UNITA' DI FIRENZE

UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI FIRENZE

Dipartimento di Elettronica e Telecomunicazioni
 

Research topics 

1.         DESIGN AND CHARACTERIZATION OF SOFTWARE DEFINED POWER AMPLIFIER FOR HIGHLY ENERGY AND SPECTRAL EFFICIENT TELECCOMMUNICATIONS APPLICATIONS

A. Cidronali, G. Collodi, G. Manes 

Collaborations: OpenET Alliance, Cambridge (UK); Nujira ltd (Cambridge); Agilent Microwave Research Center, Santa Rosa (USA); Institute of Telecommunications, Aveiro (PT); Università di Roma Tor Vergata, Università di Bologna, Politecnico di Torino, Università di Ferrara, Università dell’Aquila.

 

2.         EMBEDDED WIRELESS SYSTEMS FOR SENSOR NETWORKS AND INDOOR POSITIONING

A. Cidronali, G. Collodi, G. Manes

Collaborations: Collaborazioni: Autostrade Tec (IT), Eni spa (IT); Alphases Industries, (UK) Institute of Telecommunicaitons, Aveiro (PT).


 
DESIGN AND CHARACTERIZATION OF SOFTWARE DEFINED POWER AMPLIFIER FOR HIGHLY ENERGY AND SPECTRAL EFFICIENT TELECCOMMUNICATIONS APPLICATIONS

A. Cidronali, G. Collodi, G. Manes

Le applicazioni wireless per le tecomunicazioni, a sicurezza ed il monitoraggio del territorio richiedono l’utilizzo in modo efficiente sia dello spettro che delle risorse energetiche. Ciò implica lo sviluppo di sistemi front-end flessibili in grado di trarre il massimo beneficio dall’utilizzo di moderne tecnologie a semiconduttore e dall’impiego di nuove metodiche di progetto applicate ad avanzate architetture di sistema. Nell'ambito di questo progetto di ricerca investiga le implicazioni metodologiche e tecnologiche per lo sviluppo delle architetture di front-end per ricetrasmettitori flessibili idonei all’impiego in applicazioni di telecomunicazioni di nuova generazione (LTE) e di sicurezza pubblica (public safety) nella banda UHF specificamente 500-2700 MHz.

Nella fattispecie l’attività prevede per lo studio  di architetture di front-end flessibile, basata sul concetto di radio cognitiva (CR) Questa attività è svolta nell’ ambito di ampie cooperazioni sia nazionali che internazionali.

Obiettivi primari consistono nello sviluppo di PA operanti in modalità ‘envelope tracking’ (ET), la definizione degli algoritmi id controllo e la sua integrazione in una piattaforma operante sul principio della CR, che rappresenta gli obiettivi principale dell’Unità in seno al progetto.

Per realizzare il modulo ET-PA si farà ricorso ad un nuovo metodo, recentemente introdotto dall’Unità, che permette l’identificazione delle terminazioni ottimali stimate sulla base della statistica del segnale posto in ingresso all’ET-PA. In effetti, qualora il modulo sia pilotato da segnali modulati digitalmente il cui fattore di cresta, esprimibile come il rapporto tra valore di picco e valore medio della potenza del segnale, risulta il maggiore elemento di limitazione dell’efficienza media per un sistema di telecomunicazione. Nel caso in esame si studiano metodologie di progetto e di caratterizzazione del dispositivo attivo, in grado di far convergere parametri in generale conflittuali, come la flessibilità della banda operativa, la banda istantanea del segnale e la sua dinamica.

Questi aspetti metodologici sono di norma per lo sviluppo di un prototipi mediante i quali vengono dimostrate le metodologie sviluppate ed in particolare come la tecnologia ET-PA possa operare in un contesto CR mantenendo elevate le caratteristiche elencate precedentemente.


 
EMBEDDED WIRELESS SYSTEMS FOR SENSOR NETWORKS AND INDOOR POSITIONING

A.      Cidronali, G. Collodi, G. Manes

Embedded Wireless Systems is an emerging technology that is effective in improving the performance of wireless communication and related emerging applications. The ability to reconfigure some of their radio parameters as well as the radiation pattern and the polarization have a positive impact in terms of reliability and network capacity. Additionally, directional antennas can be used to implement positioning systems based on Direction of Arrival (DoA) estimation. DoA positioning is attractive to a wide range of applications for two reasons.

First, DoA-based localization can be implemented with a reduced number of anchor nodes, the 2D position of a wireless target can be estimated using DoA measurements from two anchor nodes (triangulation).

To localize the same target using a distance-based scheme, measurements from three anchor nodes would be required (trilateration). Second, DoA positioning can be implemented by directly by processing the raw Receive Signal Strength Indicator (RSSI) data collected by the smart antenna. Unlike systems that attempt to convert the RSSI into distances, DoA information can be obtained without assumptions on the propagation model. This research activity has concerned the design of embedded wireless units for positioning systems based on DoA estimation. In particular, we consider switched beam antennas composed of identical and uniformly spaced patch elements, which can be easily assembled with low fabrication cost. The angular information is estimated by applying array signal processing algorithms such as the multiple signal classification (MUSIC) to the RSSI values read on each face. Most radio transceivers used in wireless networking applications include circuitry to measure the RSSI, and this information is readily available from the MAC layer; therefore, DoA-based positioning using RSSI can be implemented on a variety of platforms with relatively small efforts.
 

Pubblications 2011

1)         S. Maddio, A. Cidronali, G. Manes, “Smart Antennas for Direction of Arrival Indoor Positioning Applications, in “Position Location - Theory, Practice and Advances: A Handbook for Engineers and Academics” Edited by: Seyed A. (Reza) Zekavat, Michigan Tech, Michael Buehrer, Virginia Tech, IEEE-Wily Editor, 2011, ISBN: 978-0-470-94342-7

2)         S. Maddio, A. Cidronali, G. Manes, “ New Design Method for Single-Feed Circular Polarization Microstrip Antenna with an Arbitrary Impedance Matching Condition” IEEE Trans. on Antenna and Propagation, Vol.52, Feb. 2011, pp.379-389

3)         R. Fagotti, A. Cidronali, G. Manes, “Concurrent Hex-band GaN Power Amplifier for Wireless Communication Systems” IEEE Microwave and Wireless Components Letters, Vol.21,  Feb. 2011, pp. 89-91 doi: 10.1109/LMWC.2010.2098859

4)         A. Cidronali, Manes, G.; Giovannelli, N.; Vlasits, T.; Hernaman, R.; , "Efficiency and linearity enhancements with envelope shaping control in dual-band envelope tracking GaAs PA," Microwave Integrated Circuits Conference (EuMIC), 2011 European , vol., no., pp.308-311, 10-11 Oct. 2011

5)         A. Cidronali, N. Giovannelli, T. Vlasits, R. Hernaman, G.Manes, “ A 240W dual-band 870 and 2140 MHz Envelope Tracking GaN PA designed by a probability distribution conscious approach” IEEE International Microwave Symposium, Baltimore, 5-10 June 2011

6)         N. Giovannelli, T. Vlasits, A. Cidronali, G. Manes "Efficiency and linearity enhancements with envelope shaping control in wideband envelope tracking GaAs PA," Integrated Nonlinear Microwave and Millimetre-Wave Circuits (INMMIC), 2011 Workshop on , vol., no., pp.1-4, 18-19 April 2011

7)         N. Giovannelli, A. Cidronali, G. Manes "A Concurrent 870 and 1970 MHz 10 W Envelope Tracking PA designed by a WCDMA probability distribution conscious approach", IEEE Radio Wireless Symposium, Phoenix (USA), January 2011

8)         M. Mercanti, A. Cidronali, G. Manes "HEMT GaAs/GaN Power Amplifiers Architecture with Discrete Dynamic Voltage Bias Control in Envelope Tracking RF Transmitter for W-CDMA Signals", IEEE Radio Wireless Symposium, Phoenix (USA), January 2011

 

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