrebbe essa stessa agire da sonda, per stimare le caratteristiche dei corpi diffondenti, per poi riconfigurarsi, sulla base dell’informazione acquisita, al fine di minimizzare l’effetto degli ostacoli sul campo radiato.

...Array attivo

Eventuale sonda aggiuntiva

Antenne cooperativeAlcuni scenari richiedono trasmissione di grandi quantità di dati con elevata affidabilità del collegamento in zone non preventivamente identificabili (es. collegamenti in zone colpite da calamità naturali)

Antenne cooperative

(Ad hoc networks)

Temi di interesseAlgoritmi di sintesi che tengano in conto la presenza dell’ambiente

Algoritmi di sintesi che tengano in conto la presenza di altre antenne cooperanti

Tecniche per sondare in modo passivo e/o attivo l’ambiente

Studio della propagazione in ambienti complessi

Sviluppo di nuove architetture di antenne MIMO classiche e autoriconfiguranti

Studio dei legami tra l’elettromagnetismo e la teoria dell’informazione

Caratterizzazione di antenne autoriconfiguranti/MIMO/cooperative

Sintesi di antenne in ambienti di propagazione complessi

Motivazioni generali

Grande interesse accademico ed industriale

Settore fortemente innovativo, ad elevata tecnologia ed in rapida espansione a livello mondiale in generale, ed europeo in particolare

Presenza nel gruppo di elettromagnetismo delle competenze necessarie per affrontare l’intero spettro dei problemi elettromagnetici coinvolti (sintesi di antenne, tomografia, studio della propagazione in ambienti complessi, contenuto informativo dei campi elettromagnetici, misura si antenne, simulazione numerica di antenne complesse etc…)