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19.1 Bilancio di collegamento

Come un bilancio economico individua l’equilibrio tra entrate ed uscite, così il bilancio di collegamento mette in relazione i parametri energetici che lo descrivono, ovvero la potenza disponibile del trasmettitore WdT, la sensibilità del ricevitore ovvero la minima potenza WRMin che occorre ricevere, e l’attenuazione disponibile Ad del mezzo trasmissivo che si intende utilizzare.
figure f5.16-repr.png
Mentre WdT e Ad dipendono dal trasmettitore e dal canale, la sensibilità WRMin è legata alla qualità (SNR o Pe) desiderata per il collegamento e dunque alla potenza di rumore in ingresso al ricevitore, ovvero alla banda occupata W dal segnale trasmesso, come illustrato ai § 15.4.1 e 14.1.
Determinazione della sensibilità
Si ottiene in base alla conoscenza del livello di rumore N02 in ingresso al ricevitore (vedi cap. 8.4.2.1) e dell’SNR (cap. 14) o della Pe (vedi § 21.21 e cap. 16) che si intende conseguire. Nel caso di trasmissioni analogiche, se si desidera ottenere un valore SNR = αSNR0 = αWRN0W occorre ricevere una potenza[1062]  [1062] Come definito al § 14.1.4, SNR0 dipende solo dalle caratteristiche del collegamento, mentre il coefficiente α rappresenta la dipendenza dal tipo di modulazione adottata, e differisce da 1 nei casi di modulazione fm, am-pi e am-pps.
WRMin = N0WSNRα
mentre per trasmissioni numeriche, il vincolo ad ottenere un valore di Pbite prefissato consente di determinare il valore minimo di EbN0 = WRN0fb e quindi
WRMin = N0fbEbN0
Benché la valutazione delle prestazioni svolta ai precedenti capitoli consideri potenze di segnale, lo stesso valore SNR esprime anche un rapporto tra potenze disponibili, dato che sia segnale che rumore hanno origine da generatori che condividono la stessa impedenza interna (vedi eq. (10.212) a pag. 1). Infatti
WdRWdN = PR4Rg 4RgPN = PRPN
così come l’SNR non varia se, anziché le potenze disponibili, si considerano quelle assorbite da un carico (lo stadio di ingresso del ricevitore), dato che segnale e rumore subiscono il medesimo rapporto di partizione (vedi § 18.1.1.2).
A partire dalla sensibilità può essere tracciato il diagramma della figura seguente, con l’aiuto del quale interpretare le grandezze definite appresso.
Guadagno di sistema
Individua il rapporto[1063]  [1063] Notiamo che Gs è definito come ingresso/uscita, contrariamente agli altri guadagni. Infatti, non è una grandezza del collegamento, bensì una potenzialità dello stesso.
Gs = WdTWRMin
e rappresenta il massimo valore di attenuazione disponibile Ad che è possibile superare. La differenza in decibel
GsdB = WdT[dBW] − WRMin[dBW]
rappresenta la stessa quantità, in una forma che rende più intuitivo il suo utilizzo nel determinare un limite alla massima attenuazione disponibile: deve infatti risultare
AddB ≤ GsdB
Margine di sistema
La differenza tra GsdB ed AddB, che per quanto appena detto deve risultare  ≥ 0, prende il nome di margine di sistema, e rappresenta l’eccesso di potenza (in dB) che viene trasmessa, rispetto alla minima indispensabile:
MdB = GsdB − AddB
Attenuazione supplementare
L’eccesso di potenza MdB deve comunque risultare maggiore della somma (in dB) di tutte le possibili ulteriori cause di attenuazione del segnale, indicate collettivamente come attenuazioni supplementari:
AsdB ≤ MdB
In questa categoria rientrano tutte le cause di attenuazione non previste nella situazione ideale e che possono (ad esempio) nascere da un mancato massimo trasferimento di potenza, o nel caso di una trasmissione radio essere causate da perturbazioni atmosferiche, cammini multipli e mobilità, mentre nel caso multiutente occorre considerare i fenomeni di interferenza, o ancora nelle fibre ottiche possono dipendere da perdite nei giunti ...
Grado di servizio
Esprime un indicatore di qualità del collegamento, valutabile considerando il valore delle attenuazioni supplementari come determinazioni di variabili aleatorie. Il grado di servizio esprime infatti la probabilità che l’attenuazione supplementare non superi il valore del margine a disposizione, perché altrimenti la potenza ricevuta si riduce sotto la minima WRMin, ed il collegamento “va fuori specifiche”. Tale probabilità individua pertanto la percentuale di tempo per la quale si mantiene WR > WRMin, ed è definita come
GradodiServizio = Pr{AsdB < MdB}
Esempio Un grado di servizio del 99.99 % equivale a poco meno di 1 ora l’anno di fuori servizio, e corrisponde a richiedere che Pr{AsdB > MdB} = 10 − 4.
I concetti ora introdotti sono utilizzati nelle sezioni che seguono, specializzandoli al caso del mezzo trasmissivo in esame.
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