Sieci Bezprzewodowe

Program wykładu



Bilans łącza radiowego



Modulacje analogowe i cyfrowe



Techniki rozpraszania widma



Modemy radiowe



Multipleksacja



Metody korekcji błędów

I Strefa Fresnela

Strefa Fresnela w przekroju wzdłużnym jest elipsą,

a w przekroju poprzecznym kołem o promieniu

- promień pierwszej strefy w badanym miejscu

między nadajnikiem a odbiornikiem,

- odległości od nadajnika i od odbiornika,

- odległość pomiędzy nadajnikiem i

odbiornikiem,



- długość fali radiowej





Bilans łącza



FSL

[dB

] - starty sygnału w wolnej przestrzeni



TSL

[dBm]

- poziom sygnał na wyjściu nadajnika

(moc nadajnika)



RSL

[dBm]

- poziom sygnału na wejściu

odbiornika (czułość odbiornika)



[dBi]

- zysk energetyczny anteny nadawczej



[dBi]

- zysk energetyczny anteny odbiorczej



CLT

- starty sygnału w przewodzie i w złączach

(tłumienie po stronie nadajnika)



CLR

- starty sygnału w przewodzie i w złączach

(tłumienie po stronie nadajnika)

Model FSL

FSL dla częstotliwości 2,4 GHz dane jest wzorem:

Lp (dB) = 100 + 20log10 D

FSL dla częstotliwości 5,4 GHz dane jest wzorem:

Lp (dB) = 106 + 20log10 D

Gdzie: D – odległość między antenami

Przewód koncentryczny H-

155

Nazwa

H-155

Kod

E1170

Pojemność [pF/m]

Skuteczność ekranowania [dB]

Rez. wewn.[ohm/km]

Rez. zewn.[ohm/km]

Tłum. 50MHz [dB/100m]

6,5

- 100MHz [dB/100m]

9,3

- 200MHz [dB/100m]

13,1

- 500MHz [dB/100m]

16,6

- 800MHz [dB/100m]

21,6

- 1000MHz [dB/100m]

30,9

- 1750MHz [dB/100m]

42,3

- 2000MHz [dB/100m]

45,2

- 2400MHz [dB/100m]

49,6

Przewód koncentryczny H-

1000

Nazwa

H-1000

Kod

E1172

Pojemność [pF/m]

Skuteczność ekranowania [dB]

Rez. wewn.[ohm/km]

Rez. zewn.[ohm/km]

Tłum. 50MHz [dB/100m]

2,7

- 100MHz [dB/100m]

3,9

- 200MHz [dB/100m]

5,7

- 500MHz [dB/100m]

9,6

- 800MHz [dB/100m]

12,3

- 1000MHz [dB/100m]

13,9

- 1750MHz [dB/100m]

19,4

- 2000MHz [dB/100m]

21,2

- 2400MHz [dB/100m]

23,2

Przewód koncentryczny Tri-

Lan

Podstawowe cechy kabli Tri-Lan:



niska tłumienność (aż 20% mniejsza niż w

popularnym H-155 oraz H-1000)



znakomite dopasowanie



wysoka skuteczność ekranowania (90dB dla 2,4GHz)



płaszcz przewodu jest wykonany z polietylenu PE

odpornego na promienie UV, co pozwala na

stosowanie tych przewodów na zewnątrz

Przekrój przewodu Tri-Lan 240 Przekrój przewodu Tri-Lan 400

Przewód koncentryczny Tri-

Lan

Rdzeń miedziany

Średnica rdzenia

1,4 mm

Dielektryk fizycznie spieniany

Średnica

3,8 mm

Ekran

Folia Al/Poliester/Folia Al

12/15/12 um

Pokrycie folią

100 %

Oplot CuSn

16x7x0,12

Pokrycie oplotem

80 %

Średnica nad oplotem

4,45 mm

Płaszcz

Materiał

Średnica zewnetrzna

6,10

Parametry elektryczne

Impedancja

50 Om

Pojemność

83 pF/m

Współczynnik skrócenia fali

81 %

Współczynnik ekranowania

>90 dB

Rezystancja rdzenia

11,2 Om/km

Rezystancja oplotu

12,4 Om/km

Rdzeń miedziany

Średnica rdzenia

2,7 mm

Dielektryk fizycznie spieniany

Średnica

7,2 mm

Ekran

Folia Al/Poliester

25/12 um

Pokrycie folią

100 %

Oplot CuSn

24 x 7 x 0,15

Pokrycie oplotem

83 %

Średnica nad oplotem

7,95 mm

Płaszcz

Materiał

Średnica zewnetrzna

10,3

Parametry elektryczne

Impedancja

50 Om

Pojemność

80 pF/m

Współczynnik skrócenia fali

83 %

Współczynnik ekranowania

>90 dB

Rezystancja rdzenia

3,1 Om/km

Rezystancja oplotu

5,8 Om/km

Złącza antenowe

Parametry techniczne

Nazwa

Gniazdo

SMA/RP

Wtyk

SMA/RP

Gniazdo

Wtyk N

Kod

E84155

E84150

E84135

E84130

Impedancja [Ω]

Pasuje do przewodu

Tri-Lan 240, H-155

Zakres częstotliwościowy [GHz]

0...18

0...11

VSWR

<1.3

Rezystancja stykowa
[mΩ]

Styk
wewnętrzny

Styk
zewnętrzny

Rezystancja izolatora [MΩ]

min. 5

Antena

ATK-16/2,4 - Dane techniczne

Nazwa

ATK 16/2,4 GHz

Kod

A7124

Pasmo [MHz]

2400-2480

Zysk [dB]

14,5

Szerokość wiązki H/V

25/29

Promien. przód/tył [dB]

>15

Polaryzacja

pionowa / pozioma

Ilość elementów

Impedancja wyjściowa [Om]

50 złącze N żeńskie (N/fem.)

Opakowanie

Karton

Masa [kg]

0,7

Długość

0,44

Dobór sprzętu do wartości

EIRP

Bez pozwolenia radiowego można używać

instalacji

radiowych

nieprzekraczających

wartości EIRP:



100mW, czyli 20dBm dla pasma 2,4 GHz,



200mW dla pasma 5,150-5,250GHz,



1 W, czyli 30 dBm dla pasma 5,47 – 5,725 GHz.

EIRP [dB] = Moc nadajnika dBm – (tłumienie

złączek dB + tłumienie kabla dB) + zysk anteny

dBi

Pojęcie modulacji

Proces zmiany niektórych parametrów

przebiegu

elektrycznego (fali elektromagnetycznej)

zmiennego w czasie pod wpływem innego

przebiegu (tzw. przebiegu modulującego)

Rodzaje modulacji:



analogowa,



impulsowa,



impulsowo-kodowa.

Modulacje analogowe



modulacja amplitudy (AM) – zmiana



modulacja częstotliwości (FM) –

zmiana





modulacja fazy (PM) – zmiana















sin

Widmo sygnału AM



























































cos

sin

Rodzaje modulacji AM



DSB-LC (inaczej AM) (ang.

Double-Sideband Large

Carrier

) - modulacja dwuwstęgowa z nośną



DSB-SC (ang.

Double-Sideband Suppressed

Carrier

) - modulacja dwuwstęgowa z wytłumioną

nośną



SSB (ang.

single-sideband modulation

) -

modulacja jednowstęgowa (może być wstęga

górna lub dolna)



Do odtworzenia sygnału modulującego wystarczy

jedna wstęga



Można oszczędzić energię i pasmo

Modulacje w systemach

radiokomunikacyjnych

W cyfrowych systemach radiokomunikacyjnych występują

dwa etapy modulacji.



Pierwszy z nich to modulacja cyfrowa, w której

modyfikowany parametr przybiera tylko pewne określone

wartości. Proces ten wykonywany jest przez modem, na

wyjściu którego pojawia się zmodulowana fala podnośna

(ang.

subcarrier frequency

), zwana też częstotliwością

pośrednią (ang.

intermediate frequency



Drugi etap to modulacja analogowa przebiegu nośnego

wielkiej częstotliwości falą podnośną, odbywająca się w

nadajniku. Przed wykorzystaniem sygnału informacyjnego

w procesie modulacji może on zostać poddany filtracji,

korekcji lub innym przekształceniom w celu poprawy

parametrów systemu, np. ograniczenia szerokości pasma.

Modulacje w systemach

radiokomunikacyjnych



W celu zwiększenia szybkości bitowej przy

niezmienionej szybkości modulacji stosuje się

modulacje wielowartościowe (np. 4-, 8- lub 16-

wartościowe) zamiast binarnych (2-

wartościowych).



W metodach tych często stosowana jest także

modulacja mieszana, będąca kombinacją dwóch

podstawowych metod modulacji (najczęściej

AM/PM).



Modulacja wielowartościowa, ze względu na

większą liczbę rozróżnialnych stanów sygnału, a

więc i mniejszą odporność na błędy, wymaga

jednak lepszego toru transmisyjnego.

Modulacja QAM



180



270



Faza



180



270





135



225



315



180



270





135



225



315



Względne szybkości wybranych

metod modulacji

Typ

Metoda modluacji

Szybkość

[b/s/Hz]

OOK (kluczowanie amplitudy) - detekcja koherentna

0,8

QAM (4-wartościowa modulacja amplitudy)

1,7

QPR (4-wartościowa modulacja o częściowej odpowiedzi)

2,25

FSK (kluczowanie z przesuwem częstotliwości) - detekcja
niekoherentna

0,8

CP-FSK (kluczowanie z przesuwem częstotliwości o ciągłej fazie) -
detekcja niekoherentna

1,0

MSK (szybkie kluczowanie z przesuwem częstotliwości)

1,0

DE-MSK (szybkie kluczowanie z przesuwem częstotliwości kodowane
różnicowo)

1,9

BPSK (binarne kluczowanie z przesuwem fazy) - detekcja
koherentna

0,8

DE-BPSK (binarne kluczowanie z przesuwem fazy kodowane
różnicowo)

0,8

DPSK (różnicowe kluczowanie z przesuwem fazy)

0,8

QPSK (4-wartościowe kluczowanie z przesuwem fazy)

1,9

DQPSK (różnicowe 4-wartościowe kluczowanie z przesuwem fazy)

1,8

8-F PSK (8-wartościowe kluczowanie z przesuwem fazy) detekcja
koherentna

2,6

16-F PSK (16-wartościowe kluczowanie z przesuwem fazy) detekcja
koherentna

2,9

AM/P
M

16-F APK (16-wartościowe kluczowanie z przesuwem amplitudy i
fazy)

3,1

Metody wielodostępu w

systemach z widmem

rozproszonym

Metody wielodostępu:



wielodostęp z podziałem czasu

(TDMA),



wielodostęp z podziałem

częstotliwości (FDMA),



wielodostęp kodowy (CDMA).

Metody wielodostępu –

FDMA



Wielodostęp z podziałem częstotliwości

(Frequency Division Multiple Access).



każda stacja nadaje na swojej częstotliwości.

Metody wielodostępu –

CDMA



Wielodostęp kodowy (Code Division Multiple

Access).



Każda stacja moduluje nadawany sygnał swoim

kodem – rozpraszanie widma.

Systemy z widmem

rozproszonym

Zalety:



wysoka odporność na zakłócenia,



praca wielu nadajników we wspólnym paśmie,



utrudnione przechwytywanie informacji.

Metody rozpraszania widma:



kluczowanie bezpośrednie (DSSS),



przeskoki częstotliwości (FHSS),



wielodostęp kodowy (CDMA).

Kluczowanie bezpośrednie



Sygnał danych jest sumowany modulo 2

(XOR)

z ciągiem pseudolosowym, a następnie

poddawany modulacji.



Czas trwania bitu ciągu pseudolosowego

jest

krótszy niż czas trwania bitu danych.



Odtworzenie informacji w odbiorniku

wymaga

synchronizacji ciągu pseudolosowego.

Przeskoki częstotliwości



Pseudolosowy wybór spośród możliwych

częstotliwości nośnych.

•

Metoda szybkich przeskoków – zmiana

częstotliwości następuje wielokrotnie

podczas trwania bitu informacyjnego.

•

Metoda wolnych przeskoków - zmiana

częstotliwości następuje raz na wiele bitów

informacyjnych.

Document Outline