chapter 02 wireless transmissionpioneer.netserv.chula.ac.th/~achatcha/2301466/02.pdf · 2019. 11....

58
Chapter 02 – Wireless Transmission

Upload: others

Post on 27-Aug-2020

0 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: Chapter 02 Wireless Transmissionpioneer.netserv.chula.ac.th/~achatcha/2301466/02.pdf · 2019. 11. 29. · •Interference length เครื่องรับหาสัญญาณไม่เจอแล้ว

Chapter 02 – Wireless Transmission

Page 2: Chapter 02 Wireless Transmissionpioneer.netserv.chula.ac.th/~achatcha/2301466/02.pdf · 2019. 11. 29. · •Interference length เครื่องรับหาสัญญาณไม่เจอแล้ว

Frequency Spectrum

ปัญหาหลกัของ wireless ท่ีต่างจาก wired คือ การรบกวน (interference) ท าใหเ้กิดtransmission error

V = VeryU = UltraS = SuperE = Extreme

L = LowM = MediumH = High

Page 3: Chapter 02 Wireless Transmissionpioneer.netserv.chula.ac.th/~achatcha/2301466/02.pdf · 2019. 11. 29. · •Interference length เครื่องรับหาสัญญาณไม่เจอแล้ว

Frequencies for Radio Transmission

• ความถ่ีอยูใ่นช่วง 300 Hz – 300 THz• ความยาวคลื่น = ความเรว็แสง / ความถ่ี ความเรว็แสงมีคา่ประมาณ 3x108 m/s ในสญุญากาศ• Wired transmission

• Twisted pair copper wires: several hundred kHz, some km• Coaxial cable: several hundred MHz, some 100 m• Fiber optics: several hundred THz

• Radio (wireless) transmission• Very low frequency (VLF) • Low frequency (LF) ใชใ้นเรอืด าน า้ คลื่นเดินทางผา่นน า้และไปตามพืน้ผิวโลกได ้ใชใ้นสถานีวิทยบุางสถานี

• Medium frequency (MF) และ High frequency (HF)

• Amplitude modulation (AM) 520 – 1605.5 kHz• Short wave (SW) 5.9 – 26.1 MHz • Frequency modulation (FM) 87.5 – 108 MHz

Page 4: Chapter 02 Wireless Transmissionpioneer.netserv.chula.ac.th/~achatcha/2301466/02.pdf · 2019. 11. 29. · •Interference length เครื่องรับหาสัญญาณไม่เจอแล้ว

Frequencies for Radio Transmission

• Low frequency (LF) ใชใ้นสถานีวิทย ุAM• High frequency (HF) ใชใ้นสถานีวิทย ุFM• เสน้แบง่ความถ่ีอาจจะแตกตา่งกนัไปตามกฎหมายในแตล่ะประเทศ (หา้มน าอปุกรณบ์างอยา่งไปใชข้า้มประเทศ)• Transmission power อาจสงูถงึ 500 kW (มือถือใช ้1 W - อพัโหลดไมด่ี)• VHF (174 – 230 MHz), UHF (470 – 790 MHz) ใชถ้่ายทอดสญัญาณ analog TV• 223 – 230 MHz และ 1452 – 1472 MHz ใชใ้น digital audio broadcasting (DAB)• 470 – 862 MHz ใชใ้น digital TV (แทนที่ analog TV)• 450 – 456 MHz ใชใ้นโทรศพัทม์ือถือแบบ analog• 890 – 960 MHz, 1710–1880 MHz ใชใ้นโทรศพัทม์ือถือแบบ digital GSM

• 1880 – 1900 MHz, Digital enhanced cordless telephone (DECT)• 1900 – 1980 MHz, 2020 – 2025 MHz, 2110 – 2190 MHz, 3G cellular

systems – Universal Mobile Telecommunications System (UMTS) standard

Page 5: Chapter 02 Wireless Transmissionpioneer.netserv.chula.ac.th/~achatcha/2301466/02.pdf · 2019. 11. 29. · •Interference length เครื่องรับหาสัญญาณไม่เจอแล้ว

Frequencies for Radio Transmission

• VHF โดยเฉพาะ UHF ใชเ้สาอากาศ (antennas) เล็ก ๆ ได ้จงึเหมาะกบัโทรศพัทม์ือถือ• Super high frequency (SHF) ใชส้ าหรบั directed microwave links (2 – 40 GHz) และ fixed satellite services• C-band (4 และ 6 GHz), • Ku-band (11 และ 14 GHz)• Ka-band (19 และ 29 GHz)

• Extremely high frequency (EHF) พบในบางระบบเทา่นัน้• Infrared (IR) ใชส้ง่ขอ้มลูแบบ directed links เช่น ระหวา่งอาคาร• Visible light มนษุยรู์จ้กัใชค้วามถ่ีในยา่นนีม้านานแลว้ เกิดการรบกวนสงู ตา (eyes) คือ อปุกรณร์บั

สญัญาณ (receiver)• จะเห็นวา่ยิ่งความถ่ีสงูมาก การรบกวนก็จะยิ่งมากขึน้ตามล าดบั ท าใหใ้ชส้ง่ขอ้มลูเป็นระยะทางไกลมากไมไ่ด้ แต่

ถา้ใชค้วามถ่ีสงูจะสง่ขอ้มลูไดม้ากกวา่ เช่น fiber optics แตต่อ้งสง่ในสาย เพื่อปอ้งกนัการรบกวน

Page 6: Chapter 02 Wireless Transmissionpioneer.netserv.chula.ac.th/~achatcha/2301466/02.pdf · 2019. 11. 29. · •Interference length เครื่องรับหาสัญญาณไม่เจอแล้ว

Frequencies for Radio Transmission

• รฐับาลจะเป็นผูจ้ดัสรรความถ่ี เพื่อไมใ่หเ้กิดการรบกวน (interference) เช่น German regulation ครอบคลมุ 9 kHz – 275 GHz (ความถ่ีต ่าเป็นเสียงพดูของมนษุย ์ความถ่ีสงูเป็นแสงที่ตามองเห็น)

กสทช. เป็นองคก์รอิสระ ท่ีรฐัธรรมนูญฯ พ.ศ. 2550 ก าหนดใหม้าท าหนา้ท่ีในการจัดสรรคล่ืนความถ่ี และก ากับดูแล วิทยุ -โทรทัศน ์และโทรคมนาคม ใหเ้กิดการปฏิรูปส่ือ คือเร่งกระจายความเป็นเจ้าของคล่ืนความถ่ีจากท่ีหน่วยงานภาครฐัเท่านั้นท่ีถือครอ ง ใหไ้ปสู่มือของผูป้ระกอบการและประชาชนท่ีหลากหลาย โดยหน่วยงานของรฐัท่ีเป็นเจา้ของเดิม ก็ยังไดค้งถือครองคล่ืนบางส่วนตามความจ า เป็นและเหมาะสม รวมทัง้ท างานดา้นการพฒันาคณุภาพและระบบการก ากบัดแูลกนัเองของผูป้ระกอบกิจการ

Page 7: Chapter 02 Wireless Transmissionpioneer.netserv.chula.ac.th/~achatcha/2301466/02.pdf · 2019. 11. 29. · •Interference length เครื่องรับหาสัญญาณไม่เจอแล้ว

Regulations

• The International Telecommunications Union (ITU)ตัง้อยูท่ี่กรุงเจนีวา ประเทศสวิตเซอรแ์ลนด์

• ITU เป็น sub-organization ของ UN ดแูลเรื่อง standardization ของทัง้ wired และ wireless

• Region 1:Europe, the Middle East, countries of the former Soviet Union,and Africa

• Region 2:Greenland, North and South America

• Region 3:Far East, Australia, and New Zealand

• Harmonization ระหวา่งแตล่ะประเทศ จะทวีความส าคญั เมื่อใชด้าวเทียมแบบใหม่low earth-orbiting satellites

Page 8: Chapter 02 Wireless Transmissionpioneer.netserv.chula.ac.th/~achatcha/2301466/02.pdf · 2019. 11. 29. · •Interference length เครื่องรับหาสัญญาณไม่เจอแล้ว
Page 9: Chapter 02 Wireless Transmissionpioneer.netserv.chula.ac.th/~achatcha/2301466/02.pdf · 2019. 11. 29. · •Interference length เครื่องรับหาสัญญาณไม่เจอแล้ว
Page 10: Chapter 02 Wireless Transmissionpioneer.netserv.chula.ac.th/~achatcha/2301466/02.pdf · 2019. 11. 29. · •Interference length เครื่องรับหาสัญญาณไม่เจอแล้ว

Signals สอนแล้วใน Data Comm I

เสน้ประคือ phase shift ไป 270 องศา

Page 11: Chapter 02 Wireless Transmissionpioneer.netserv.chula.ac.th/~achatcha/2301466/02.pdf · 2019. 11. 29. · •Interference length เครื่องรับหาสัญญาณไม่เจอแล้ว
Page 12: Chapter 02 Wireless Transmissionpioneer.netserv.chula.ac.th/~achatcha/2301466/02.pdf · 2019. 11. 29. · •Interference length เครื่องรับหาสัญญาณไม่เจอแล้ว

Antennas

Isotropic radiator (มีแตใ่นทฤษฎี)

Simple attennas (left: Marconi antenna, right: Hertzian dipole) ความยาวดทีีสุ่ดคือ 𝜆/2

มือถือปกติก็ใชเ้สาอากาศยาวประมาณ 10 cm

Page 13: Chapter 02 Wireless Transmissionpioneer.netserv.chula.ac.th/~achatcha/2301466/02.pdf · 2019. 11. 29. · •Interference length เครื่องรับหาสัญญาณไม่เจอแล้ว

Omni-directional radiation pattern ของ 𝜆/2 dipole antennaRadiation Patterns

บรเิวณท่ีสญัญาณแรงที่สดุจะอยูแ่ถวๆ ขอบนอก

Page 14: Chapter 02 Wireless Transmissionpioneer.netserv.chula.ac.th/~achatcha/2301466/02.pdf · 2019. 11. 29. · •Interference length เครื่องรับหาสัญญาณไม่เจอแล้ว

Directional Antennas

Page 15: Chapter 02 Wireless Transmissionpioneer.netserv.chula.ac.th/~achatcha/2301466/02.pdf · 2019. 11. 29. · •Interference length เครื่องรับหาสัญญาณไม่เจอแล้ว

Antennas

เสาอากาศของ iPhone

Page 16: Chapter 02 Wireless Transmissionpioneer.netserv.chula.ac.th/~achatcha/2301466/02.pdf · 2019. 11. 29. · •Interference length เครื่องรับหาสัญญาณไม่เจอแล้ว

Sectorized Antennas

Page 17: Chapter 02 Wireless Transmissionpioneer.netserv.chula.ac.th/~achatcha/2301466/02.pdf · 2019. 11. 29. · •Interference length เครื่องรับหาสัญญาณไม่เจอแล้ว

Signal Propagation

• Transmission length รบัสญัญาณได ้มี error rate ต ่าพอที่จะใชส้ื่อสารได้• Detection length เครื่องรบัตรวจจบัไดว้า่มีสญัญาณ (transmitted power > background noise)• Interference length เครื่องรบัหาสญัญาณไม่เจอแลว้ แตส่ญัญาณนีไ้ปรบกวนสญัญาณอื่นๆ ได้

Page 18: Chapter 02 Wireless Transmissionpioneer.netserv.chula.ac.th/~achatcha/2301466/02.pdf · 2019. 11. 29. · •Interference length เครื่องรับหาสัญญาณไม่เจอแล้ว

Path loss of radio signals

Line of sight (LOS) คือ เสน้ตรงระหว่าง sender และ receiver

Free space loss ต่อใหไ้ม่มีสิ่งกีดขวาง ในสภาพสญุญากาศ (vacuum) สญัญาณก็จะอ่อนลง Received power 𝑃𝑟 แปรผนัตรงตาม 1/𝑑2 (หรอืแปรผกผนักบัระยะทางก าลงัสอง) เน่ืองจากคล่ืนเดินทางออกจากแหล่งก าเนิด

ดว้ยความเรว็แสงและกระจายออกไปทกุทิศทางเป็นรูป sphere ดว้ยพลงังานปรมิาณคงท่ี แต่พืน้ผิวของ sphere คือ 4π𝑑2

นอกจากนี ้received power ยงัแปรตาม wave length, gain of receiver (gain เทียบกับ isotropic

antenna), transmitter antennas หรอืคณุภาพของเสาอากาศท่ีใชร้บัและส่ง ในสถานการณจ์รงิ (ไม่ใช่สญุญากาศ) มี air, rain, snow, fog, dust particles, smog (fog + smoke) จะใหเ้กิด

path loss หรอื attenuation มากกว่าปกติ น า้ฝนดดูซบัพลงังานคล่ืนไดดี้ (หลกัการเดียวกบัเตา microwave)

พฤติกรรมของคลื่นขึน้อยู่กบัความถ่ีo Ground wave (<2 MHz) คลื่นเดินทางไปตามพืน้ผิวโลก ใชก้บัวิทย ุAM และเรอืด าน า้o Sky wave (2 - 30 MHz) สะทอ้นบรรยากาศชัน้ ionosphere ใชก้บั international broadcasting และวิทยุ

สมคัรเล่น (amateur radio)

o Line-of-sight (>30 MHz) ใชก้บัโทรศพัทมื์อถือ ดาวเทียม คล่ืนเดินทางผ่าน straight line of sight ได ้ไม่สะทอ้นชัน้บรรยากาศ (ใชส่ื้อสารระหว่างพืน้กบัดาวเทียม) แต่หกัเห (refract) ได้

HeyPhone 87 kHzส ารวจถ า้ใตน้ า้

Page 19: Chapter 02 Wireless Transmissionpioneer.netserv.chula.ac.th/~achatcha/2301466/02.pdf · 2019. 11. 29. · •Interference length เครื่องรับหาสัญญาณไม่เจอแล้ว

Additional signal propagation effects Blocking (shadowing) Reflection ช่วยใหส่ื้อสารกนัไดโ้ดยไม่ตอ้งมี line of sight (LOS) สญัญาณจะอ่อนลง เน่ืองจากวสัดดุดูซบัพลงังานคล่ืนไป Refraction เม่ือคลื่นเดินทางผ่านตวักลางท่ีหนาแน่นกว่า LOS จะเอียงเขา้หาตวักลางนัน้ (ออ้มสิ่งกีดขวางได)้

ในกรณีท่ีสิ่งกีดขวางมีขนาดใกลเ้คียงกบัความยาวคล่ืน จะเกิด scattering สญัญาณท่ีกระจายออกไปจะอ่อนก าลงัลง

Diffraction คลา้ยกบั scattering มาก (เกิดกบัสิ่งกีดขวางขนาดใหญ่?)

Page 20: Chapter 02 Wireless Transmissionpioneer.netserv.chula.ac.th/~achatcha/2301466/02.pdf · 2019. 11. 29. · •Interference length เครื่องรับหาสัญญาณไม่เจอแล้ว

Multi-path propagation

เกิดจากการท่ีคลื่นเดินทางมาถึงผูร้บัไดห้ลายทาง (มีทางอ่ืนๆ นอกจาก LOS) ท าใหเ้กิด delay spread

Delay spread ในเมืองมีค่าประมาณ 3 - 12 𝜇s

Bandwidth ถกูจ ากดัดว้ย intersymbol interference (ISI) delay spread จะท าใหแ้ต่ละ symbol รบกวนซื่งกนัและกนั (1 impulse = 1 symbol) ถา้รู ้channel characteristics (pattern ของ delay spread) จะช่วยให้เครื่องรบัอ่านขอ้มลูไดง้่าย โดยปกติแลว้เครื่องส่งจะส่ง training sequence มาก่อน เพ่ือใชโ้ปรแกรมตวั equalizer

Equalizer จะท างานยากขึน้ ถา้ผูใ้ชง้านเคล่ือนท่ี เน่ืองจาก channel characteristics เปล่ียนเรว็เกินไป equalizer ท างานไม่ทนั

การเคล่ือนท่ีของผูร้บัหรือผูส้่งท าใหเ้กิด Doppler shift และท าใหเ้กิด random frequency shift แต่ตอ้งเคล่ือนท่ีเรว็มาก ๆ เช่น ดาวเทียม โดยปกติปัจจยัท่ีจ ากดั bandwidth คือ multi-path propagation, intersymbol interference,

varing channel characteristics ท่ีเกิดจากการเคล่ือนท่ีของผูส้่งและผูร้บั

Page 21: Chapter 02 Wireless Transmissionpioneer.netserv.chula.ac.th/~achatcha/2301466/02.pdf · 2019. 11. 29. · •Interference length เครื่องรับหาสัญญาณไม่เจอแล้ว

LOS มาถึงก่อนMP มาทีหลงั สญัญาณอ่อน

Page 22: Chapter 02 Wireless Transmissionpioneer.netserv.chula.ac.th/~achatcha/2301466/02.pdf · 2019. 11. 29. · •Interference length เครื่องรับหาสัญญาณไม่เจอแล้ว

Intersymbol Interference (ISI)

Path Aมาถงึก่อน

Page 23: Chapter 02 Wireless Transmissionpioneer.netserv.chula.ac.th/~achatcha/2301466/02.pdf · 2019. 11. 29. · •Interference length เครื่องรับหาสัญญาณไม่เจอแล้ว

MultiplexingMultiplexing คือการที่ผูใ้ชห้ลายๆ คนแชรต์วักลาง (medium) เดียวกนั โดยไมร่บกวนกนั

ใชต้วักลางคือ “อากาศ” รว่มกนั

เมื่อมีคนอยากคยุกนัหลายคู่จะ multiplex อยา่งไร?

Multiplexing ถกูพฒันาขึน้เพื่อตอบสนองจ านวนผูใ้ชโ้ทรศพัทม์ือถือที่เพิ่มขึน้อยา่งรวดเรว็

Page 24: Chapter 02 Wireless Transmissionpioneer.netserv.chula.ac.th/~achatcha/2301466/02.pdf · 2019. 11. 29. · •Interference length เครื่องรับหาสัญญาณไม่เจอแล้ว

Space Division Multiplexing

เหมือนขับรถคนละเลน เลนใครเลนมัน หรือระบบโทรศัพท ์analog แบบเก่าท่ีใชส้าย ในแต่ละวงกลมคือ interference

range ท่ีว่างคือ guard space ในแต่ละวงมีแกน code

(c), time (t), frequency (f) ไม่ว่าจะ multiplexing

ดว้ยอะไรก็ควรมี guard space เสมอ

ตวัอย่างของ SDM คือสถานีวิทยุในแต่ละประเทศใชค้ล่ืนความถ่ีเดียวกนัได ้แต่ SDM มีขอ้เสียท่ีผูส้่งแต่ละคนตอ้งไม่อยู่ในวงกลม (channel) เดียวกนั ถา้มีผูส้่งหลายคนใน channel เดียวกนัก็ตอ้ง multiplex ต่อดว้ย code (c) หรือ time (t) หรือfrequency (f)

1 channel = 1 คู่สนทนา

Page 25: Chapter 02 Wireless Transmissionpioneer.netserv.chula.ac.th/~achatcha/2301466/02.pdf · 2019. 11. 29. · •Interference length เครื่องรับหาสัญญาณไม่เจอแล้ว

Frequency Division Multiplexing (FDM)

ใชก้บัสถานีวิทยท่ีุแบ่งความถ่ีกนัชดัเจน ตอ้งมี guard space เพ่ือป้องกนั adjacent channel interference แต่วิธีนีไ้ม่เหมาะกับโทรศัพทมื์อถือท่ีมีผูใ้ชจ้ านวนมาก และแต่ละครัง้ใช้ไม่นาน (สถานีวิทยมีุจ านวนนอ้ย และ broadcast 24 ชม. ต่อวนั) ถา้มือถือ 1

เครื่องยดึ 1 ความถ่ีไปเลย จะมีย่านความถ่ีไม่พอ

GSM ก็ใช ้FDM แต่ allocate ความถ่ีให ้mobile station

ชั่วคราว เม่ือใชเ้สรจ็แลว้ (วางสาย) ก็ยดึคืน

Page 26: Chapter 02 Wireless Transmissionpioneer.netserv.chula.ac.th/~achatcha/2301466/02.pdf · 2019. 11. 29. · •Interference length เครื่องรับหาสัญญาณไม่เจอแล้ว

Time Division Multiplexing (TDM)แบง่แกนเวลาเป็นช่วง ๆ เพื่อผลดักนัใช ้(เหมือนผลดักนัพดูทีละคน ใหพ้ดูคนละ 1 นาที)

แลว้ท าไมเรายงัไดย้ินเสียงคู่สนทนาต่อเน่ือง ???

Page 27: Chapter 02 Wireless Transmissionpioneer.netserv.chula.ac.th/~achatcha/2301466/02.pdf · 2019. 11. 29. · •Interference length เครื่องรับหาสัญญาณไม่เจอแล้ว

Standard GSM ใช ้FDM + TDM เพื่อสง่ขอ้มลูระหวา่ง mobile phone และ base station (สถานีภาคพืน้ดิน)

จ านวน channels เพิ่มขึน้จาก 6 เป็น 36จากการท า multiplexing แบบผสม

Page 28: Chapter 02 Wireless Transmissionpioneer.netserv.chula.ac.th/~achatcha/2301466/02.pdf · 2019. 11. 29. · •Interference length เครื่องรับหาสัญญาณไม่เจอแล้ว

Coding Division Multiplexing (CDM)

ตวัอย่างเช่นในงาน party ท่ีแขกทุกคนใชค้วามถ่ีเดียวกันคือ 300 – 6,000 Hz (เสียงพดู) ในสถานท่ีและเวลาเดียวกนั แต่ใชภ้าษาต่างกัน เช่น ภาษาไทย ภาษาอังกฤษ ภาษาจีน ภาษารสัเซีย ฯลฯ ถึงแมจ้ะรบกวนกันบา้ง แต่ก็ยงัพอฟังเขา้ใจ แต่ถา้ทุกคนพดูภาษาเดียวกนัหมดจะรบกวนกนัจนส่ือสารไม่ไดเ้ลย

CDM ป้องกนั interference (ออกแบบ code ใหห้่างๆ กัน ถา้ใชค้วามถ่ี fixed ท าไม่ได)้ และ tapping (ไม่รู ้code) ไดด้ี ขอ้เสียคือตัวรบัสญัญาณซบัซอ้นมาก power

control ส าคญัมากส าหรบั CDM เพราะถา้ทกุคนอยู่ใกล้ๆ กนัแลว้ตะโกนเสียงดงั ต่อใหใ้ชภ้าษาต่างกนั (code ต่างกนั) ก็ฟังไม่รูเ้รื่อง เครื่องรบัส่งในระบบ CDM จะตอ้งปรบัก าลังส่ง (power) ใหพ้อเหมาะอยู่ตลอดเวลา

ถา้ผสม f และ t ดว้ยจะได ้216 channels

Page 29: Chapter 02 Wireless Transmissionpioneer.netserv.chula.ac.th/~achatcha/2301466/02.pdf · 2019. 11. 29. · •Interference length เครื่องรับหาสัญญาณไม่เจอแล้ว

สรุป

Multiplexing มี 4 วิธีคือ• Space• Frequency• Time• Code

Page 30: Chapter 02 Wireless Transmissionpioneer.netserv.chula.ac.th/~achatcha/2301466/02.pdf · 2019. 11. 29. · •Interference length เครื่องรับหาสัญญาณไม่เจอแล้ว

ModulationModulation คือการใส่ขอ้มลู analog หรอื digital ลงไปบนพาหะ (คลื่น) เพ่ือใหม้นัน าขอ้มลูไป ถา้ส่งคล่ืนเปล่าๆ ก็ไม่มีขอ้มลู Digital modulation ใชเ้ม่ือตอ้งการส่งขอ้มลูแบบ digital เช่น แปลง 1 Mbit/s bit-stream เป็น “baseband

signal” 1 MHz

Amplitude shift keying (ASK)

Frequency shift keying (FSK)

Phase shift keying (PSK) Analog modulation ใชแ้ปลงความถ่ีของ baseband signal ใหเ้ป็นความถ่ีท่ีจะใชส้่งขอ้มลู เหตผุลท่ีตอ้งแปลงความถ่ีคือ

1) ตอ้งใชค้วามถ่ีสงู เพ่ือให ้antenna มีขนาดเล็ก 2) FDM ใชห้ลายความถ่ี 3) medium characteristics ยา้ยไปใช ้ความถ่ีอ่ืน (ความยาวคล่ืนอ่ืน) เพ่ือเล่ียง path loss, obstacles, reflection, scattering, diffraction การรบกวนเหล่านีแ้ปรตามความยาวคล่ืน Amplitude modulation (AM)

Frequency modulation (FM)

Page 31: Chapter 02 Wireless Transmissionpioneer.netserv.chula.ac.th/~achatcha/2301466/02.pdf · 2019. 11. 29. · •Interference length เครื่องรับหาสัญญาณไม่เจอแล้ว

ท า digital modulation มาแลว้

Page 32: Chapter 02 Wireless Transmissionpioneer.netserv.chula.ac.th/~achatcha/2301466/02.pdf · 2019. 11. 29. · •Interference length เครื่องรับหาสัญญาณไม่เจอแล้ว

สงัเกตว่าตอ้งท า digital modulation ก่อน แลว้ค่อยท า analog modulation

Page 33: Chapter 02 Wireless Transmissionpioneer.netserv.chula.ac.th/~achatcha/2301466/02.pdf · 2019. 11. 29. · •Interference length เครื่องรับหาสัญญาณไม่เจอแล้ว

Amplitude Shift Keying (ASK)

ขอ้เสียคือถกูรบกวนไดง้่ายจาก multi-path propagation, noise, path loss(ปัญหาของ wireless ไมพ่บใน wired)

Page 34: Chapter 02 Wireless Transmissionpioneer.netserv.chula.ac.th/~achatcha/2301466/02.pdf · 2019. 11. 29. · •Interference length เครื่องรับหาสัญญาณไม่เจอแล้ว

Frequency Shift Keying (FSK)

แบบท่ีง่ายท่ีสดุคือ Binary FSK ใช้แค่ 2 ความถ่ีแทนบิตขอ้มลู 0 และ 1

ถา้เพ่ิม bit rate (1 symbol ใชเ้วลานอ้ยลง)จะเกิด sudden phase shift

Page 35: Chapter 02 Wireless Transmissionpioneer.netserv.chula.ac.th/~achatcha/2301466/02.pdf · 2019. 11. 29. · •Interference length เครื่องรับหาสัญญาณไม่เจอแล้ว

Phase Shift Keying (PSK)

เมื่อ data bit เปลี่ยนก็ shift phase ไป 180 (π) ในรูปเรยีกวา่ Binary PSK (BPSK)

Shift π Shift π

Page 36: Chapter 02 Wireless Transmissionpioneer.netserv.chula.ac.th/~achatcha/2301466/02.pdf · 2019. 11. 29. · •Interference length เครื่องรับหาสัญญาณไม่เจอแล้ว

Advanced Frequency Shift Keying (AFSK)

Avoid sudden phase shiftsได ้data rate มากกวา่ FSK (ใช ้symbol duration สัน้ ๆ ได)้

Odd Even Odd Even … …

Page 37: Chapter 02 Wireless Transmissionpioneer.netserv.chula.ac.th/~achatcha/2301466/02.pdf · 2019. 11. 29. · •Interference length เครื่องรับหาสัญญาณไม่เจอแล้ว

Advanced Phase Shift Keying (APSK)Quadrature/quaternary PSK (QPSK) เขา้รหสัทีละ 2 bits (เพิ่ม bit rate ได ้2 เท่าเทียบกบั PSK)

Data bits = 0, 0 phase shift 225 เทียบกบั reference signal

Data bits = 1, 0 phase shift 135 เทียบกบั reference signal

Data bits = 0, 1 phase shift 315 เทียบกบั reference signal

Data bits = 1, 1 phase shift 45 เทียบกบั reference signal

ปัญหาของ QPSK อยู่ท่ีการสรา้ง reference signal ท่ีเครื่องรบั เครื่องส่งและเครื่องรบัอาจจะตอ้ง synchronize กนับ่อยๆ โดยใช ้special synchronization pattern หรอื pilot frequency เพ่ืออา้งอิง

Page 38: Chapter 02 Wireless Transmissionpioneer.netserv.chula.ac.th/~achatcha/2301466/02.pdf · 2019. 11. 29. · •Interference length เครื่องรับหาสัญญาณไม่เจอแล้ว

เพื่อเลี่ยงการใช ้reference signal ใช ้Differential QPSK วิธีนี ้phase shift จะ relative กบั phase ของบิตก่อนหนา้

180 90 2700

Relative Phase Shift

Page 39: Chapter 02 Wireless Transmissionpioneer.netserv.chula.ac.th/~achatcha/2301466/02.pdf · 2019. 11. 29. · •Interference length เครื่องรับหาสัญญาณไม่เจอแล้ว

16 Quadrature Amplitude Modulation (16-QAM)PSK อาจจะเขา้รหสัทีละ 2, 3, หรือ 4 บิตก็ได ้และใช ้PSK รว่มกับ ASK ได ้ในรูปซา้ยคือ 16 Quadrature Amplitude

Modulation (16-QAM) ส าหรบั standard 9,600 bit/s modems ใช ้3 amplitudes และ 12 angles รูปขวาคือ 64-QAM เป็นมาตรฐานของดิจิตลัทีวี Digital Video Broadcasting - Terrestrial (DVB-T)

มี amplitude 3 ค่า 25%, 50%, 75%ดหูนา้ถดัไป

Page 40: Chapter 02 Wireless Transmissionpioneer.netserv.chula.ac.th/~achatcha/2301466/02.pdf · 2019. 11. 29. · •Interference length เครื่องรับหาสัญญาณไม่เจอแล้ว

Wiki

Page 41: Chapter 02 Wireless Transmissionpioneer.netserv.chula.ac.th/~achatcha/2301466/02.pdf · 2019. 11. 29. · •Interference length เครื่องรับหาสัญญาณไม่เจอแล้ว

สรุป

Analog Modulation• AM• FM

Digital Modulation แทน 0, 1 ดว้ย• Amplitude

• Frequency• Phase• Amplitude + Phase

ท า DM ก่อน ท า AM ทีหลงั

ความถ่ีท่ีเป็นพาหะ(ประมลูจากรฐั)

Page 42: Chapter 02 Wireless Transmissionpioneer.netserv.chula.ac.th/~achatcha/2301466/02.pdf · 2019. 11. 29. · •Interference length เครื่องรับหาสัญญาณไม่เจอแล้ว

Spread Spectrum

Page 43: Chapter 02 Wireless Transmissionpioneer.netserv.chula.ac.th/~achatcha/2301466/02.pdf · 2019. 11. 29. · •Interference length เครื่องรับหาสัญญาณไม่เจอแล้ว

จากรูปใช ้FDM (6 channels) เกิด narrowband interference (channel 3, 4 ไม่สามารถ reconstruct

transmitted data ได)้ การส่ือสารโดยใช ้narrowband เป็นเรื่องยาก ควรจะใช ้broadband และ users ทกุคนใช้รว่มกนั โดยไม่แบ่งความถ่ี

Broadband ในท่ีนี ้หมายถึง ใชท้กุย่านความถ่ีBroadband internet หมายถึง high-speed Internet access

User ท่ีใช ้channel นีโ้ชครา้ย

Page 44: Chapter 02 Wireless Transmissionpioneer.netserv.chula.ac.th/~achatcha/2301466/02.pdf · 2019. 11. 29. · •Interference length เครื่องรับหาสัญญาณไม่เจอแล้ว

วิ ธีแก้ปัญหาเรื่ อง narrowband interference คือใช้ spread spectrum ส่งข้อมูลออกไปโดยใช้ทุก ๆ channel

(frequency) เม่ือ channel ใดมีคุณภาพต ่าลง ก็จะไดข้อ้มูลบน channel นัน้ผิด แต่โดยรวมจะไดร้บัขอ้มลูถูกตอ้ง ในกรณีท่ีมีผู้รบัส่งขอ้มลูมากกว่า 1 คู่ ก็ตอ้งใช ้multiplexing แบบอ่ืน ๆ มาช่วย

ทกุ channel ใชท้กุความถ่ี1 channel = 1 คู่สนทนา

Page 45: Chapter 02 Wireless Transmissionpioneer.netserv.chula.ac.th/~achatcha/2301466/02.pdf · 2019. 11. 29. · •Interference length เครื่องรับหาสัญญาณไม่เจอแล้ว

Cellular Systems (2G)1 cell ต่อ 1 base station รศัมีของ cell อาจจะยาวถึงหลายรอ้ยเมตร ขึน้อยู่กบัว่า base station อยู่ในอาคารหรือท่ีโล่ง รูปรา่งของ cell ไม่เป็นกลมหรอืเป็นหกเหล่ียม แต่ขึน้อยู่กบัสภาพแวดลอ้ม สภาพอากาศ

มี base stationอยู่ตรงกลาง cell

1G ใช ้base station ตวัเดียวคลมุพืน้ท่ีทัง้เมือง ท าใหเ้ครื่องส่งตอ้งใช้พลงังานมาก

1G เป็น analog, 2G เป็น digital

Page 46: Chapter 02 Wireless Transmissionpioneer.netserv.chula.ac.th/~achatcha/2301466/02.pdf · 2019. 11. 29. · •Interference length เครื่องรับหาสัญญาณไม่เจอแล้ว

ขอ้ดีของ cellular system (ระบบอ่ืนๆ อาจจะใช ้base station แค่อนัเดียว หรอืใชด้าวเทียม เป็นตน้)

Higher capacity เม่ือใช ้space division multiplexing (SDM) ก็จะน าความถ่ีกลบัมาใชซ้ า้ได ้ความถ่ีท่ีใชไ้ดมี้นอ้ย ท าใหใ้น 1 cell มีคู่สนทนาไดจ้ ากดั ในเมืองท่ีมีคนอาศยัอยู่หนาแน่นยิ่งตอ้งเพิ่มจ านวน cell และท า cell ใหมี้ขนาดเล็ก ๆ

Less transmission power ใชพ้ลงังานในการส่งขอ้มลูนอ้ย อตัราการใชพ้ลงังาน (Watt) ไม่ใชปั้ญหาส าหรบั base

station แต่เป็นปัญหาส าหรบั mobile device

Local interference only ไม่ถกูรบกวนจาก cell ขา้ง เน่ืองจากสญัญาณมาไม่ถึง หรอืสญัญาณอ่อน Robustness อาจจะมี base station บางตวัเสีย ท างานไม่ได ้cell นัน้ก็ล่มไป แต่ระบบโดยรวมก็ยงัท างานต่อไปได้

ขอ้เสียของ cellular system Infrastructure needed ตอ้งลงทนุอปุกรณท่ี์มีราคาแพง เพ่ือสรา้ง base station และเช่ือม base station ทัง้หมด

เขา้ดว้ยกนั Handover needed ตอ้งท า handover ถา้ใชด้าวเทียมก็ไม่ตอ้งท า handover

Frequency planning ตอ้งจดัสรรความถ่ีใหด้ี ไม่ใหเ้กิด interference หรอืใหเ้กิดนอ้ยท่ีสดุ

Page 47: Chapter 02 Wireless Transmissionpioneer.netserv.chula.ac.th/~achatcha/2301466/02.pdf · 2019. 11. 29. · •Interference length เครื่องรับหาสัญญาณไม่เจอแล้ว

ใช ้sectorized antenna เพ่ือลดการรบกวน แบ่งผูใ้ชใ้น 1 cell เป็น 3 ส่วน แทนท่ีจะใช ้omni-directional antenna

อนัเดียวส าหรบัผูใ้ชท้กุคนใน 1 cell

Channel allocation schemes การจดัสรรความถ่ี Fixed channel allocation (FCA) fix ความถ่ีท่ีใชใ้นแต่ละ cell

Borrowing channel allocation (BCA) ยืมความถ่ีจาก cell อ่ืนท่ี traffic นอ้ยมาใชก่้อน ใชใ้น GSM

Dynamic channel allocation (DCA) จดัสรรความถ่ีใหแ้ต่ละ cell แบบ dynamic เปล่ียนไปเรื่อยๆ ไม่ตายตวั ใชใ้น DECT

Page 48: Chapter 02 Wireless Transmissionpioneer.netserv.chula.ac.th/~achatcha/2301466/02.pdf · 2019. 11. 29. · •Interference length เครื่องรับหาสัญญาณไม่เจอแล้ว
Page 49: Chapter 02 Wireless Transmissionpioneer.netserv.chula.ac.th/~achatcha/2301466/02.pdf · 2019. 11. 29. · •Interference length เครื่องรับหาสัญญาณไม่เจอแล้ว

ไม่นิยมใส่ attribute ใน tag แลว้ไปก าหนด property ใน style แทน

ขอ้ดี ใช ้style คมุทัง้หนา้ ไม่ตอ้งไปแกที้ละ tag

Page 50: Chapter 02 Wireless Transmissionpioneer.netserv.chula.ac.th/~achatcha/2301466/02.pdf · 2019. 11. 29. · •Interference length เครื่องรับหาสัญญาณไม่เจอแล้ว

Attribute คือ bgcolor (HTML5 ยกเลิกแลว้)Property คือ background-color

ขอ้ดี ใช ้styles.css คมุทัง้เว็บไซต์ไมต่อ้งไปแก้ html ทีละไฟล์

Page 51: Chapter 02 Wireless Transmissionpioneer.netserv.chula.ac.th/~achatcha/2301466/02.pdf · 2019. 11. 29. · •Interference length เครื่องรับหาสัญญาณไม่เจอแล้ว
Page 52: Chapter 02 Wireless Transmissionpioneer.netserv.chula.ac.th/~achatcha/2301466/02.pdf · 2019. 11. 29. · •Interference length เครื่องรับหาสัญญาณไม่เจอแล้ว
Page 53: Chapter 02 Wireless Transmissionpioneer.netserv.chula.ac.th/~achatcha/2301466/02.pdf · 2019. 11. 29. · •Interference length เครื่องรับหาสัญญาณไม่เจอแล้ว
Page 54: Chapter 02 Wireless Transmissionpioneer.netserv.chula.ac.th/~achatcha/2301466/02.pdf · 2019. 11. 29. · •Interference length เครื่องรับหาสัญญาณไม่เจอแล้ว
Page 55: Chapter 02 Wireless Transmissionpioneer.netserv.chula.ac.th/~achatcha/2301466/02.pdf · 2019. 11. 29. · •Interference length เครื่องรับหาสัญญาณไม่เจอแล้ว
Page 56: Chapter 02 Wireless Transmissionpioneer.netserv.chula.ac.th/~achatcha/2301466/02.pdf · 2019. 11. 29. · •Interference length เครื่องรับหาสัญญาณไม่เจอแล้ว
Page 57: Chapter 02 Wireless Transmissionpioneer.netserv.chula.ac.th/~achatcha/2301466/02.pdf · 2019. 11. 29. · •Interference length เครื่องรับหาสัญญาณไม่เจอแล้ว

ใช ้URL ได ้แชรม์าจากเว็บไซตอ่ื์น

Page 58: Chapter 02 Wireless Transmissionpioneer.netserv.chula.ac.th/~achatcha/2301466/02.pdf · 2019. 11. 29. · •Interference length เครื่องรับหาสัญญาณไม่เจอแล้ว

เลือกไฟล ์css แบบใดแบบหนึ่ง เพียงแบบเดียว