COPERTURA DEL TERRITORIO

La grande capacità di utenza richiesta ai moderni sistemi radiomobili non può venire realizzata solo utilizzando quantità crescenti di risorse radio, che rappresentano un bene collettivo prezioso, da condividere tra molti servizi ed utilizzatori, ma notoriamente limitato: occorre invece operare sul fronte dell’efficienza spettrale, concetto essenziale per ottenere il massimo numero possibile di canali fisici per unità di banda a radiofrequenza e di superficie territoriale. L’efficienza spettrale si misura quindi in canali/MHz.Km², e dipende fortemente dalla compattezza dello spettro modulato, da efficienti tecniche di accesso multiplo e da un riuso elevato delle frequenze sul territorio da coprire.

A proposito di questo ultimo fattore, il sistema GSM utilizza, come tutte le moderne reti radiomobili, una metodologia di copertura cellulare: il territorio viene suddiviso in un numero elevato di celle contigue, ciascuna realizzata da una Stazione Radio Base che irradia un certo numero Cr di canali radio. Gli M canali radio di cui dispone il Gestore della rete vengono suddivisi in N gruppi, tali per cui:

N = M / Cr

Le N celle che esauriscono la disponibilità degli M canali radio costituiscono il raggruppamento elementare o cluster di celle, che si ripete con regolarità geometrica sul territorio.

Il gruppo R di canali radio assegnato in modo univoco ad ogni N_ma cella è riutilizzato più volte sul territorio: con ciò si applica il principio del riuso delle frequenze, mediante il quale uno stesso canale è riutilizzato contemporaneamente da un numero elevato di utenti che si trovano in celle omologhe di cluster diversi, separate da una distanza sufficiente a rendere accettabile l’interferenza cocanale.

Il riuso delle frequenze

L’evoluzione della copertura cellulare mira a realizzare celle di dimensioni sempre più piccole, al fine di accrescere la densità di utenza, senza tuttavia superare un determinato valore limite di interferenza cocanale C/I_min che per il GSM vale 9 dB. Fissato tale valore, il fattore di riuso delle frequenze dipende dal rapporto tra la distanza D tra celle omologhe e il loro raggio R:

D/R = (3N)^1/3

La necessità di ottimizzare la copertura cellulare ha introdotto alcune interessanti soluzioni:

• la stazione radio base viene posta nel punto comune di vertice di tre celle contigue, le quali sono generate con tre sistemi di antenna non più omnidirezionali, ma settoriali. Si intuisce facilmente che i suddetti sistemi dovranno avere ciascuno un angolo di apertura orizzontale pari a 120°, ottenendo fra l’altro un discreto guadagno dalla direttività delle antenne.

• Nelle aree densamente popolate si ricorre alla tecnica dello splitting, che consiste nel suddividere una cella di grandi dimensioni in un certo numero (tipicamente 3) di celle più piccole. In tal modo si può passare gradualmente, con successive fasi di splitting, dalle grandi celle utilizzate in aree rurali (diversi Km di raggio) alle celle con raggio di alcune centinaia di metri, per la copertura più densa richiesta nei grandi centri urbani.

Con l’impiego di antenne direttive, la proiezione di energia e.m. sull’asse di massima direttività accresce il rischio di interferenza cocanale, e pertanto si applica alle antenne un tilting di alcuni gradi verso il basso, ottenendo anche una più efficiente illuminazione della cella locale.