Il ponte radio è un sistema di collegamento a radioonde tra due stazioni terminali. La stazione emittente indirizza un fascio di onde radio in linea retta verso la stazione ricevente, creando così una specie di “ponte” al fine di trasmettere a distanze altrimenti non raggiungibili informazioni di fonia, video o dati opportunamente modulati, sotto forma di una radiocomunicazione. Rappresentano spesso le strutture portanti della rete di trasporto wireless a supporto della radiodiffusione e telediffusione, oltre che il “backhauling” del sistema cellulare.
I ponti radio sfruttano la propagazione delle onde elettromagnetiche grazie all’utilizzo di antenne per l’irradiazione e la ricezione elettromagnetica, poste su appositi tralicci o torri sia in trasmissione che in ricezione in aggiunta a trasmettitore e ricevitore, agli estremi del radiocollegamento o nelle eventuali tratte interne di trasporto dove l’intero blocco ricetrasmissivo assume la funzionalità logica tipica di ripetitore del segnale.
Un ponte radio tipicamente può essere:
- terrestre se si appoggia ad infrastrutture poste sulla superficie terrestre;
- aereo se si appoggia provvisoriamente ad un velivolo in volo in quota;
- satellitare se si appoggia sui satelliti artificiali in orbita e le relative telecomunicazioni satellitari.
Ciascuno di questi può trasmettere in maniera analogica o digitale con la seconda ormai definitivamente affermatasi per i suoi vantaggi trasmissivi.
TIPOLOGIE
In generale esistono due tipologie di ripetitori:
- ripetitori trasparenti, che attuano la sola funzione di amplificazione del segnale
- ripetitori rigenerativi, attuano invece funzionalità di rigenerazione del segnale ovvero aggiungono operazioni di filtraggio dopo adeguata demodulazione del segnale e successiva rimodulazione.
Il termine ripetitore passivo indica invece un particolare tipo di ripetitore, che viene utilizzato per poter superare ostacoli naturali che ostruirebbero la linea di vista tra due terminali radio, senza operare alcun tipo di amplificazione o rigenerazione operando quindi in maniera del tutto passiva. Esso consiste dunque in una coppia di antenne opportunamente collocate che ricevono e ritrasmettono il segnale cambiandone solamente la direzione.
FREQUENZE
Gli intervalli di frequenze elettromagnetiche utilizzabili per i ponti radio commerciali, vanno dai MHz ormai alle decine di GHz, e sono regolati in ogni paese dalle autorità competenti per ordinare e garantire una trasmissione senza interferenze e quindi con un livello di qualità opportuno.
A livello internazionale la UIT (Unione Internazionale delle Telecomunicazioni, in inglese ITU) regola le porzioni di spettro radio in modo da permettere una massima omogeneità degli usi in tutti i paesi, e quindi anche lo sviluppo di prodotti commerciali di basso costo che possono essere venduti nei vari paesi.
TECNICHE DI RADIOCOLLEGAMENTO
Oltre alla tecnica classica point to point semplice di radiocollegamento, per far fronte alle problematiche dell’aleatorietà della radiopropagazione dovuta alla mutevolezza delle condizioni o parametri fisici del canale radio è possibile ricorrere alle cosiddette tecniche in diversità. Consistono nell’instaurare due o più radiocollegamenti a supporto di uno stesso servizio così che in ricezione è possibile scegliere costantemente il radiocollegamento che si mantiene al di sopra di una soglia minima di qualità prefissata in termini di potenza utile del segnale. Si distinguono tecniche in:
- diversità di spazio: vengono installate due o più antenne poste in luoghi o posizioni verticali differenti sullo stesso traliccio in modo tale da sfruttare la possibile diversità di radiopropagazione in funzione del diverso spazio aereo percorso
- diversità di frequenza: ciascuna antenna irradia a frequenze differenti in modo tale da sfruttare la possibile diversità di radiopropagazione in funzione della frequenza dell’onda elettromagnetica portante del segnale trasmesso.
LIMITI DELLA RADIOPROPAGAZIONE
Tra i fattori che limitano la capacità di trasmissione vi sono attenuazioni dovute a fenomeni atmosferici come pioggia, riflessioni e ostruzioni dal terreno, edifici etc., disomogeneità delle caratteristiche di trasmissione delle onde elettromagnetiche nei diversi strati atmosferici, 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).
POTENZE EMESSE
In virtù della direzionalità dei fasci d’antenna i guadagni d’antenna sono abbastanza elevati e quindi abbastanza elevata sarà anche l’intensità di energia elettromagnetica emessa nel fascio principale. I livelli massimi di potenza trasmissibile sono regolati dagli organismi competenti per evitare effetti negativi sulla popolazione (sotto forma di inquinamento elettromagnetico) che accidentalmente può essere illuminata dalle antenne trasmittenti.
PROGETTAZIONE
La progettazione di un ponte radio si fa abitualmente ricorrendo a:
- scelta dei siti per i due terminali, e dimensionamento dell’altezza delle antenne, le quali devono tenere conto di eventuali fenomeni di copertura del segnale dovuti ad ostacoli fisici
- dimensionamento della potenza elettromagnetica in trasmissione attraverso il bilancio di radiocollegamento, tenendo in debito conto tutte le attenuazioni e del livello minimo necessaria al ricevitore per ricostruire correttamente il segnale trasmesso
- dimensionamento dei diametri delle antenne e dell’eventuale necessità di diversità di frequenza, separazione delle antenne per raggiungere la qualità/disponibilità obiettivo
Le frequenze utilizzate saranno scelte in funzione della distanza da coprire a da eventuali possibili interferenze con altri sistemi di telecomunicazione.