Propagazione Mobile e Wireless

Simulazione di antenna a riflettore

 

Simulazione di antenna on-body

 

ABSTRACT

Il corso fornisce le conoscenze di base per l'analisi e la progettazione di sistemi e dispositivi wireless. Partendo dall'analisi di differenti contesti applicativi, il corso presenta le principali tecnologie ed architetture wireless adottate allo stato dell'arte, analizzandone in maniera approfondita e comparativa i principali blocchi funzionali sia software che hardware. L'obiettivo del corso consiste nel fornire gli strumenti richiesti all'ingegnere dell’informazione per l'analisi, la progettazione e la pianificazione di sistemi e dispositivi wireless attualmente utilizzati e di futuro impiego in contesti applicativi di interesse scientifico ed industriale tra cui le smart cities, l'internet of things (IoT), e l'industria 4.0.

 

CONTENUTI DEL CORSO

Parte 1: LO "SMART ELECTROMAGNETIC ENVIRONMENT" (SEME)

  • Panoramica delle attuali reti mobili e wireless, "attori" dell'innovazione tecnologica, principali bottlenecks;
  • Trend attuale nel design di sistemi di comunicazione wireless ad alte prestazioni, impatto dello scenario/ambiente di propagazione, approcci capacity-oriented;
  • Visione futura dei sistemi di comunicazione wireless: idee e concetti fondamentali alla base del paradigma innovativo Smart ElectroMagnetic Environment (SEME);
  • Panoramica delle principali implementazioni del paradigma SEME basate sullo sfruttamento opportunistico dell'ambiente e/o il design e planning di ElectroMagnetic Skins (EMSs) per controllare la propagazione wireless in ambienti complessi al fine di migliorare la copertura e la qualità del servizio per gli utenti;

 

Parte 2: TEORIA E MODELING DI SISTEMI WIRELESS

  • Definizioni e concetti fondamentali delle antenne e dei sistemi radianti (es., modello circuitale equivalente, coefficiente di riflessione, banda, diagramma di radiazione, direttività, polarizzazione);
  • Modeling di singoli elementi radianti per le comunicazioni wireless mediante tool CAD avanzati di simulazione elettromagnetica;
  • Modeling di schiere di elementi radianti (array) per comunicazioni wireless mediante tool CAD avanzati di simulazione elettromagnetica;

 

Parte 3: TEORIA, MODELING, E PLANNING DI SISTEMI WIRELESS SECONDO IL PARADIGMA "SEME"

  • Teoria e concetti fondamentali per descrivere la propagazione di un'onda elettromagnetica e la sua interazione con strutture presenti nell'ambiente circostante: campi elettromagnetici nel dominio dei fasori, onde piane, incidenza normale su interfaccia piana, incidenza obliqua, leggi di Snell;
  • Leggi di Snell generalizzate, concetto di riflessione/trasmissione "anomala", concetti base e strategie per il design di EMSs per il controllo della propagazione di segnali wireless;
  • Modeling di scenari outoor e indoor e analisi della copertura mediante tool CAD avanzati di sumulazione elettromagnetica basati su approcci di ray-tracing;
  • Planning di EMSs per il miglioramento della copertura e della qualità del servizio in sistemi di comunicazione wireless operanti in scenari di propagazione complessi;

 

Parte 4: SEMINARI TEMATICI

  • Seminari tematici di approfondimento su applicazioni di elevato interesse relative all'impiego di ambienti elettromagnetici intelligenti (es., per la localizzazione/tracking wireless di target non-cooperativi);
  • Introduzione ai sistemi di informazione che supportano il processo decisionale (Decision Support Systems - DSSs) partendo da dati raccolti nell'ambiente mediante infrastrutture wireless eterogenee (es., wireless sensor networks)
ELEDIA

 

ATTIVITÀ DIDATTICHE

  • Lezioni Teoriche
  • Autovalutazione con e-Xam (dopo ogni lezione o periodicamente)
  • Esercitazioni MATLAB
  • Esame Finale con e-Xam

 

BIBLIOGRAFIA

  1. Ian F. Akyildiz, Mehmet Can Vuran, Wireless Sensor Networks, Wiley, 2010.
  2. S. R. Vijayalakshmi and S. Muruganand, Wireless Sensor Networks : An Introduction, Mercury Learning and Information, 2018.
  3. K. Finkenzeller, RFID Handbook: Fundamentals and Applications in Contactless Smart Cards, Radio Frequency Identification and Near-Field Communication, Wiley, 2003.
  4. C. Haslett, Essentials of Radio Wave Propagation, Cambridge University Press, 2008.
  5. D. Tse and P. Viswanath, Fundamentals of Wireless Communication. Cambridge University Press, 2005.
  6. A. Zaidi, F. Athley, J. Medbo, U. Gustavsson, G. Durisi, and X. Chen, 5G Physical Layer. Academic Press, 2018.