(WLL) operanti in tecnica FDD nelle gamme 24,5 – 26, 5 GHz e 27,5
(WLL) operanti in tecnica FDD nelle gamme 24,5 – 26, 5 GHz e 27,5
(WLL) operanti in tecnica FDD nelle gamme 24,5 – 26, 5 GHz e 27,5
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Autorità per le Garanzie <strong>nelle</strong> Comunicazioni<br />
Servizio per le Tecnologie<br />
Considerazioni sulla canalizzazione e l<strong>in</strong>ee guida per il calcolo<br />
dell’ <strong>in</strong>terferenza co-canale per i sistemi punto-multipunto (<strong>WLL</strong>) <strong>operanti</strong><br />
<strong>in</strong> <strong>tecnica</strong> <strong>FDD</strong> <strong>nelle</strong> <strong>gamme</strong> <strong>24</strong>,5 <strong>–</strong> <strong>26</strong>, 5 <strong>GHz</strong> e <strong>27</strong>,5 <strong>–</strong> 29,5 <strong>GHz</strong><br />
Napoli, 4 luglio 2002<br />
A cura di:<br />
R. de Mart<strong>in</strong>o, G. Santella<br />
g.santella@agcom.it<br />
r.demart<strong>in</strong>o@agcom.it<br />
1
INDICE<br />
1.INTRODUZIONE .....................................................................................................................3<br />
2. POSIZIONAMENTO DELLE BANDE DI GUARDIA NELLE GAMME<br />
<strong>24</strong>,5-<strong>26</strong>,5 E <strong>27</strong>,5-29,5 GHZ PER I SISTEMI <strong>WLL</strong>...........................................................3<br />
2.1 PREMESSA...................................................................................................................................3<br />
2.2 GAMMA <strong>24</strong>,5-<strong>26</strong>,5 GHZ:.............................................................................................................3<br />
2.3 GAMMA <strong>27</strong>,5-29,5 GHZ:.............................................................................................................5<br />
3. INTERFERENZA DA CANALE ADIACENTE..........................................................7<br />
4. LINEE GUIDA PER IL COORDINAMENTO INTER-OPERATORE AI<br />
CONFINI REGIONALI NELLE GAMME <strong>24</strong>,5-<strong>26</strong>,5 E <strong>27</strong>,5-29,5 GHZ ..................7<br />
4.1 PREMESSA E INQUADRAMENTO DEL PROBLEMA ..........................................................................7<br />
4.2 RISULTATI DEL CALCOLO..........................................................................................................10<br />
4.3 COMMENTI SULLA ADEGUATEZZA DEL LIMITE SULLA PDF .......................................................11<br />
ANNESSO A: DETTAGLI SUL CALCOLO DELLA DISTANZA DI CO-<br />
ORDINAMENTO E DELLA “PDF”...................................................................................12<br />
ANNESSO B: RIFERIMENTI ..............................................................................................15<br />
2
1.INTRODUZIONE<br />
La presente nota <strong>tecnica</strong> contiene una descrizione di alcuni aspetti relativi alla canalizzazione<br />
(blocchi assegnabili e bande di guardia) per i sistemi punto-multipunto (P-MP) <strong>nelle</strong> <strong>gamme</strong> di<br />
frequenza <strong>24</strong>,5-<strong>26</strong>,5 <strong>GHz</strong> e <strong>27</strong>,5-29,5 <strong>GHz</strong>. Viene <strong>in</strong>oltre analizzato per tali <strong>gamme</strong> di<br />
frequenza il problema dell’<strong>in</strong>terferenza da canale adiacente e dell’<strong>in</strong>terferenza co-canale tra<br />
sistemi <strong>WLL</strong> <strong>operanti</strong> <strong>in</strong> <strong>tecnica</strong> <strong>FDD</strong> <strong>in</strong> regioni adiacenti. In particolare è stato effettuato il<br />
calcolo del limite <strong>in</strong> term<strong>in</strong>i di Power Flux Density (PFD) al conf<strong>in</strong>e regionale che consente di<br />
ridurre a valori accettabili la probabilità di <strong>in</strong>terferenza co-canale tra operatori <strong>in</strong> regioni<br />
adiacenti che utilizzano la <strong>tecnica</strong> <strong>FDD</strong>.<br />
2. Posizionamento delle bande di guardia <strong>nelle</strong> <strong>gamme</strong> <strong>24</strong>,5-<strong>26</strong>,5 e <strong>27</strong>,5-29,5 <strong>GHz</strong><br />
per i sistemi <strong>WLL</strong><br />
2.1 Premessa<br />
La Raccomandazione CEPT T/R 13-02 [1] def<strong>in</strong>isce le canalizzazioni per l’utilizzo da parte del<br />
servizio fisso delle <strong>gamme</strong> di frequenza <strong>24</strong>,5-<strong>26</strong>,5 <strong>GHz</strong> e <strong>27</strong>,5-29,5 <strong>GHz</strong>. Il Piano Nazionale di<br />
Ripartizione delle Frequenze (PNRF) [2] <strong>in</strong>dividua le porzioni di banda utilizzabili per i sistemi<br />
punto-multipunto <strong>in</strong> ciascuna delle due <strong>gamme</strong> di frequenza sopramenzionate. L’Autorità, con la<br />
Delibera n.822/00/CONS [3], ha stabilito la dimensione (28 MHz) delle bande di guardia da<br />
posizionare tra i blocchi assegnabili ad operatori differenti per m<strong>in</strong>imizzare gli effetti delle<br />
<strong>in</strong>terferenze da canale adiacente. Nelle seguenti due sezioni sono riportati i posizionamenti di tali<br />
bande di guardia e dei blocchi assegnabili per ciascuna delle due <strong>gamme</strong> di frequenze.<br />
2.2 Gamma <strong>24</strong>,5-<strong>26</strong>,5 <strong>GHz</strong>:<br />
La Raccomandazione CEPT T/R 13-02 [3] def<strong>in</strong>isce nell’Annesso B i seguenti parametri per<br />
l’utilizzo della gamma <strong>24</strong>,5 <strong>–</strong> <strong>26</strong>,5 <strong>GHz</strong> da parte del servizio fisso:<br />
• Semibanda <strong>in</strong>feriore (fn): <strong>24</strong>500 <strong>–</strong> 25445 MHz<br />
• Semibanda superiore(fn): 25557 - <strong>26</strong>500 MHz<br />
• Frequenza centrale di riferimento: 25501 MHz<br />
• Separazione duplex (TX/RX): 1008 MHz<br />
• Centre gap: 112 MHz<br />
3
Il PNRF prevede l’<strong>in</strong>troduzione dei sistemi punto-multipunto <strong>nelle</strong> bande di frequenza <strong>24</strong>,5-25,1090<br />
<strong>GHz</strong> e 25,4450-<strong>26</strong>,1170 <strong>GHz</strong>. Per l’utilizzo delle <strong>gamme</strong> di frequenza <strong>24</strong>,5-<strong>26</strong>,5 <strong>GHz</strong> la Delibera<br />
n.822/00/CONS def<strong>in</strong>isce un passo di canalizzazione pari a 28 MHz, ed una banda di guardia,<br />
posizionata tra i blocchi assegnabili a differenti operatori, di dimensione pari a 28 MHz. La<br />
canalizzazione prevista dalla Raccomandazione CEPT T/R 13-02 nella banda <strong>24</strong>,5-<strong>26</strong>,5 <strong>GHz</strong><br />
prevede un passo di duplice (separazione TX/RX) pari a 1008 MHz. Tale Raccomandazione<br />
def<strong>in</strong>isce <strong>in</strong>oltre una banda di guardia <strong>in</strong>feriore pari a 49 MHz, da cui consegue che la semi-banda<br />
<strong>in</strong>feriore netta utilizzabile per i sistemi punto-multipunto è compresa tra <strong>24</strong>,549 <strong>GHz</strong> e 25,1090<br />
<strong>GHz</strong>, per un estensione complessiva di 560 MHz pari a 20 canali con passo di canalizzazione di 28<br />
MHz. La Raccomandazione CEPT T/R 13-02 def<strong>in</strong>isce una banda di guardia di separazione tra<br />
semi-banda <strong>in</strong>feriore e superiore pari a 112 MHz (da 25,445 <strong>GHz</strong> a 25,557 <strong>GHz</strong>), e la semi-banda<br />
superiore netta utilizzabile per i sistemi punto-multipunto è compresa tra 25,557 <strong>GHz</strong> e <strong>26</strong>,117<br />
<strong>GHz</strong>. Le frequenze centrali dei 20 canali per la parte <strong>in</strong>feriore e superiore della banda si ricavano<br />
dalle formule contenute nella summenzionata raccomandazione e di seguito riportate:<br />
fn = fo - 966 + 28n (n =1,20 ); fo = 25501,0 MHz; per la parte <strong>in</strong>feriore della banda<br />
fn’ = fo + 42 + 28n (n =1,20 ); fo = 25501,0 MHz; per la parte superiore della banda<br />
La tabella 1 riporta qu<strong>in</strong>di i valori delle frequenze centrali delle portanti calcolati a partire da tali<br />
formule e tenendo conto della banda netta utilizzabile per i sistemi <strong>WLL</strong> nella gamma <strong>24</strong>,5-<strong>26</strong>,5<br />
<strong>GHz</strong> come segue:<br />
Numero del canale Frequenza centrale portante <strong>–</strong><br />
down-l<strong>in</strong>k<br />
[MHz ]<br />
Canale 1 <strong>24</strong>563 25571<br />
Canale 2 <strong>24</strong>591 25599<br />
Canale 3 <strong>24</strong>619 256<strong>27</strong><br />
Canale 4 <strong>24</strong>647 25655<br />
Canale 5 <strong>24</strong>675 25683<br />
Canale 6 <strong>24</strong>703 25711<br />
Canale 7 <strong>24</strong>731 25739<br />
Canale 8 <strong>24</strong>759 25767<br />
Canale 9 <strong>24</strong>787 25795<br />
Canale 10 <strong>24</strong>815 25823<br />
Canale 11 <strong>24</strong>843 25851<br />
Canale 12 <strong>24</strong>871 25879<br />
Canale 13 <strong>24</strong>899 25907<br />
Canale 14 <strong>24</strong>9<strong>27</strong> 25935<br />
Canale 15 <strong>24</strong>955 25963<br />
Canale 16 <strong>24</strong>983 25991<br />
Canale 17 25011 <strong>26</strong>019<br />
Canale 18 25039 <strong>26</strong>047<br />
Canale 19 25067 <strong>26</strong>075<br />
Canale 20 25095 <strong>26</strong>103<br />
Frequenza centrale portante<br />
<strong>–</strong> up-l<strong>in</strong>k<br />
[MHz ]<br />
Tabella 1 <strong>–</strong> Posizioni delle frequenze centrali delle portanti (<strong>24</strong>,5-<strong>26</strong>,5 <strong>GHz</strong>)<br />
La Delibera (n.400/01/CONS) prevede un assegnazione <strong>in</strong> questa banda di una risorsa spettrale<br />
consistente <strong>in</strong> un blocco pari a 56 MHz per ciascuna parte dello spettro accoppiato, utilizzabile <strong>in</strong><br />
porzioni di dimensione non superiore a 28 MHz. Ciò comporta che, nella gamma <strong>24</strong>,5 <strong>–</strong> <strong>26</strong>, 5 <strong>GHz</strong>,<br />
4
sono rilasciabili al massimo 7 licenze (blocchi di frequenze) per ciascuna area di estensione<br />
geografica, come riportato nella seguente Tabella:<br />
Numero del canale Frequenza centrale portante<br />
<strong>–</strong> down-l<strong>in</strong>k<br />
[MHz ]<br />
Frequenza centrale<br />
portante <strong>–</strong> up-l<strong>in</strong>k<br />
[MHz ]<br />
Denom<strong>in</strong>azione blocco:<br />
blocco di frequenze assegnabile o banda di<br />
guardia (BG)<br />
Canale 1 <strong>24</strong>563 25571<br />
Canale 2 <strong>24</strong>591 25599<br />
Blocco A<br />
Canale 3 <strong>24</strong>619 256<strong>27</strong> Banda di guardia (BG)<br />
Canale 4 <strong>24</strong>647 25655<br />
Canale 5 <strong>24</strong>675 25683<br />
Blocco B<br />
Canale 6 <strong>24</strong>703 25711 Banda di Guardia (BG)<br />
Canale 7 <strong>24</strong>731 25739<br />
Canale 8 <strong>24</strong>759 25767<br />
Blocco C<br />
Canale 9 <strong>24</strong>787 25795 Banda di guardia (BG)<br />
Canale 10 <strong>24</strong>815 25823<br />
Canale 11 <strong>24</strong>843 25851<br />
Blocco D<br />
Canale 12 <strong>24</strong>871 25879 Banda di Guardia (BG)<br />
Canale 13 <strong>24</strong>899 25907<br />
Canale 14 <strong>24</strong>9<strong>27</strong> 25935<br />
Blocco E<br />
Canale 15 <strong>24</strong>955 25963 Banda di Guardia (BG)<br />
Canale 16 <strong>24</strong>983 25991<br />
Canale 17 25011 <strong>26</strong>019<br />
Blocco F<br />
Canale 18 25039 <strong>26</strong>047 Banda di Guardia (BG)<br />
Canale 19 25067 <strong>26</strong>075<br />
Canale 20 25095 <strong>26</strong>103<br />
Blocco G<br />
2.3 Gamma <strong>27</strong>,5-29,5 <strong>GHz</strong>:<br />
Tabella 2 <strong>–</strong> Blocchi di frequenza nella gamma <strong>24</strong>,5-<strong>26</strong>,5 <strong>GHz</strong><br />
La Raccomandazione CEPT T/R 13-02 def<strong>in</strong>isce nell’Annesso C i seguenti parametri per l’utilizzo<br />
della gamma <strong>27</strong>,5 <strong>–</strong> 29,5 <strong>GHz</strong> da parte del servizio fisso:<br />
• Semibanda <strong>in</strong>feriore (fn): <strong>27</strong>500 <strong>–</strong> 28444,5 MHz<br />
• Semibanda superiore(fn): 28556.5 <strong>–</strong> 29500 MHz<br />
• Frequenza centrale di riferimento: 28500,5 MHz<br />
• Separazione duplex (TX/RX): 1008 MHz<br />
• Centre gap: 112 MHz<br />
Il Decreto del 5 aprile 2001 del M<strong>in</strong>istero delle Comunicazioni prevede l’<strong>in</strong>troduzione dei sistemi<br />
punto-multipunto <strong>nelle</strong> porzioni di spettro 28,0525-28,4445 <strong>GHz</strong> e 29,0605 <strong>–</strong> 29,4525 <strong>GHz</strong>. La<br />
banda netta utilizzabile per i sistemi punto-multipunto ha qu<strong>in</strong>di un estensione complessiva pari a<br />
392 MHz per ogni verso del collegamento. La semi-banda <strong>in</strong>feriore netta utilizzabile è compresa tra<br />
28,0525 <strong>GHz</strong> e 28,4445 <strong>GHz</strong>, la semi-banda superiore netta utilizzabile è compresa tra 29,0605<br />
<strong>GHz</strong> e 29,4525 <strong>GHz</strong>. La Delibera n.822/00/CONS def<strong>in</strong>isce un passo di canalizzazione pari a 28<br />
MHz per l’utilizzo di tale gamma di frequenza da parte dei sistemi <strong>WLL</strong> ed una banda di guardia tra<br />
operatori pari a 28 MHz. Tale canalizzazione rientra tra quelle previste dalla Raccomandazione<br />
5
CEPT T/R 13-02 per i sistemi punto-multipunto (<strong>WLL</strong>) nella banda <strong>27</strong>,5 <strong>–</strong> 29,5 <strong>GHz</strong>, e rende<br />
disponibili 14 canali da 28 MHz le cui frequenze centrali sono fornite dalle seguenti formule:<br />
fn = fo - 966 + 28n (n =19 .. 32 ); fo = 28500,5 MHz; per la parte <strong>in</strong>feriore della banda<br />
fn’ = fo + 42 + 28n (n =19 .. 32 ); fo = 28500,5 MHz; per la parte superiore della banda<br />
La seguente tabella riporta i valori delle frequenze centrali delle portanti calcolati a partire da tali<br />
formule e tenendo conto della banda netta utilizzabile per i sistemi <strong>WLL</strong> nella gamma <strong>27</strong>,5-29,5<br />
<strong>GHz</strong> come segue:<br />
Numero del canale Frequenza centrale portante<br />
<strong>–</strong> down-l<strong>in</strong>k<br />
[MHz ]<br />
Canale 1 28066,5 29074,5<br />
Canale 2 28094,5 29102,5<br />
Canale 3 28122,5 29130,5<br />
Canale 4 28150,5 29158,5<br />
Canale 5 28178,5 29186,5<br />
Canale 6 28206,5 29214,5<br />
Canale 7 28234,5 29<strong>24</strong>2,5<br />
Canale 8 28<strong>26</strong>2,5 29<strong>27</strong>0,5<br />
Canale 9 28290,5 29298,5<br />
Canale 10 28318,5 293<strong>26</strong>,5<br />
Canale 11 28346,5 29354,5<br />
Canale 12 28374,5 29382,5<br />
Canale 13 28402,5 29410,5<br />
Canale 14 28430,5 29438,5<br />
Tabella 3 <strong>–</strong> Posizioni delle frequenze centrali delle portanti (<strong>27</strong>,5-29,5 <strong>GHz</strong>)<br />
Frequenza centrale<br />
portante <strong>–</strong> up-l<strong>in</strong>k<br />
[MHz ]<br />
La Delibera n.400/01/CONS prevede un assegnazione <strong>in</strong> questa banda di una risorsa spettrale<br />
consistente <strong>in</strong> un blocco pari a 112 MHz per ciascuna parte dello spettro accoppiato, utilizzabile <strong>in</strong><br />
porzioni di dimensione non superiore a 28 MHz. Ciò comporta che sono rilasciabili al massimo 3<br />
licenze (blocchi di frequenze) per ciascuna area di estensione geografica come riportato nella<br />
seguente Tabella :<br />
Numero del canale Frequenza centrale portante<br />
<strong>–</strong> down-l<strong>in</strong>k<br />
[MHz ]<br />
Frequenza centrale<br />
portante <strong>–</strong> up-l<strong>in</strong>k<br />
[MHz ]<br />
Denom<strong>in</strong>azione blocco:<br />
blocco di frequenza<br />
assegnabile o banda di<br />
guardia (BG)<br />
Canale 1 28066,5 29074,5<br />
Canale 2<br />
Canale 3<br />
28094,5<br />
28122,5<br />
29102,5<br />
29130,5<br />
Blocco H<br />
Canale 4 28150,5 29158,5<br />
Canale 5 28178,5 29186,5 Banda di guardia (BG)<br />
Canale 6 28206,5 29214,5<br />
Canale 7<br />
Canale 8<br />
28234,5<br />
28<strong>26</strong>2,5<br />
29<strong>24</strong>2,5<br />
29<strong>27</strong>0,5<br />
Blocco I<br />
Canale 9 28290,5 29298,5<br />
Canale 10 28318,5 293<strong>26</strong>,5 Banda di guardia (BG)<br />
Canale 11 28346,5 29354,5<br />
Canale 12<br />
Canale 13<br />
28374,5<br />
28402,5<br />
29382,5<br />
29410,5<br />
Blocco L<br />
Canale 14 28430,5 29438,5<br />
Tabella 4 <strong>–</strong> Blocchi di frequenza nella gamma <strong>27</strong>,5-29,5 <strong>GHz</strong><br />
6
3. Interferenza da canale adiacente<br />
La Raccomandazione ERC/REC/(00)05 [4] relativa alla gamma <strong>24</strong>,5<strong>–</strong><strong>26</strong>,5 <strong>GHz</strong>, e la<br />
Raccomandazione ERC/REC/(01)03 [5] relativa alla gamma <strong>27</strong>,5<strong>–</strong>29,5 <strong>GHz</strong>, che si basano sul<br />
Report ERC 99 [6], def<strong>in</strong>iscono entrambe una banda di guardia tra operatori di dimensione pari a 28<br />
MHz per assicurare una protezione adeguata dall’<strong>in</strong>terferenza da canale adiacente per i sistemi<br />
<strong>FDD</strong>. In particolare tale Raccomandazione propone due approcci per la scelta della banda di<br />
guardia come descritto nella seguente figura.<br />
Operator A Operator B<br />
Fig.1 Posizionameto della banda di guardia<br />
Il primo approccio raccomanda un utilizzo di una banda di guardia pari a 28 MHz, non utilizzata da<br />
entrambe le polarizzazioni; il secondo approccio raccomanda l’<strong>in</strong>troduzione di 2 slot di frequenza<br />
pari a 28 MHz come banda di guardia utilizzate per una sola polarizzazione nel modo <strong>in</strong>dicato <strong>in</strong><br />
figura 1.<br />
Le Delibera n.822/00/CONS e n. 400/01/CONS adottano la prima soluzione e qu<strong>in</strong>di la banda di<br />
guardia consiste <strong>in</strong> un blocco di 28 MHz non utilizzato per ognuna delle due polarizzazioni .<br />
4. L<strong>in</strong>ee guida per il coord<strong>in</strong>amento <strong>in</strong>ter-operatore ai conf<strong>in</strong>i regionali <strong>nelle</strong><br />
<strong>gamme</strong> <strong>24</strong>,5-<strong>26</strong>,5 e <strong>27</strong>,5-29,5 <strong>GHz</strong><br />
4.1 Premessa e <strong>in</strong>quadramento del problema<br />
A1<br />
Operator A<br />
A1<br />
A2 A3<br />
A2 B1 B2<br />
Operator B<br />
B1 B2 B3<br />
Le delibere dell’Autorità n.822/00/CONS e n. 400/01/CONS forniscono una serie di disposizioni<br />
riguardo l’<strong>in</strong>troduzione di sistemi radio a larga banda nella gamma da <strong>24</strong>,5-<strong>26</strong>,5 <strong>GHz</strong> e <strong>27</strong>,5-29,5<br />
<strong>GHz</strong>. Le delibere prevedono licenze a carattere regionale con disponibilità, per ciascun operatore, di<br />
blocchi pari a 2x56 MHz nella gamma <strong>24</strong>,5-<strong>26</strong>,5 <strong>GHz</strong> e pari a 2x112 MHz nella gamma <strong>27</strong>,5-29,5<br />
<strong>GHz</strong>. L’articolo 8 della delibera 822/00/CONS afferma che agli aggiudicatari che operano <strong>in</strong><br />
7
prossimità del conf<strong>in</strong>e tra due regioni con lo stesso blocco di frequenze può essere imposto, all’atto<br />
del rilascio della licenza, l’obbligo che il PFD (Power Flux Density) prodotto sia dai term<strong>in</strong>ali<br />
d’utente sia dalle stazioni base della propria <strong>in</strong>frastruttura non superi livelli prestabiliti. L’articolo 6<br />
afferma <strong>in</strong>oltre che ciascun aggiudicatario è tenuto ad <strong>in</strong>stallare apparati conformi allo standard<br />
ETSI e/o UIT per sistemi che operano <strong>in</strong> tali bande.<br />
La raccomandazione ERC (00)05 sull’uso della banda <strong>24</strong>,5-<strong>26</strong>,5 <strong>GHz</strong> per sistemi radio puntomultipunto<br />
raccomanda una distanza di guardia delle stazioni base dal conf<strong>in</strong>e regionale anziché un<br />
valore di soglia della PFD. In particolare nel caso di sistemi <strong>FDD</strong> viene raccomandata una distanza<br />
m<strong>in</strong>ima tra stazione base e term<strong>in</strong>ali dell’ord<strong>in</strong>e di 20 Km. Dettagli sulle valutazioni che hanno<br />
portato alla scelta di tali parametri sono riportati nell’ERC Report 99 basandosi su parametri<br />
trasmessivi di sistemi P-MP sviluppati al momento e considerando schemi di modulazione a 4 stati<br />
(QPSK) e banda per canale radio non superiore a 28 MHz. Va sottol<strong>in</strong>eato che l’adozione di sistemi<br />
16-QAM e/o canali radio da 56 MHz richiederebbe una revisione dei limiti suddetti, come<br />
sottol<strong>in</strong>eato anche da Radio Agency nel documento “F<strong>in</strong>al revisions to the ERC Report and ERC-<br />
Recommendation on <strong>26</strong> <strong>GHz</strong>”.<br />
In questa sezione viene analizzato <strong>in</strong> dettaglio lo scenario sopra citato cioè <strong>in</strong> cui due operatori<br />
diversi e non co-ord<strong>in</strong>ati utilizzano lo stesso blocco di frequenze <strong>in</strong> due regioni adiacenti e un<br />
sistema <strong>FDD</strong>. Lo scopo del presente rapporto è quello di suggerire dei limiti <strong>in</strong> term<strong>in</strong>i di Power<br />
Flux Density (PFD) al conf<strong>in</strong>e regionale al f<strong>in</strong>e di ridurre a valori accettabili la probabilità di<br />
<strong>in</strong>terferenza co-canale tra operatori adiacenti.<br />
Da un punto di vista delle specifiche degli apparati si fa riferimento al documento ETSI EN 301<br />
213-2 per sistemi FDMA.<br />
Il procedimento seguito <strong>in</strong> questo documento per def<strong>in</strong>ire i suddetti limiti è il seguente:<br />
• Si parte dal valore consentito del rapporto segnale-<strong>in</strong>terferenza co-canale per avere una<br />
degradazione pari a 1 dB a una BER=10 -6 (ETSI EN 301 213-2) ;<br />
• A partire da tale rapporto si determ<strong>in</strong>a la distanza m<strong>in</strong>ima tra stazioni basi dei due operatori;<br />
• Immag<strong>in</strong>ando di ripartire equamente tale distanza tra i due operatori posti ai lati opposti del<br />
conf<strong>in</strong>e regionale si va a determ<strong>in</strong>are <strong>in</strong> corrispondenza alla l<strong>in</strong>ea di conf<strong>in</strong>e (qu<strong>in</strong>di a metà<br />
distanza da ciascuna BS) il valore della PFD massima consentita.<br />
I dettagli relativi a tale calcolo sono riportati nell’annesso A. Qui ci limitiamo a sottol<strong>in</strong>eare le<br />
ipotesi adottate nel calcolo:<br />
8
• Sono stati utilizzati parametri tipici di sistemi P-MP <strong>nelle</strong> <strong>gamme</strong> di frequenza <strong>24</strong>,5-29,5<br />
<strong>GHz</strong>.<br />
• Ci si è posti <strong>nelle</strong> condizioni peggiori supponendo un all<strong>in</strong>eamento ideale tra le antenne<br />
della stazione <strong>in</strong>terferente e quella <strong>in</strong>terferita e propagazione <strong>in</strong> assenza di ostacoli<br />
naturali. Sono stati esam<strong>in</strong>ati due casi di <strong>in</strong>terferenza:<br />
1. downl<strong>in</strong>k: il term<strong>in</strong>ale vittima è quello d’utente (vedi Fig.2). La stazione A è la<br />
stazione <strong>in</strong>terferente e si trova all<strong>in</strong>eata al term<strong>in</strong>ale <strong>in</strong>terferito B. La stazione<br />
base B è quella utile. Il term<strong>in</strong>ale B si trova nel caso peggiore <strong>in</strong> quanto è al<br />
bordo cella ed è rivolto verso la stazione base <strong>in</strong>terferente. In presenza di pioggia<br />
sul percorso tra term<strong>in</strong>ale B e stazione base B verrebbero attenuati sia il segnale<br />
<strong>in</strong>terferente che quello utile per cui si parla di scenario di attenuazione piovosa<br />
correlata.<br />
2. upl<strong>in</strong>k: con riferimento alla Fig.3 si assume che il term<strong>in</strong>ale A sia quello<br />
<strong>in</strong>terferente e la stazione base B quella <strong>in</strong>terferita. Il caso peggiore è quello<br />
riportato <strong>in</strong> Fig.3 <strong>in</strong> cui il term<strong>in</strong>ale B si trova al bordo cella e il term<strong>in</strong>ale A è<br />
rivolto verso la stazione vittima B nella direzione di massimo guadagno. Inoltre<br />
<strong>in</strong> questa situazione può accadere che il fenomeno di attenuazione dovuto alla<br />
presenza di pioggia all’<strong>in</strong>terno della cella vada ad attenuare il segnale trasmesso<br />
dal term<strong>in</strong>ale B ma non quello trasmesso dal term<strong>in</strong>ale <strong>in</strong>terferente (situazione di<br />
attenuazione piovosa non correlata). Il fatto di considerare anche la condizione di<br />
attenuazione piovosa non correlata porta a delle distanze di coord<strong>in</strong>amento<br />
maggiori. Nel documento ERC Report 99 l’analisi di tale caso porta ad una<br />
distanza di guardia tra le stazioni base di circa 40 Km <strong>in</strong> upl<strong>in</strong>k contro i circa <strong>24</strong><br />
Km (caso peggiore <strong>in</strong> zona K) del downl<strong>in</strong>k 1 . Va comunque tenuto presente che<br />
tale caso si verifica con probabilità molto bassa come sottol<strong>in</strong>eato da RA e nel<br />
rapporto ERC99 stesso dove si suggerisce di adottare, alternativamente ai 40Km,<br />
una distanza di guardia di <strong>24</strong> Km anche <strong>in</strong> upl<strong>in</strong>k.<br />
1 In realtà nel Report ERC 99 viene calcolata la distanza m<strong>in</strong>ima consentita Dm tra i bordi delle celle. IL valore della<br />
distanza pari a <strong>24</strong> Km tra le BS si ottiene assumendo un raggio cella dell’ord<strong>in</strong>e dei 4 Km (valore plausibile <strong>in</strong> zona<br />
piovosa K).<br />
9
Fig.2 Scenario peggiore di <strong>in</strong>terferenza co-canale <strong>in</strong> downl<strong>in</strong>k per sistemi <strong>FDD</strong><br />
Fig.3 Scenario peggiore di <strong>in</strong>terferenza co-canale <strong>in</strong> upl<strong>in</strong>k per sistemi <strong>FDD</strong><br />
Nell’effettuare le valutazioni che hanno portato ai risultati seguenti, sono state avanzate delle ipotesi<br />
su valori tipici del raggio di una cella <strong>nelle</strong> regioni italiane <strong>nelle</strong> <strong>gamme</strong> <strong>24</strong>,5-29,5 <strong>GHz</strong>. Il raggio<br />
della cella dipende dal requisito di disponibilità richiesto, dalla capacità del sistema e dalla zona<br />
climatica. Valori tipici sono riportati nella tabella seguente:<br />
ITU ra<strong>in</strong><br />
zone:<br />
E K L<br />
4Mb/s 8 4.8 3.6<br />
8Mb/s 7.2 4.4 3.3<br />
16Mb/s 6.5 4.0 3.0<br />
34Mb/s 5.7 3.6 2.8<br />
Tab.5 Valori tipici del raggio di una cella al variare della capacità del sistema e della zona<br />
climatica.<br />
Nel seguito si assumerà un raggio di 4 Km (la zona K è quella che maggiormente <strong>in</strong>teressa il<br />
territorio italiano).<br />
4.2 Risultati del calcolo<br />
Con riferimento alle figure 2 e 3 risulta che aff<strong>in</strong>ché sia garantita:<br />
- una degradazione <strong>in</strong>feriore a 1 dB per BER=10 -6 per sistemi con costellazione<br />
QPSK, 8PSK;<br />
10
- una degradazione <strong>in</strong>feriore a 3 dB, con la stessa BER, per sistemi 16 QAM;<br />
- considerato canali radio con banda al massimo pari a 28 MHz,<br />
si raccomanda che il livello di PFD generato al conf<strong>in</strong>e regionale dalle stazioni base sia<br />
<strong>in</strong>feriore a <strong>–</strong>93 dBW/MHz/m 2 .<br />
4.3 Commenti sulla adeguatezza del limite sulla PDF<br />
Il valore della PDF è stato fissato considerando un trade off tra la def<strong>in</strong>izione di condizioni di<br />
coord<strong>in</strong>amento tra operatori non eccessivamente restrittive e un valore accettabile della probabilità<br />
che l’<strong>in</strong>terferenza co-canale superi i livelli di soglia. Va anche sottol<strong>in</strong>eato che il calcolo è stato<br />
effettuato considerando un solo term<strong>in</strong>ale <strong>in</strong>terferente (<strong>in</strong> upl<strong>in</strong>k) o una sola stazione base<br />
<strong>in</strong>terferente (<strong>in</strong> downl<strong>in</strong>k) e ponendosi <strong>in</strong> particolari condizioni di all<strong>in</strong>eamento con la stazione base<br />
oltre al fatto di assumere un percorso elettromagnetico libero da ostacoli. Comunque, analisi<br />
simulative, che meglio tengono conto di scenari reali, hanno mostrato [7] che l’applicazione di<br />
valori della PDF ottenuti con una analisi di tipo determ<strong>in</strong>istico e nel caso peggiore, come quelle<br />
svolte <strong>in</strong> questa relazione, portano a valori di probabilità di superamento della soglia di <strong>in</strong>terferenza<br />
co-canale molto bassi e generalmente ritenuti accettabili.<br />
11
ANNESSO A: Dettagli sul calcolo della distanza di co-ord<strong>in</strong>amento e della<br />
“PDF”<br />
Downl<strong>in</strong>k<br />
Si fa riferimento allo scenario riportato <strong>in</strong> Fig.2. Poichè l’effetto della pioggia è correlato ne deriva<br />
che l’attenuazione supplementare agisce allo stesso modo sul segnale <strong>in</strong>terferente e utile per cui il<br />
suo effetto non ha impatto sul calcolo della distanza di coord<strong>in</strong>amento. Per tale motivo<br />
l’attenuazione da pioggia è stata omessa <strong>nelle</strong> valutazioni che seguono.<br />
• Calcolo potenza <strong>in</strong>terferente ricevuta dal term<strong>in</strong>ale d’utente B<br />
P i rec = EIRP A TX <strong>–</strong> FSPL i <strong>–</strong> L i atmos + G B rec (1)<br />
P i rec = potenza <strong>in</strong>terferente all’<strong>in</strong>gresso del ricevitore B<br />
FSPL i = attenuazione <strong>in</strong> spazio libero tra term<strong>in</strong>ale B e stazione base A<br />
= 92,4 + 20*Log10(r Km) + 20 Log10(f <strong>GHz</strong>)<br />
r Km = distanza tra stazione base <strong>in</strong>terferente (A) e term<strong>in</strong>ale <strong>in</strong>terferito (B) = 2*Db + Dm + Da<br />
G B rec = guadagno d’antenna del term<strong>in</strong>ale d’utente <strong>in</strong>terferito nella direzione della stazione base<br />
<strong>in</strong>terferente<br />
EIRP A TX = Effective Isotropic Radiated Power della stazione base <strong>in</strong>terferente = P A TX + G A TX<br />
P A TX = potenza trasmessa dalla stazione base A<br />
G A TX = guadagno d’antenna della stazione base A<br />
L i atmos = attenuazione dovuta a gas (pr<strong>in</strong>cipalmente vapore acqueo) = 0,12* r Km (dB) 2<br />
• Calcolo potenza utile ricevuta dal term<strong>in</strong>ale B<br />
P u rec = EIRP B TX <strong>–</strong> FSPL u <strong>–</strong> L u atmos + G B rec (2)<br />
P u rec = potenza utile all’<strong>in</strong>gresso del ricevitore del term<strong>in</strong>ale B<br />
FSPL u = attenuazione <strong>in</strong> spazio libero<br />
= 92,4 + 20*Log10(Db Km) + 20 Log10(f <strong>GHz</strong>)<br />
2 Il coefficiente di attenuazione 0,12 (dB/Km) è stato scelto come valore <strong>in</strong>termedio nella gamma <strong>24</strong>,5 <strong>GHz</strong> <strong>–</strong> 29,5 <strong>GHz</strong><br />
(<strong>in</strong> tale <strong>in</strong>tervallo il coefficiente di attenuazione è compreso tra 0,2 dB/Km e 0,06 dB/Km assumendo il valore 0,1<br />
dB/Km <strong>in</strong>torno ai <strong>27</strong> <strong>GHz</strong>).<br />
12
DbKm = raggio cella coperta dalla stazione base B<br />
EIRP B TX = Effective Isotropic Radiated Power della stazione base servente = P B TX + G B TX<br />
P B TX = potenza trasmessa dalla stazione base B<br />
G B TX = guadagno d’antenna della stazione base B<br />
Latmos = attenuazione dovuta a gas = 0,12 (dB/Km)* Db (dB)<br />
Calcolo del rapporto segnale/<strong>in</strong>terferenza<br />
Si assume che le due stazioni base abbiano lo stesso EIRP. Inoltre si assume, per il calcolo<br />
dell’attenuazione atmosferica un raggio cella Db= 4 Km.<br />
Con tali assunzioni si ha che L u atmos = 0,48 dB per il segnale utile e L i atmos = 0,12* r Km per il<br />
segnale <strong>in</strong>terferente. Qu<strong>in</strong>di usando le (1) e (2) si ha<br />
P u rec/ P i rec = - 20*Log10(r Km) + 20*Log10(Db Km) <strong>–</strong> 0,12*Db + 0,12* r Km<br />
Per Db =4 Km si ha<br />
20*Log10(Db Km) = 12 dB<br />
0,12*Db = 0,4 dB<br />
Ponendo la condizione che il rapporto C/I > x dB, segue che<br />
r Km > 10**( (x + 12 + 0,12* r Km <strong>–</strong> 0,48 )/20 )<br />
Assumendo un rapporto di protezione x = 21 dB [ERC Report 99] si ha:<br />
r Km > 10**( (32,52+ 0,12* r Km ) / 20 ) (3)<br />
Come si vede l’equazione non è risolvibile <strong>in</strong> forma chiusa. Partendo da un valore <strong>in</strong>iziale di r Km<br />
nell’esponente, calcolando la (3) e sostituendo iterativamente il valore ottenuto nell’esponente si<br />
ottiene (il procedimento viene arrestato quando il marg<strong>in</strong>e di miglioramento è trascurabile)<br />
r Km > 31 Km<br />
Per un raggio cella di 4 Km questo significa una distanza m<strong>in</strong>ima tra le stazioni base di <strong>27</strong> Km.<br />
Va sottol<strong>in</strong>eato che <strong>in</strong> ETSI [8] si richiede (per una degradazione di 1 dB a BER=10 -6 ) un rapporto<br />
di protezione di 17,5 dB per sistemi QPSK, 19,5 dB per sistemi 8PSK e <strong>26</strong> dB per 16 QAM. Qu<strong>in</strong>di<br />
13
il valore adottato di 21 dB, alla luce di tali specifiche, rappresenta una scelta di compromesso tra<br />
l’ottenimento di un livello di protezione accettabile anche per sistemi con capacità maggiore del<br />
QPSK e l’ottenimento di requisiti non eccessivamente str<strong>in</strong>genti per chi <strong>in</strong>vece utilizzasse sistemi<br />
QSPK. Va anche detto che, se si tollera una degradazione di 3 dB, per sistemi 16 QAM <strong>in</strong> [7] viene<br />
richiesto un rapporto di protezione di 22,5 dB.<br />
Calcolo PFD<br />
Supponendo di suddividere la distanza tra le stazioni base <strong>in</strong> parti uguali rispetto al conf<strong>in</strong>e<br />
regionale, è possibile calcolare la PFD limite su tale conf<strong>in</strong>e come segue:<br />
PFD = Prec <strong>–</strong> Ae<br />
Dove Prec è la potenza ricevuta ad una distanza pari a 13,5 Km da una delle due stazioni base (cioè<br />
al conf<strong>in</strong>e) e<br />
Ae è area equivalente dell’antenna = Grec + 10 Log10 (λ 2 /4 π) =<br />
Per f = <strong>27</strong> <strong>GHz</strong> 3 si ha Ae = Grec <strong>–</strong> 49,7 dBm 2<br />
Qu<strong>in</strong>di<br />
Grec + 10 Log10 [(0,3/f<strong>GHz</strong>) 2 /(4π)] dBm 2<br />
PFD = EIRP (stazione base) <strong>–</strong> 92,4 <strong>–</strong> 20*Log10(f <strong>GHz</strong>) <strong>–</strong> 20*Log10(13,5 Km) + 49,7<br />
Assumendo un EIRP = 15 dBW e per f = <strong>27</strong> <strong>GHz</strong> si ha<br />
PFD = -78,56 dBW/m 2<br />
Questo rappresenta il flusso di potenza complessivo che non deve essere superato <strong>in</strong> una banda pari<br />
a quella del ricevitore <strong>in</strong>terferito. Se consideriamo la banda del ricevitore è possibile determ<strong>in</strong>are la<br />
PFD/MHz che non deve essere superata. Il caso più conservativo si ha considerando un ricevitore<br />
con banda pari a 28 MHz. Si ottiene<br />
PFD/MHz = -78,56 <strong>–</strong> 10*Log10(28) = - 93 dBW/MHz/m 2<br />
3<br />
<strong>27</strong> <strong>GHz</strong> è stato assunto come valore rappresentativo nell’<strong>in</strong>tervallo <strong>24</strong>,5 <strong>GHz</strong> <strong>–</strong> 29,5 <strong>GHz</strong> considerato <strong>in</strong> questo<br />
rapporto.<br />
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ANNESSO B: Riferimenti<br />
[1] Raccomandazione CEPT T/R 13-02 E “Preferred channel arrangements for fixed services <strong>in</strong> the<br />
range 22,0-29,5 <strong>GHz</strong>”<br />
[2] Piano Nazionale di Assegnazione delle Frequenze<br />
[3] Delibera n.822/00/CONS “Procedure per la assegnazione di frequenze per reti radio a larga<br />
banda punto-multipunto”<br />
[4] Delibera n.400/01/CONS “Disposizioni relative all’assegnazione di frequenze per reti radio a<br />
larga banda punto-multipunto <strong>in</strong> banda <strong>26</strong> e 28 <strong>GHz</strong> e misure atte a garantire condizioni di effettiva<br />
concorrenza”<br />
[5] ERC Reccomandation (01)03 “Use of parts of the band <strong>24</strong>,5 <strong>–</strong> <strong>27</strong>,5 <strong>GHz</strong> for fixed wireless<br />
access (FWA)<br />
[6] ERC Reccomandation (00)05 “Use of parts of the band <strong>27</strong>,5 <strong>–</strong> 29,5 <strong>GHz</strong> for fixed wireless<br />
access (FWA)<br />
[7] ERC Report 99 “The analysis of the coexistence of two FWA cells <strong>in</strong> the <strong>24</strong>,5-<strong>26</strong>,5 e <strong>27</strong>,5-29,5<br />
<strong>GHz</strong> bands”<br />
[8] AEGIS Report “Coord<strong>in</strong>ation between broadband fixed wireless access systems <strong>in</strong> the 28 and 42<br />
Ghz frequency bands”<br />
[9] ETSI EN 301 213-2 (2001 <strong>–</strong> 02)<br />
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