Ponte radio

Illustrazione 1 - Clicca per ingrandire Il termine ponte radio si utilizza per indicare la connessione in radiofrequenza al fine di trasmettere a distanza dati, fonia, video o altre informazioni opportunamente codificate.

I ponti radio (in inglese radio links) sfruttano la propagazione delle onde elettromagnetiche nello spazio vuoto o occupato da un mezzo non totalmente opaco alle lunghezze d'onda utilizzate.

La capacitÓ disponibile alla trasmissione dipende dallo spettro radio utilizzato (intervallo di frequenze o canale radio) e dalla complessitÓ della modulazione utilizzata. Infatti nello stesso intervallo di frequenze si pu˛ trasmettere una quantitÓ maggiore di informazioni se viene utilizzata una maggior complessitÓ di codificazione delle informazioni.

La contropartita Ŕ che a maggior complessitÓ corrisponde una minor robustezza della trasmissione, che si risolve nella necessitÓ di maggior potenza di trasmissione, nell'incremento della complessitÓ dell'elettronica utilizzata e nelle maggior sensibilitß alle possibili interferenze naturali o artificiali.

I limiti minimi di potenza ricevuta per ogni capacitÓ e tipo di modulazione, sono determinati teoricamente a causa dell'inevitabile presenza di rumore elettronico nei ricevitori, che produce una probabilitÓ d'errore nella sequenza del segnale ricevuto digitale, o una sua distorsione nel caso di segnali analogici.


Frequenze utilizzate

Gli intervalli di frequenze elettromagnetiche utilizzabili per i ponti radio commerciali, vanno dai MHz alle decine di GHz, e sono regolati in ogni paese dalle autoritÓ competenti per ordinare e garantire una trasmissione senza interferenze e quindi con un livello di qualitÓ opportuno.

Al momento non esistono sistemi commerciali per frequenze superiori agli 80 GHz, mentre le frequenze pi¨ utilizzate sono quelle fra i 4 GHz e i 40 GHz.

A livello internazionale la UIT (Unione Internazione delle Telecomunicazioni, in inglese ITU) regola le porzioni di spettro in modo da permettere una massima omogeneitÓ degli usi in tutti i paesi, e quindi anche lo sviluppo di prodotti commerciali di basso costo che possono essere venduti nei vari paesi.


Codifiche della trasmissione

Le tecniche di trasmissione in ponte radio digitale disponibili commercialmente permettono oggi la trasmissione con una complessitÓ di 128 o 256 simboli differenti (ogni simbolo ha una differente fase e/o ampiezza dell'onda elettromagnetica impiegata, come previsto dalla modulazione QAM), corrispondenti ad una efficienza di trasmissione teorica di 7 o 8 bit/s per ogni Hertz di spettro elettromagnetico utilizzato.

Tecniche ancora pi¨ sofisticate permettono la trasmissione simultanea su due polarizzazioni ortogonali dell'onda radio, orizzontale e verticale, in modo da raggiungere efficienze di 14-16 bit/s per Hertz, con una doppia modulazione di 128-256 simboli per polarizzazione.

Naturalmente dato che le antenne normalmente non consentono una separazione sufficiente delle due polarizzazioni in tutte le condizioni del mezzo di trasmissione, occorre normalmente l'utilizzazione di dispositivi di cancellazione delle interferenze reciproche dei due segnali, per ottenere queste efficienze massime.

Le efficienze massime si vedono poi normalmente ridotte di una certa percentuale (generalmente un 10-20%), data la necessitÓ di utilizzare una parte della capacitÓ per introdurre segnali ridondanti al fine di correggere gli errori di trasmissione (tecniche di correzione degli errori).


Limitazioni

Fra i fattori che limitano la capacitÓ di trasmissione vi sono vari fenomeni atmosferici come la pioggia, le riflessioni e ostruzioni dal terreno, vegetazioni, edifici etc., le disomogeneitÓ delle caratteristiche di trasmissione delle onde elettromagnetiche nei diversi strati atmosferici, le attenuazioni dovute ad assorbimenti determinati da alcune molecole (ossigeno, vapor d'acqua, ...).

Con particolari schemi di modulazione usati congiuntamente nell'OFDM, le riflessioni diventano un fenomeno meno limitante per la trasmissione radio in ambiente NLOS (Non-line-of-sight, non in vista ottica). I ponti radio utilizzano normalmente antenne di alta direttivitÓ che permettono di concentrare in una direzione preferenziale (verso il ricevitore distante) l'energia elettromagnetica generata dal trasmettitore, e complementariamente di ricevere solo l'energia ricevuta da una determinata direzione.

In questo modo Ŕ possibile minimizzare gli effetti di interferenza e quindi riutilizzare le stesse frequenze per trasmissioni simultanee nella stessa area geografica, in direzioni diverse e opportunamente separate angolarmente. I livelli di potenza massima trasmittibile sono regolati dagli organismi competenti per evitare effetti negativi sulla popolazione che accidentalmente viene illuminata dalle antenne trasmittenti.

Di fatto si utilizzano normalmente pochi watt di potenza anche per trasmissioni di gran capacitÓ, come quelle che in uno spettro di circa 28 MHz trasmettono oltre 310 Mb/s (al netto delle ridondanze) con l'uso di modulazioni a 128 simboli e doppia polarizzazione, a distanze di diverse decine di chilometri, con antenne paraboliche di pochi metri di diametro.


Ripetitori Passivi

Il termine 'ripetitore passivo' indica la tecnica utilizzata nei Ponti Radio per poter superare ostacoli naturali che ostruirebbero la linea di vista tra due terminali radio. Il ripetitore passivo, consiste in una coppia di antenne opportunamente collocate che ricevono e ritrasmettono il segnale cambiandone la direzione senza amplificazione e quindi in modo 'passivo'.

Il ripetitore passivo puˇ essere collocato in punti elevati ovviando l'installazione di apparati elettronici che richiederebbero energia e la cui manutenzione risulterebbe complicata e costosa. In casi particolari, normalmente con angoli di ripetizione inferiori ai 90║, si puˇ utilizzare uno specchio metallico con area di diversi metri quadrati opportunamente orientato, invece di due antenne accoppiate. In alcuni casi particolarmente critici per la presenza di ostacoli difficilmente superabili, si puˇ utilizzare l'inserimento di doppi o addirittura tripli ripetitori passivi.

La tecnica risulta particolarmente vantaggiosa se il punto di ripetizione passiva Ú vicino a uno de due terminali attivi, in modo da ridurre le perdite totali del collegamento.