I segnali che utilizzano le onde in banda millimetrica hanno a disposizione una banda in frequenza molto più ampia, ciò porta a prestazioni più elevate in termini di velocità, tempo di latenza e quantità di servizi.

Si comportano, però, in modo diverso rispetto ai segnali nella banda sotto i 6 GHz ad oggi implementata e non ci sono studi specifici, anche a livello internazionale, quando si è nella condizione definita Non linea di vista (NLoS) tra punto di misura e impianto.

Le onde così dette “millimetriche”, infatti, faticano rispetto alle sorelle con frequenze inferiori ad aggirare gli ostacoli e i contributi dovuti all’effetto riflessione possono risultare importanti.

Lo studio in campo

Anche se la rete di copertura per segnali 5G nella banda delle onde millimetriche, cioè qualche decina di GHz, non è ancora sviluppata ampiamente in Italia, soprattutto per la mancanza dei dispositivi che funzionano in quel range di frequenze, qualche impianto è comunque attivo e, vista l’espansione nel resto del mondo, ci si aspetta che nel futuro prossimo anche questa rete diventi operativa.

Si è quindi formato un pool composto da operatori di Arpa Piemonte e Arpa Valle d’Aosta, del gestore di telefonia Vodafone e dell’Università Federico II di Napoli, per effettuare le prime misure, in condizioni reali, del segnale emesso da queste stazioni radiobase in modo da affrontare, e magari risolvere, le problematiche legate alla condizione Non linea di vista (NLoS).

Le misure sono state effettuate in strada in quattro punti alla stessa distanza, sulla carta, dall’impianto, ma in differenti condizioni di vista rispetto alle antenne:

• un punto di misura (P1 nell’immagine sottostante) era in piena linea di vista;
• tre punti (P2, P3, P4 nell’immagine sottostante) si possono definire in condizione di Non Linea di Vista (NLoS), ma ognuno con proprie peculiarità rispetto agli altri.

Poiché l’operatore proprietario dell’impianto è parte del pool di ricerca, erano note tutte le caratteristiche del segnale emesso. Questo importante elemento conoscitivo ha consentito di verificare se le misure effettuate in campo sono in grado di individuare e riconoscere correttamente le caratteristiche del segnale, a prescindere dal fatto che esse siano note o meno preliminarmente.

Tutte le misure sono state effettuate nella modalità Span Zero, con l’analizzatore di spettro impostato con la frequenza centrale uguale alla frequenza del segnale di controllo, e ampiezza nel tempo tale da poter seguire il segnale stesso così da poter misurare anche i segnali del traffico.

Per effettuare le misure in condizioni di massima potenza irradiata dall’impianto, è necessario “forzare” il traffico. Nell’ambito dello studio si sono confrontate due modalità di forzatura, una più semplice rispetto all’altra, ed è stata ottenuta una buona corrispondenza tra le due metodologie, all’interno delle incertezze di misura.

Sono state, inoltre, effettuate le misure utilizzando in ricezione due diverse tipologie di antenne: un’antenna direttiva e un’antenna omnidirezionale. Questo è stato fatto per capire le eventuali differenze di risposta e per consentire, nel caso in cui non si possano avere a disposizione entrambe, l’individuazione di opportuni fattori di correzione da applicare nell’uso dell’una rispetto all’altra, nelle diverse situazioni di linea di vista del punto di misura con l’impianto.

Questo lavoro, con l’aggiunta di elaborazioni statistiche per ricavare i valori quantitativi delle potenze del segnale che raggiunge il sistema di misura, è stato pubblicato sulla rivista internazionale IEEE Xplore ed è disponibile al link “Facing Challenges in Zero-Span Measurements of 5G mm-Wave EMF Power in LoS and NLoS Propagation” , ed è stato inoltre presentato come contributo scientifico al Convegno Nazionale AIRP di Radioprotezione svoltosi dal 25 al 27 settembre a Lucca.