In questi ultimi anni è in continuo aumento il numero di sistemi di telecomunicazione che offrono dei servizi basati sull'uso di satelliti funzionanti a frequenze superiori ai 10 GHz. L'utilizzo di questa porzione dello spettro pone dei problemi di propagazione dovuti all'interazione delle onde elettromagnetiche con le particelle degli elementi che costituiscono l'atmosfera; in particolare l'attenuazione causata dalle piogge molto intense e localizzate è l'effetto di maggiore rilevanza.
A frequenze superiori ai 20 GHz i livelli di attenuazione possono superare i 10 dB per percentuali di tempo considerevoli; ad esempio, nella regione climatica della Pianura Padana, un sistema di comunicazione operante a 30 GHz può superare i 10 dB di attenuazione per lo 0.12 % del periodo di funzionamento; questo, in un anno, si traduce in più di dieci ore di fuori servizio.

Per far fronte a questa situazione sono stati sviluppati diversi metodi per combattere questo fenomeno, quali: la diversità di servizio, la diversità di posizione, la diversità di frequenza, il controllo della potenza trasmessa verso il satellite, il controllo selettivo della potenza trasmessa dal satellite e l'uso di codici per rilevare e correggere gli errori.
Una delle tecniche più interessanti è quella della diversità di posizione dove si utilizzano due o più stazioni distanziate di alcune decine di Km per realizzare un collegamento più "resistente" all'attenuazione della pioggia. Questa tecnica si basa sulla constatazione che le celle di pioggia intensa sono limitate spazialmente [All78]; da ciò ne deriva che tanto più la distanza delle singole stazioni è grande tra loro, tanto minore è la probabilità che le due stazioni siano interessate contemporaneamente da pioggia intensa.
L'efficacia di tale tecnica viene espressa con l'uso di alcuni indicatori delle prestazioni del sistema: il Vantaggio di diversità (improvement), I(A), e il Guadagno di diversità, G(P). A questi si può aggiungere un terzo parametro derivato dal guadagno, il Guadagno di diversità relativo, g(P), che risulta molto utile nell'analisi comparata di sistemi funzionanti a diverse frequenze.

Negli anni sono stati proposti diversi metodi per la predizione delle prestazioni di sistemi in diversità di posizione costituiti da due stazioni [BCM93]. Lo sviluppo della maggior parte di loro (quelli di tipo empirico) è stato basato sui risultati sperimentali resi disponibili dai sistemi in diversità di posizione realizzati in questi anni nel mondo. Il metodo più utilizzato per la predizione delle prestazioni di un sistema costituito da due stazioni è quello di Hodge [Hod82] che utilizza per questo scopo alcune formule empiriche.

Esistono situazioni in cui, o per la struttura del collegamento (satelliti orbitanti) o per le esigenze di contenere le dimensioni della baseline (aree metropolitane), si possono immaginare sistemi in diversità operanti con più di due stazioni. Di queste configurazioni esistono scarsissimi risultati sperimentali ed inoltre i dati provengono da sistemi non progettati ad hoc e conseguentemente non possono fornire informazioni rilevanti per la formalizzazione di un metodo di predizione di tipo analogo a quelli sviluppati per i sistemi con due stazioni.
Ultimamente è stato presentato un metodo che tratta il problema della predizione delle prestazioni di sistemi composti da tre stazioni [KL97] utilizzando un modello fisico. La maggiore difficoltà che si incontra nello sviluppo di questi metodi consiste nella scarsità di risultati sperimentali disponibili, fatto che ne impedisce una verifica adeguata. Per portare un contributo su questi argomenti si è deciso, con questo studio, di affrontare i seguenti problemi:

• studiare le prestazioni di sistemi in diversità di posizione con tre o più stazioni e paragonarne i risultati con le misure sperimentali ottenute per i sistemi con due sole stazioni;
• generare una serie di risultati "sperimentali" che possano essere utilizzati per lo sviluppo e la taratura di modelli di predizione "empirici" simili a quelli sviluppati per i sistemi composti da due stazioni;
• sviluppare e verificare un modello di predizione utilizzando i risultati "sperimentali" generati. Per questo scopo si è fatto riferimento a uno dei modelli di tipo fisico proposti per i sistemi con due stazioni [CFM87] adattandolo alle caratteristiche dei sistemi costituiti da tre o più stazioni.

Per raggiungere lo scopo di effettuare delle predizioni sulle prestazioni dei sistemi in diversità di posizione multipla si è implementato un software che, tramite delle simulazioni su mappe radar della regione climatica di interesse (Pianura Padana), realizza la "misura indiretta" delle prestazioni dei sistemi costituiti da un numero qualsiasi di stazioni. Possiamo a buona ragione chiamare questi risultati "misure" in quanto, come già affermato, è stato dimostrato più volte l'attendibilità dei risultati ottenuti partendo dai dati radar.
Prima fase di questo studio è stata quindi focalizzata sulla costituzione di un archivio delle prestazioni di sistemi in diversità di posizione multipla composta da tre o più antenne. Dato il numero di possibili configurazioni, soprattutto per quanto riguarda la geometria del sistema, si è scelto di catalogare i sistemi in base alla loro area di occupazione; in particolare è stato utilizzato come parametro caratteristico di un sistema il diametro del cerchio circoscritto dalla geometria del sistema stesso. Partendo da questo presupposto si è poi scelto di simulare solo le geometrie che offrono le prestazioni migliori (best--case) fissato il numero delle stazioni. Come si vedrà nel terzo capitolo, per il campo di applicazioni analizzato in questo studio (geometrie circoscritte in cerchi di diametro inferiore ai 40 Km), questo corrisponde ad avere le stazioni equamente distanziate sul perimetro di un cerchio. Sulla base dei dati raccolti è stata poi verificata la possibilità di applicare il modello ExCell [CFM87] ai sistemi costituiti da un numero qualsiasi di stazioni. In questo modo si è reso disponibile un metodo di predizione delle prestazione dei sistemi in diversità di posizione multipla che necessità solo della funzione di distribuzione della pioggia, P(R), della regione climatica di interesse per funzionare. Nel corso dello studio si è inoltre cercato di sviluppare delle semplici relazioni empiriche da utilizzare in fase di progetto dei sistemi in diversità di posizione multipla. La cosa si è rivelata fattibile solo per un'insieme limitato di geometrie e le relazioni proposte mancano di generalità; ciononostante possono risultare utili per una rapida valutazione delle prestazioni ottenibili.

Quanto sopra descritto è affrontato nel testo utilizzando la struttura qui riportata:

• [Capitolo 1] Problematiche generali del collegamento terra - satellite con puntualizzazione dei problemi dovuti alla presenza di pioggia lungo il percorso radio e relativa valutazione del link - budget. Vengono presentati vari metodi utilizzati per combattere l'attenuazione della pioggia.
• [Capitolo 2] Descrizione dei metodi di predizione disponibili per i sistemi in diversità di posizione e presentazione del lavoro svolto in questo studio. Viene introdotto il software di simulazione e la relativa base di dati utilizzata.
• [Capitolo 3] Presentazione dei risultati ottenuti dalle simulazioni con dati radar e analisi dei risultati ottenuti. Viene ricercato uno schema nei comportamenti dei sistemi in diversità di posizione multipla su cui basare un modello empirico per la predizione delle prestazioni.
• [Capitolo 4] Descrizione del modello ExCell e di una sua implementazione adatta ai sistemi composti da più di due stazioni. Applicazione del modello presentato e analisi dei risultati ottenuti nella predizione delle prestazioni di sistemi in diversità di posizione multipla tramite confronto con i risultati ottenuti nel terzo capitolo (misure indirette).
• [Appendice A] Descrizione del software utilizzato per realizzare le simulazioni di sistemi in diversità di posizione multipla su mappe radar presentate nel terzo capitolo.
• [Appendice B] Definizione delle grandezze utilizzate nello studio.
• [Appendice C] Raccolta sistematica di tutti i risultati ottenuti nell'analisi delle simulazioni eseguite sulle mappe radar.

[All78]	J. E. Allnutt. Nature of space diversity in microwave communications via geostationary satellites: a review. Procedings IEE, 125(5):369-376, May 1978.
[BCM93]	A. Bosisio, C. Capsoni, and E. Matricciani. Comparision among prediction methods of site diversity system performance. 8th International Conference on Antennnas and Propagation, Edimburgh, 30 Mar - 2 Apr 1993.
[CFM87]	C. Capsoni, F. Fedi, C. Magistroni, A. Paraboni, and A. Pawlina. Data and theory for a new model of the horizontal structure of rain cells for propagation applications. Radio Science, 22(3):395-404, May-Jun 1987.
[Hod82]	D. B. Hodge. An improved model for diversity gain on earth-space propagation paths. Radio Science, 17(6):1393-1399, Nov-Dec 1982.
[KL97]	J. D. Kanellopoulos and S. N. Livieratos. A modified analysis for the prediction of multiple-site diversity performance in earth-space communication including rain height effects. Journa of electromagnetics waves and application, 11(4):485-513, 1997.

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