orimk radio prenos

Osnove radio i mobilnih komunikacija 1/19/2013

KTiOS, DEET, FTN, UNS 1

Osnove radio i mobilnih komunikacija

R A D I O – P R E N O S

1

DIVERSITY TEHNIKERADIO-PRENOS

3



Diversity tehnike• Predstavlja skup tehnika koje

obezbeđuju kvalitetniju radio-vezu između dva učesnika (diversiti=raznovrsnost, različitost).

• Kada je u pitanju analogni prenos, diversiti tehnike pobljšavaju odnos signal/šum i smanjuju smanjuju broj prekida veze usled fedinga. Kod digitalnog prenosa smanjuje se verovatnoća greške.

• Diversiti tehnika može biti ostvarena:– vremenski,– polarizacijski,– ugaono.– prostorno, – frekvencijski, i– kombinovano (npr. prostorno-

frekvencijski).

• Vremenski diversiti se koristi u digitalnom prenosu. Zasniva se na činjenici da su uslovi prostiranja dva digitalna signala istog informacionog sadržaja, koji se prenose u različitim vremenskim intervalima, nekorelisani.

• Polarizacijski diversiti koristi različitu polarizaciju talasa (horizontalnu i vertikalnu). Ovako polarisane komponente polja su nekorelisane.

• Ugaoni diversiti se ostvaruje pomoću prijemnih antena sa usmerenom karakteristikom zračenja, podešenom za različite pravce, tako da su primljeni signali slabo korelisani.

4

Prostorna diversity tehnika

• Na mestu prijema dolazi do interferencije direktnog i reflektovanog talasa.

• Rezultantno polje namestu prijema:

d

1R 1R′0R

0R′

1h 22h21h

dhhRR

dhhRR

221012

211011

2

2

=′−′=Δ

=−=Δ izbor kvalitetnijegsignala

( )( )01R ;

2sin2

10

REE

eeEEEE

d

jRjdRd

−==

−⋅=+= −

βψψ

ψβ

πλπ

λπψψ

πψ

πψ

=Δ−Δ=−

==

==

12minmax

minmin

maxmax

22

0 2 :za

2 :za

E

EE d

212λ=Δ−Δ

5



Prostorna diversity tehnika

• Na prvoj anteni

• Na drugoj anteni:

• Za proizvoljan ugao ψ,selektor bira signal većeg intenziteta.– U datom primeru signal

to je signal E2.

111

1

2,

2sin2 Δ==

λπψψ

dEE

2cos2

2sin2

2sin2

1

12

22

ψ

πψ

ψ

d

d

d

E

EE

EE

=

+=

==

1ψ

E

opseg vrednosti E

•

•

1E2E

ψ π π2 π3 π4 π5 π6

6

Prostorna diversity tehnika• Visine prijemnih antena

h21 i h22 se biraju tako da je:

• Sa antene se signal vodi na ‚‚selektor”- element koji bira signal većeg intenziteta.

( )

( )1

21222

21221

12

4

2

22

hdhhh

hhdh

λ

λ

λ

=−=Δ

=−

=Δ−ΔTx

Rx2

Rx1

S

1f

1f

S je selektor(prebacivač)

7



Frekvencijska diversity tehnika• Koristi se jedna antena za koju

važi

• Sada postoji razlika u frekvenciji, odnosno u talasnoj dužini EM talasa, pa će zato i parametar βbiti različit.

• Obično se zadaju visina predajne antene h1, razdaljina d i λ1, λ2 (f1, f2), a iz prethodne relacije se određuje potrebna visina prijemne antene h2.

dhhRR 21

01

2=−=Δ

Tx1

Tx2

C1f

2f

Rx1

Rx2

SC

πλλ

πψψ

λπβψ

λπβψ

=

−Δ=−

Δ=Δ=

Δ=Δ=

2112

222

111

112

2

2

2121 4

11

hhd=−

λλ

8

Kombinovani prostorno-frekvencijski diversity

Tx1

Tx2 •

•1f

2f

Rx1

Rx2

C

Rx1

Rx2

C

S

9



MULTIPLEKS/VIŠESTRUKI PRISTUPRADIO-PRENOS

10

Razlike između multipleksa i višestrukog pristupa

• Multipleksiranje i višestruki pristup odnose se na deljenje fiksnog komunikacionog resursa. Ipak, postoji razlika između ova dva pojma.

• Kod multipleksiranja, zahtevi korisnika za korišćenje komunikacionog resursa su uglavnom fiksni ili vrlo sporo promenljivi. Dodela komunikacionog resursa je apriorna i vrši se lokalno na predajnoj strani (primer multipleksne telefonije kablovima ili PP vezama).

• Kod višestrukog pristupakoristi se daljinska (udaljena) deoba komunikacionog resursa, kao što je slučaj sa komunikacionim satelitima.

11



Vrste višestrukog pristupa• Mogući načini realizacije višestrukog

pristupa su:1) Frekvencijsko multipleksiranje (FD) FDM/FDMA;Dodeljuju se određeni frekvencijski podopsezi.2) Vremensko multipleksiranje (TD) TDM/TDMA;Dodela fiksnih vremenskih slotova (unapred definisanih), ili u nekim slučajevima korisnik može pristupiti resursu u proizvoljnom-slučajnom procesu.

3) Kodni multipleks (CD) CDM/CDMA;Dodeljuju se specifirane ortogonalne kodne kombinacije, pri čemu se koristi ceo frekvencijski opseg.4) Prostorni multipleks (SD) SDMA;Koriste se “Spot Beam” antene sa veoma uskim dijagramom zračenja, pomoću kojih je različitom orjentacijom antene (ugla antene) moguće razdvojiti različite radio-signale. Koristi se isti frekvencijski opseg.5) Polarizacijski multipleks (PD) PDMA;Koriste se ortogonalne polarizacije za razdvajanje signala, uz korišćenje zajedničkog frekvencijskog opsega.

12

Raspodela frekvencijskih resursa• Prvobitna telefonija - par

vodova se koristi za prenos jednog govornog signala u međugradskim vezama.

• FDM/FDMA

• Osnovna prednost FDMA je:- jednostavnost realizacije,- nije potrebna sinhronizacija vremena, jer je svaki kanal nezavisan od ostalih kanala.

prvobitna telefonija

zaštitniopseg

0f

1f

3f

5f

f

t

13



Primena FDM/FDMA u sateletskim komunikacijama

• Većina komunikacionih satelita su geostacionarni ili geosinhroni. Oblast pokrivanja je veliki i iznosi 1/3 Zemljine površine.

• Većina transpondera su neregenerativni, što znači da se primljeni signal sa Zemlje pojača, frekvencijski transponduje i ponovo emituje signal ka Zemlji (up-link, down-link).Up-link ÷ Zemlja → Satelit ;Down-link ÷ Satelit →Zemlja.

• C bend: 6GHz up-link, 4GHz down-link.

• Svaki satelit koristi opseg širine 500MHz (na osnovu međunarodnog dogovora). Tipično je da satelit ima 12 transpondera, od kojih svaki koristi opseg širine 36M.

14

Primena FDM/FDMA u sateletskim komunikacijama

• Svaki transponder radi na principu FDM/FM/FDMA.1) FDM mod rada:Na primer, svaki govorni signal nominalne širine spektra od 4KHz se multipleksira i na taj način se formira multipleksni kompozitni signal (AM-1BO).2) FM mod:Multipleksni signal se frekvencijski moduliše šalje satelitu, odnosno transponderu.

3) FDMA mod:Podopsezi transpondera, ukupne širine 36MHz, mogu se dodeliti različitim korisnicima. Jedan korisnik pristupa transponderu u frekvencijskom podopsegu koji mu je dodeljen, što znači po šemi ili planu FDMA.

15



Raspodela vremenskih resursa• Koristi se ceo frekvencijski

opseg, ali se deli vremenski resurs (dodeljuju se vremenski slotovi).

• Vreme je segmentirano u vremenske ramove, a svaki ram u manje vremenske celine -slotove, koji se pridružuju svakom korisniku.

• Ramovi se periodično ponavljaju, tako da se i fiksno dodeljeni slotovi periodično pojavljuju u okviru rama jedanput ili više puta.

t

f

1 slottime 2 slottime 3slottime

zaštitni period vremena

16

Raspodela vremenskih resursa• Svaka zemaljska stanica

emituje signale (podatke) u paketima u dodeljenim vremenskim slotovima. U transponderu, ovi signali se retransmituju ka Zemlji zajedno sa signalima (paketa podataka) drugih korisnika.

• Prijemna stanica detektuje odgovarajući signal, izvrši njegovo demultipleksiranje i prosleđuje pojedine signale korisnicima.

17



TDM/TDMA fiksne strukture• Vremenski slotovi u

okviru rama fiksno se dodeljuju određenim korisnicima.

• Ovakva struktura je: – veoma efikasna kada su

zahtevi korisnika (izvori podataka) predvidivi i kada je saobraćaj intenzivan.

– nije ekonomična u slučaju saobraćaja koji je intenzivan u kratkom vremenskom periodu.

1S

2S

MS

1S

2S

MS

VRK kanal VRK

multipleksiranje demultipleksiranje

1 ... i .... M2 1 ......

P

2 M

jedan slot

preambula podaci

k - ram k+1 - ram

t

18

Efiksanost prenosa: iskorišćenost resursa

• Fiksni TDM/TDMA

• Paketski prenos

A

C

B

D

t

t

t

t

A1 A2

B1 B3

C2 C3

D1 D2 D3

1 2 3 slotoviA1 B1 D1 A2 C2 D2 B3 C3 D3

t

← neiskorišćeni slotovi

A1 B1 D1 A2 C2 D2 B3 C3 D3t

← slobodni slotovi

19



Raspodela kodnih resursa: CDM/CDMA

• CDMA predstavlja jednu od primena tehnike prenosa signala u proširenom spektru:– frekvencijsko skakanje

(FH – Freq. Hopping),– direktna sekvenca

(DS-Direct Sequence).

• Upotreba frekvencijskog skakanja može se interpretirati kao hibridna FDMA i TDMA tehnika

t

f

1

2

3

2

1

3

1

2

3

opseg 1

opseg 3

opseg 2

slot 1 slot 2 slot 3

20

Raspodela kodnih resursa: DS-CDMA

• Svaki korisnik raspolaže pseudosličajnomsekvancom, odnosno PN-kodom.

• Kodovi različitih korisnika su ortogonalni.

• Pojednostavljena šema pretpostavlja da su pojedini signali u međusobnom sinhronizmu. To u realnim sistemima nije slučaj.

• Osnovna prednost CDMA u odnosu na TDMA je u činjenici da ne mora postojati sinhronizacija između grupa korisnika, već samo između predajnika i prijemnika u okviru iste grupe.

21



Raspodela prostornih resursa: SDMA

• SDMA (Space Division Multiple Access) -prostorni multipleks.

• Koristi se dualna antena prijemnika (dual beam antenna) za prijem signala istovremeno iz različitih regiona Zemlje.

• Frekvencijski opseg je zajednički.

22

Raspodela polarizacionih resursa: PDMA

• PDMA (Polarization Division Multiple Access) - polarizacijski multipleks.

• Postoji i kombinacija prostornog i polarizacijskog multipleksa.

V - polarizacijaH - polarizacija

23



Trunking (eng.)

• Tranking označava metod u kojem korisnici za dele zajedničke resurse za pristup sistemu.

• Dodeljivanje resursa se vrši na zahtev: nema apriorne raspodele.

• Trunked radio systems (TRS) obezbeđuju veću efikasnost po cenu veće kompleksnosti upravljanja sistemom:– Potreban je jedan ili više

namenskih „kontrolnih“ kanala.

24

orimk radio prenos

Documents