hy 532 Συστηματα Ασυρματων Επικοινωνιων Αποστολος...
DESCRIPTION
HY 532 Συστηματα Ασυρματων Επικοινωνιων Αποστολος Τραγανίτης Ενοτητα 2 Διαδοση Η/Μ κυματων E-mail: [email protected] Τηλ. : 0810 393553 Σημειώσεις στο : www.csd.uoc.gr/~hy 5 32. Ενοτητα 3 Διαδοση Ηλεκτρομαγνητικων (Η/Μ) κυματων. Περιληψη - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
![Page 1: HY 532 Συστηματα Ασυρματων Επικοινωνιων Αποστολος Τραγανίτης Ενοτητα 2 Διαδοση Η/Μ κυματων](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022081419/56814e64550346895dbc0352/html5/thumbnails/1.jpg)
1
HY 532 Συστηματα Ασυρματων Επικοινωνιων
Αποστολος ΤραγανίτηςΕνοτητα 2
Διαδοση Η/Μ κυματωνE-mail: [email protected]
Τηλ. : 0810 393553Σημειώσεις στο: www.csd.uoc.gr/~hy532
![Page 2: HY 532 Συστηματα Ασυρματων Επικοινωνιων Αποστολος Τραγανίτης Ενοτητα 2 Διαδοση Η/Μ κυματων](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022081419/56814e64550346895dbc0352/html5/thumbnails/2.jpg)
2
Ενοτητα 3
Διαδοση Ηλεκτρομαγνητικων (Η/Μ) κυματων
Περιληψη
Ο στοχος αυτης της ενοτητας ειναι η παρουσιαση των βασικων εννοιων που σχετιζονται με τα χαρακτηριστικα μεταδοσης μεγαλης κλιμακας του ασυρματου καναλιου
![Page 3: HY 532 Συστηματα Ασυρματων Επικοινωνιων Αποστολος Τραγανίτης Ενοτητα 2 Διαδοση Η/Μ κυματων](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022081419/56814e64550346895dbc0352/html5/thumbnails/3.jpg)
3
Περιεχομενα
3.1 Βασικες ιδιοτητες
3.2 Μοντελο δυο ακτινων
3.3 Σκιαση
3.4 Μοντελα διαδοσης
![Page 4: HY 532 Συστηματα Ασυρματων Επικοινωνιων Αποστολος Τραγανίτης Ενοτητα 2 Διαδοση Η/Μ κυματων](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022081419/56814e64550346895dbc0352/html5/thumbnails/4.jpg)
4
Tx
Rx
Ασυρματη επικοινωνια
• πως διαδιδεται το σημα ?• ποση αποσβεση υφισταται ?• Πως φτανει το σημα στον δεκτη ?
![Page 5: HY 532 Συστηματα Ασυρματων Επικοινωνιων Αποστολος Τραγανίτης Ενοτητα 2 Διαδοση Η/Μ κυματων](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022081419/56814e64550346895dbc0352/html5/thumbnails/5.jpg)
5
• Η διαδοση των Η/Μ κυματων γινεται με τρεις μηχανισμους
– Ανακλαση από αντικειμενα μεγαλυτερα του μηκους κυματος λ
– Περιθλαση (diffraction) γυρω από τις γωνιες αντικειμενων
– Σκεδαση (scattering) από αντικειμενα μικροτερα του λ
Διαδοση Η/Μ κυματων
Reflection
λ << D
Diffraction
λ D
Scattering
λ >> D
Η συμπεριφορα ενος Η/Μ σηματος εξαρταται οχι μονο απο την θεση του στοΗ/Μ φασμα αλλα και απο το ευρος φασματος που καταλαμβανει
![Page 6: HY 532 Συστηματα Ασυρματων Επικοινωνιων Αποστολος Τραγανίτης Ενοτητα 2 Διαδοση Η/Μ κυματων](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022081419/56814e64550346895dbc0352/html5/thumbnails/6.jpg)
Διαδοση στην πραξη
Ενα Η/Μ σημα μπορει
Να απορροφηθει
Να ανακλασθειΝα ανακλασθει
Να διαπερασειΝα διαπερασει
Να καμφθει
6
![Page 7: HY 532 Συστηματα Ασυρματων Επικοινωνιων Αποστολος Τραγανίτης Ενοτητα 2 Διαδοση Η/Μ κυματων](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022081419/56814e64550346895dbc0352/html5/thumbnails/7.jpg)
7
Διαδοση Η/Μ κυματων
• Τρια είναι τα σημαντικα φαινομενα που παρατηρουνται– Απωλειες διαδρομης (path losses) = αποσβεση λογω αποστασης
– Σκιαση (shadowing) = αποσβεση λογω μεγαλων εμποδιων
– Διαλειψεις (fading) = μεταβολες μικρης χρονικης κλιμακας που οφειλονται στο περιβαλλον
![Page 8: HY 532 Συστηματα Ασυρματων Επικοινωνιων Αποστολος Τραγανίτης Ενοτητα 2 Διαδοση Η/Μ κυματων](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022081419/56814e64550346895dbc0352/html5/thumbnails/8.jpg)
8
Διαλειψεις λογω πολλαπλης διοδευσης (multipath fading) είναι η εποικοδομητικη / καταστροφικη συμβολη των ηλεκτρομαγνητικων κυματων στην κεραια ληψεως.
![Page 9: HY 532 Συστηματα Ασυρματων Επικοινωνιων Αποστολος Τραγανίτης Ενοτητα 2 Διαδοση Η/Μ κυματων](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022081419/56814e64550346895dbc0352/html5/thumbnails/9.jpg)
9
Μια από τις διαδρομες είναι μεταβαλλομενη
![Page 10: HY 532 Συστηματα Ασυρματων Επικοινωνιων Αποστολος Τραγανίτης Ενοτητα 2 Διαδοση Η/Μ κυματων](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022081419/56814e64550346895dbc0352/html5/thumbnails/10.jpg)
Παραγοντες που επηρρεαζουν την διαδοση των Η/Μ κυματων
walls
hallwayswindows
trees
vehicles
rain
hills
girders
10
![Page 11: HY 532 Συστηματα Ασυρματων Επικοινωνιων Αποστολος Τραγανίτης Ενοτητα 2 Διαδοση Η/Μ κυματων](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022081419/56814e64550346895dbc0352/html5/thumbnails/11.jpg)
11
A αποτελεσματα μεγαλης κλιμακας - Απωλειες διαδρομης B αποτελεσματα μεσαιας κλιμακας- σκιαση λογω εμποδιων C αποτελεσματα μικρης κλιμακας – ταχειες διακυμανσεις του πλατους του σηματος (small scale fading)
![Page 12: HY 532 Συστηματα Ασυρματων Επικοινωνιων Αποστολος Τραγανίτης Ενοτητα 2 Διαδοση Η/Μ κυματων](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022081419/56814e64550346895dbc0352/html5/thumbnails/12.jpg)
12
Το ραδιοφωνικο καναλι ειναι δυσκολο να μοντελοποιηθει. Καταφευγουμε στον στατιστικο χαρακτηρισμό του.
Αμεσως πιο κατω θεωρουμε μοντελα διαδοσης μεγαλης κλιμακας.
![Page 13: HY 532 Συστηματα Ασυρματων Επικοινωνιων Αποστολος Τραγανίτης Ενοτητα 2 Διαδοση Η/Μ κυματων](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022081419/56814e64550346895dbc0352/html5/thumbnails/13.jpg)
13
Οι επιδοσεις ενος τηλεπικοινωνιακου συστηματος καθοριζονται απο την σηματοθορυβικη σχεση (signal-to-noise ratio - SNR).
Μερικες φορες αναφερεται και σαν λογος φεροντος προς θορυβο (carrier-to-noise ratio) Για την επιτευξη του επιθυμητου SNR στον δεκτη πρεπει:
Να υπολογισουμε την ισχυ του θορυβου Να εκπεμψουμε ικανοποιητικη ισχυ με τον πομπο
Ισχυς θορυβου στον δεκτη
Ισχυς εκπομπηςΑπωλειες διαδοσης
Ισχυς ληψηςΑπαιτουμενο SNR
Διαγραμμα ισχυος
Επιδραση του Θορυβου
![Page 14: HY 532 Συστηματα Ασυρματων Επικοινωνιων Αποστολος Τραγανίτης Ενοτητα 2 Διαδοση Η/Μ κυματων](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022081419/56814e64550346895dbc0352/html5/thumbnails/14.jpg)
14
Ο SNR εκφραζεται σε decibels (dB)
N
SSNRdB 10log10
Συνηθεις τιμες του SNR : Ηχος τηλεφωνικης ποιοτητας: 26 dB (= 400 φορες) Ηχος hi-fi: 60 dB (= 106 φορες) Τερματικο κινητης τηλεφωνιας: 14 - 18 dB (= 25 – 63 φορες)
Ολα τα ηλεκτρικα κυκλωματα παραγουν θορυβο: Ο SNR στη εξοδο τους ειναι παντοτε μικροτερος απο
τον λογο στην εισοδο
ΔεκτηςinSNR outSNR
1out
in
SNR
SNRF =παραγων θορυβου (noise figure)
![Page 15: HY 532 Συστηματα Ασυρματων Επικοινωνιων Αποστολος Τραγανίτης Ενοτητα 2 Διαδοση Η/Μ κυματων](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022081419/56814e64550346895dbc0352/html5/thumbnails/15.jpg)
15
DECIBELS
• Μοναδα συγκρισης (κυριως ενεργειων και ισχυων)
• Χρησιμη :– Οταν τα μεγεθη μεταβαλλονται κατα αρκετες ταξεις μεγεθους
– Οταν μας ενδιαφερει κυριως η σχεση (ο λογος ) δυο μεγεθων
• Για συγκρισεις ενεργειων ή ισχυων: db = 10 log10(P1/P2)
• Mερικες φορες ειναι χρησιμη η συγκριση της ισχυος ενος σηματος με μια ισχυ αναφορας 1Watt (1W) ή 1 miliWatt (1mW).– dbW= 10 log10(P1/ 1W)
– dbm= 10 log10(P1/ 1mW)
• Παραδειγματα: Ρ1=1mW =0dbm, Ρ1=10mW =10 dbm,
Ρ1=100mW =20dbm, Ρ1=1000mW =30dbm,
Ρ1=2mW =3dbm, Ρ1=4mW =6dbm, Ρ1=8mW =9dbm, Ρ1=5mW =7dbm,
Ρ1=2.5mW =4dbm, Ρ1=1.25mW =1dbm
![Page 16: HY 532 Συστηματα Ασυρματων Επικοινωνιων Αποστολος Τραγανίτης Ενοτητα 2 Διαδοση Η/Μ κυματων](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022081419/56814e64550346895dbc0352/html5/thumbnails/16.jpg)
16
Θερμικος θορυβοςΘερμοκρασια ισοδυναμου θορυβου
Φασματικη πυκνοτητα ισχυοςτου θερμικου θορυβου
![Page 17: HY 532 Συστηματα Ασυρματων Επικοινωνιων Αποστολος Τραγανίτης Ενοτητα 2 Διαδοση Η/Μ κυματων](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022081419/56814e64550346895dbc0352/html5/thumbnails/17.jpg)
17
Ενέργεια του θορύβου στον δέκτη: σε μοναδες Joules = Watts x sec
0 Joules = Watts x sec= Watts/HzN kTF
KJk /1038.1 23 Σταθερα Boltzmann
KT o290 Θερμοκρασια δωματιου σε βαθμους K(elvin)
F : Παραγων θορυβου, τυπικα 6 - 10 dB (=4 εως 10 φορες)
Η ισχυς μετριεται με Watts
sec
JoulesWatts Joules Hz
N kTF BW
Οπου B ειναι το ευρος φασματος του δεκτη
Η ισχυς P watts ειναι σε dB: Ισχυς αναφορας το 1W Ισχυς αναφορας το 1mW =10-3 W
dBWPlog10dBmPlog1030
![Page 18: HY 532 Συστηματα Ασυρματων Επικοινωνιων Αποστολος Τραγανίτης Ενοτητα 2 Διαδοση Η/Μ κυματων](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022081419/56814e64550346895dbc0352/html5/thumbnails/18.jpg)
18
Ασυρματο συστημα επικοινωνιαςΚερδος κεραιας εκπομπης GT
Ισχυς εκπομπης ΡΤ
Προβληματα μεταδοσης:Παραμορφωση, διαλειψεις, θορυβος...
Κερδος κεραιας ληψης GR
Oι επιδοσεις εξαρτωνταιαπο την σηματοθορυβικησχεση Εb/Ν0
Θερμοκρασια θορυβου δεκτη Teq
![Page 19: HY 532 Συστηματα Ασυρματων Επικοινωνιων Αποστολος Τραγανίτης Ενοτητα 2 Διαδοση Η/Μ κυματων](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022081419/56814e64550346895dbc0352/html5/thumbnails/19.jpg)
19
Διαδοση στον ελευθερο χωρο
![Page 20: HY 532 Συστηματα Ασυρματων Επικοινωνιων Αποστολος Τραγανίτης Ενοτητα 2 Διαδοση Η/Μ κυματων](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022081419/56814e64550346895dbc0352/html5/thumbnails/20.jpg)
20
Μελετη της διαδοσης Η/Μ κυματων
Στοχοι1. Εκτιμηση της περιοχης καλυψης2. Εκτιμηση ποιοτητας ζευξης3. Εκτιμηση παραμετρων σχεδιασης ενος δικτυου
1. Πομποι και η θεση εγκαταστασης τους1. Ισχυς εκπομπης2. Τυπος κεραιας
![Page 21: HY 532 Συστηματα Ασυρματων Επικοινωνιων Αποστολος Τραγανίτης Ενοτητα 2 Διαδοση Η/Μ κυματων](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022081419/56814e64550346895dbc0352/html5/thumbnails/21.jpg)
21
Ενδιαφερουσες περιπτωσεις
Σε ποιες θεσεις θα εχουμε καλη ληψη?
![Page 22: HY 532 Συστηματα Ασυρματων Επικοινωνιων Αποστολος Τραγανίτης Ενοτητα 2 Διαδοση Η/Μ κυματων](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022081419/56814e64550346895dbc0352/html5/thumbnails/22.jpg)
22
Βασικοι τυποι κεραιων
IsotropicΙσοτροπικη
DipoleΔιπολικη
High gain DirectionalΚατευθυντικη υψηλουκερδους
isotropic
ldirectiona
P
PG
0 dBi 2.2 dBi 14 dBi
Κερδος κεραιας
![Page 23: HY 532 Συστηματα Ασυρματων Επικοινωνιων Αποστολος Τραγανίτης Ενοτητα 2 Διαδοση Η/Μ κυματων](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022081419/56814e64550346895dbc0352/html5/thumbnails/23.jpg)
23
Ισοτροπικη κεραια
Η ισοτροπικη κεραια ακτινοβολει ενεργεια με τον ιδιο τροπο προς ολες τις κατευθυνσεις
![Page 24: HY 532 Συστηματα Ασυρματων Επικοινωνιων Αποστολος Τραγανίτης Ενοτητα 2 Διαδοση Η/Μ κυματων](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022081419/56814e64550346895dbc0352/html5/thumbnails/24.jpg)
24
Διαγραμμα ακτινοβολιας κεραιας
![Page 25: HY 532 Συστηματα Ασυρματων Επικοινωνιων Αποστολος Τραγανίτης Ενοτητα 2 Διαδοση Η/Μ κυματων](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022081419/56814e64550346895dbc0352/html5/thumbnails/25.jpg)
25
Πραγματικη κεραιαΟι πραγματικες κεραιες εκπεμπουν μεγαλυτερη ισχυ προς ορισμενες κατευθυνσεις
Κερδος κεραιας εκπομπης
![Page 26: HY 532 Συστηματα Ασυρματων Επικοινωνιων Αποστολος Τραγανίτης Ενοτητα 2 Διαδοση Η/Μ κυματων](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022081419/56814e64550346895dbc0352/html5/thumbnails/26.jpg)
26
Μοντελο διαδοσης στον ελευθερο χωρο
PT
PR
d
2/24
mWd
PP T
Di
Ισοτροπικη πυκνοτητα ισχυος
24 d
GPP TT
D
Πυκνοτητα ισχυος στηνκατευθυνση της μεγιστηςακτινοβολουμενης ισχυος
effTT
R Ad
GPP
24
4
2
G
Aeff
2
dGGPP RTTR
Ισχυς που φθανει στην κεραιαeffDR APP
Υπολογισμος της ισχυος του λαμβανομενου σηματος οταν ο πομποςκαι ο δεκτης εχουν οπτικη επαφη Γνωστη και ως
εξισωση του Friis για την διαδοση στον ελευθεροχωρο
![Page 27: HY 532 Συστηματα Ασυρματων Επικοινωνιων Αποστολος Τραγανίτης Ενοτητα 2 Διαδοση Η/Μ κυματων](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022081419/56814e64550346895dbc0352/html5/thumbnails/27.jpg)
27
Ισχυς ληψης
![Page 28: HY 532 Συστηματα Ασυρματων Επικοινωνιων Αποστολος Τραγανίτης Ενοτητα 2 Διαδοση Η/Μ κυματων](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022081419/56814e64550346895dbc0352/html5/thumbnails/28.jpg)
28
Απωλειες διαδρομης (σχετικο μετρο)
Pt
PR
2
dGG
P
PRT
T
R
)log20log205.32()()( 1010 fdGGP
PdBRdBT
dBT
R
2
3
)(
10*57.0
dfGG
P
PRT
T
R
f is in MHzd is in Km
Απωλειες διαδρομης (Path Loss) ειναι ηαποσβεση του σηματος (μετρημενη σε dB) δηλαδη ο λογος της εκπεμπομενης ως προς την λαμβανομενη ισχυ(χωρις να ληφθουν υπ’ οψη τα κερδη των κεραιων).
![Page 29: HY 532 Συστηματα Ασυρματων Επικοινωνιων Αποστολος Τραγανίτης Ενοτητα 2 Διαδοση Η/Μ κυματων](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022081419/56814e64550346895dbc0352/html5/thumbnails/29.jpg)
29
Απωλειες διαδρομης - παραδειγμα
Pt
PR
50 W= 47 dBm
Οι κεραιες ειναι ισοτροπικες.Ποια ειναι η λαμβανομενη ισχυς PR (σε dBm) σε αποσταση 100m απο την κεραια εκπομπης? Ποια ειναι η PR στα 10Km?
dBP
P
dBT
R 5.71
)log20log205.32()()( 1010 fdGGP
PdBRdBT
dBT
R
dBP
P
dBT
R 5.111
)900log201.0log205.32(00 1010
dBT
R
P
P
-20 (για d = 0.1)
59
20 (για d = 10)
dBmdBdBmP dBmR 5.245.7147)(
dBmdBdBmP dBmR 5.645.11147)(
![Page 30: HY 532 Συστηματα Ασυρματων Επικοινωνιων Αποστολος Τραγανίτης Ενοτητα 2 Διαδοση Η/Μ κυματων](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022081419/56814e64550346895dbc0352/html5/thumbnails/30.jpg)
30
Απωλειες διαδρομης – παραδειγμα 2ο
Path Loss Vs. Distance
0
20
40
60
80
100
120
140
160
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100
Distance (Km)
Path
Lo
ss (
dB
)
2.4 GHz 5 GHz
![Page 31: HY 532 Συστηματα Ασυρματων Επικοινωνιων Αποστολος Τραγανίτης Ενοτητα 2 Διαδοση Η/Μ κυματων](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022081419/56814e64550346895dbc0352/html5/thumbnails/31.jpg)
31
Απωλειες διαδρομης – παραδειγμα 3ο
Path Loss Vs. Distance
60
70
80
90
100
110
120
130
140
150
0.01 0.1 1 10 100
Distance (Km) Log Scale
Pat
h L
oss
(d
B)
2.4 GHz 5 GHz
![Page 32: HY 532 Συστηματα Ασυρματων Επικοινωνιων Αποστολος Τραγανίτης Ενοτητα 2 Διαδοση Η/Μ κυματων](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022081419/56814e64550346895dbc0352/html5/thumbnails/32.jpg)
32
Διαδοση Η/Μ κυματων : Απωλειες διαδρομης
Pt
Pr
Pr
εγγυς πεδιο
path loss = 10 log (4r2/) r 8m
= 58.3 + 10 log (r3.3 /8) r > 8m
r
Απωλειες διαδρομης στα 2.4 Ghz
εγγυς πεδιο μακρινο πεδιο
r2
r 8m r > 8m
r3.3
![Page 33: HY 532 Συστηματα Ασυρματων Επικοινωνιων Αποστολος Τραγανίτης Ενοτητα 2 Διαδοση Η/Μ κυματων](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022081419/56814e64550346895dbc0352/html5/thumbnails/33.jpg)
33
Signal Strength
-90
-80
-70
-60
-50
-40
-30
-20
-10
0
1 61 121 181 241 301 361 421
Time
RS
SI
Channel 3 Channel 4 Channel 5 Channel 10
Μετρηση σηματος εσωτερικου χωρου
![Page 34: HY 532 Συστηματα Ασυρματων Επικοινωνιων Αποστολος Τραγανίτης Ενοτητα 2 Διαδοση Η/Μ κυματων](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022081419/56814e64550346895dbc0352/html5/thumbnails/34.jpg)
34
Signal Strength
-95
-93
-91
-89
-87
-85
-83
-81
1 51 101 151 201 251
Packet number
dB
mΜετρηση σηματος ζευξης Ρ2Ρ εξωτερικου χωρου
![Page 35: HY 532 Συστηματα Ασυρματων Επικοινωνιων Αποστολος Τραγανίτης Ενοτητα 2 Διαδοση Η/Μ κυματων](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022081419/56814e64550346895dbc0352/html5/thumbnails/35.jpg)
35
Διαδοση ελευθερου χωρου -Συνοψη Κατα την διαδοση στον ελευθερο χωρο (με οπτικη επαφη = =line-of-sight = LOS), η λαμβανομενη ισχυς σε αποσταση d απο την πηγη διδεται απο την σχεση :
2 2
2 2 2
1( )
(4 ) 4 4t t r t
r t r
PG G PP d G G
d L d L
οπου
tP Ειναι η εκπεμπομενη ισχυς
tG Ειναι το κερδος της κεραιας εκπομπης
rG Ειναι το κερδος της κεραιας ληψεως
0fc Ειναι το μηκος κυματος του φεροντος, c ειναι η
ταχυτητα του φωτος και f0 ειναι η συχνοτητα του φεροντος . Για f0=900ΜΗz ειναι λ=1/3 m=33 cm
L Ειναι ενας συντελεστης απωλειων που λαμβανει υπ’οψη διαφορες απωλειες που δεν σχετιζονται με την διαδοση ελευθερου χωρου (καλωδια, connectors…)
![Page 36: HY 532 Συστηματα Ασυρματων Επικοινωνιων Αποστολος Τραγανίτης Ενοτητα 2 Διαδοση Η/Μ κυματων](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022081419/56814e64550346895dbc0352/html5/thumbnails/36.jpg)
36
Παρατηρουμε οτι 2)( ddPr
Η απωλεια διαδρομης (path loss) ειναι
22
2
)4(log10)(
d
GG
P
PPL rt
dBr
t
Αυτες οι σχεσεις ισχυουν για το μακρινό πεδιο, δηλαδηγια την περιοχη oπου το μετωπο του κυματος ειναι επιπεδοΤο μακρινό πεδιο μιας κεραιας ειναι η περιοχη περαν μιας αποστασης
22Dd f
Οπου D ειναι το ανοιγμα της κεραιας
![Page 37: HY 532 Συστηματα Ασυρματων Επικοινωνιων Αποστολος Τραγανίτης Ενοτητα 2 Διαδοση Η/Μ κυματων](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022081419/56814e64550346895dbc0352/html5/thumbnails/37.jpg)
37
d0
d
Pr(d0)
Pr(d)
Στην πραξη, η ισχυς μπορει να μετρηθει στην αποσταση d0 και να υπολογισθει στην αποσταση d με την σχεση:
200 ))(()(
d
ddPdP rr
![Page 38: HY 532 Συστηματα Ασυρματων Επικοινωνιων Αποστολος Τραγανίτης Ενοτητα 2 Διαδοση Η/Μ κυματων](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022081419/56814e64550346895dbc0352/html5/thumbnails/38.jpg)
38
Path loss in dB
1 W
d2
10 W
source d1
1 mW10-3
101
10-6
Power
dB = 10 log (----) P1
P2
Path loss from source to d2 = 70dB
1,000 times40 dB 30 dB
10,000 times
![Page 39: HY 532 Συστηματα Ασυρματων Επικοινωνιων Αποστολος Τραγανίτης Ενοτητα 2 Διαδοση Η/Μ κυματων](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022081419/56814e64550346895dbc0352/html5/thumbnails/39.jpg)
39
dBm ( absolute measure of power)
1 W
d2
10 W
source d1
1 mW
+ 10,000 times
- 1,000 times
= 40 dBm
= 0 dBm10-3
101
10-6
Power
dBm = 10 log (-------) P1
1mW
= -30 dBm
![Page 40: HY 532 Συστηματα Ασυρματων Επικοινωνιων Αποστολος Τραγανίτης Ενοτητα 2 Διαδοση Η/Μ κυματων](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022081419/56814e64550346895dbc0352/html5/thumbnails/40.jpg)
40
Pt = 1 W, κερδος κεραιας εκπομπης = 1, f = 900 MHz.Να βρεθει η Pr σε d = 100 m, 10 km.
8
2
30 dBm=0 dBW
1(1)(1)(1)( )3(100 ) 7 102 2(4 ) (100) (1)
( 80 10log 7) ( 80 8.5) 41.5 dBm
2(100 )(10 ) (100 )
2(10 )
100(10 ) (100 ) 20log( )
10,000
41.5 40 81.5 dBm
t
r
r r
r r
P
P m W
dBW dBW
mP km P m
km
P km P m
dBm dB
Ld
GGPdP rtt
r 22
2
)4()(
Παραδειγμα
![Page 41: HY 532 Συστηματα Ασυρματων Επικοινωνιων Αποστολος Τραγανίτης Ενοτητα 2 Διαδοση Η/Μ κυματων](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022081419/56814e64550346895dbc0352/html5/thumbnails/41.jpg)
41
Για ενα συστημα TDMA, οπου ειναι B=30kHz, F=9 dB. ο θορυβος στον δεκτη είναι:
310 log 10 log300 10 log(30 10 ) 9 30
120
N k
dBm
Να συγκριθουν αυτες οι ισχεις σηματος με τον θορυβο:
KJk /1038.1 23 Σταθερα Boltzmann’s
F
BWFkTN 0
Παραγων θορυβουBW Ευρος φασματοςT0 = θερμοκρασια περιβαλλοντος 290 - 300°K
για την μετατροπη σε dBm
οπου
![Page 42: HY 532 Συστηματα Ασυρματων Επικοινωνιων Αποστολος Τραγανίτης Ενοτητα 2 Διαδοση Η/Μ κυματων](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022081419/56814e64550346895dbc0352/html5/thumbnails/42.jpg)
42
Το μοντελο διαδοσης ελευθερου χωρου δεν λαμβανει υπ’οψη τις ανακλασεις του σηματος. Το σημα που εκπεμπεται απο μιαεπιγεια κεραια λαμβανεται απο μια αλλη επιγεια κεραια παρουσιαισχυρων ανακλασεων απο το εδαφος. Το ακολουθο μοντελο ειναι αρκετα ακριβες για την προβλεψη της ισχυος του λαμβανομενουσηματος απο υψηλες κεραιες μετα απο διαδρομη αρκετων χιλιομετρων.
Μοντελο δυο ακτινων
d
![Page 43: HY 532 Συστηματα Ασυρματων Επικοινωνιων Αποστολος Τραγανίτης Ενοτητα 2 Διαδοση Η/Μ κυματων](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022081419/56814e64550346895dbc0352/html5/thumbnails/43.jpg)
43
Πρεπει να μελετησουμε την ενταση του πεδιου αντι την ισχυ του. Η ισχυς ειναι αναλογη του d-2. Η ενταση του πεδιου ειναι αναλογη με την τετραγωνικη ριζα της ισχυος, δηλαδη του d-1.
Η ενταση του πεδιου καθοριζει την ταση, μετρο και φαση, του σηματος στην κεραια ληψης
glostot EEE Οπου Etot ειναι το συνολικο πεδιο , Elos ειναι το πεδιο που δημιουργειη συνιστωσα οπτικης επαφης (LOS), και Eg ειναι το πεδιο που οφειλεται στην ανακλαση του εδαφους. Στις επομενες σχεσεις η d0 ειναι μια αυθαιρετη αποσταση αναφορας στο μακρινό πεδιο της κεραιας.
Το πεδιο LOS είναι ένα ημιτονοειδες σημα του οποιου η στιγμιαια ενταση δινεται απο την σχεση: (d' > d0)
))'
(cos('
),'( 00
c
dt
d
dEtdE clos
![Page 44: HY 532 Συστηματα Ασυρματων Επικοινωνιων Αποστολος Τραγανίτης Ενοτητα 2 Διαδοση Η/Μ κυματων](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022081419/56814e64550346895dbc0352/html5/thumbnails/44.jpg)
44
Ομοιως η ενταση του πεδιου του εξ ανακλασεως κυματος ειναι
0 0 ''( '', ) cos( ( ))
''g cE d d
E d t td c
οπου ειναι ο συντελεστης ανακλασεως του εδαφους
Για μικρη γωνια προσπτωσης ειναι 1 και επομενως
' ''0 0 0 0cos( ( )) cos( ( ))' ''
E d E dd dE t ttot c cd c d c
Απο τα γεωμετρικα δεδομενα (δες προηγουμενη εικονα) ηδιαφορα της ευθειας και της εξ ανακλασεως διαδρομης ειναι:
))(
1)(
1(
)()(
'''
2
2
2
2
2222
d
hh
d
hhd
dhhdhh
dd
rtrt
rtrt
![Page 45: HY 532 Συστηματα Ασυρματων Επικοινωνιων Αποστολος Τραγανίτης Ενοτητα 2 Διαδοση Η/Μ κυματων](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022081419/56814e64550346895dbc0352/html5/thumbnails/45.jpg)
45
Για μεγάλη αποσταση d, η διαφορα πλατους μεταξυ
Με την προσεγγιση 22
2
111 xx , λαμβανουμε
d
hh rt2
Η διαφορα φασης μεταξυ των δυο διαδρομων ειναι
d
hh rt
42
losE και gE ειναι μικρη
|||''
||'
| 000000
d
dE
d
dE
d
dE
Η κυρια διαφορα ειναι μεταξυ των φασεων. Για δυο συνημιτονα ισου πλατους αλλα με διαφορα φασης
, εχουμε:
![Page 46: HY 532 Συστηματα Ασυρματων Επικοινωνιων Αποστολος Τραγανίτης Ενοτητα 2 Διαδοση Η/Μ κυματων](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022081419/56814e64550346895dbc0352/html5/thumbnails/46.jpg)
46
• Εχουμε
1 1 1
1
' ''0 0 0 0cos( ( )) cos( ( ))' ''
0 0 0 0cos cos 2 sin( ) sin2 2
0 02 sin cos( )2 22
0 02 sin2
c c c
c
tot
E d E dd dE t ttot c cd c d c
E d E dt t t
d d
E dt
d
E dE
d
Για μικρη διαφορα φασης ειναι ),( rthhd ,2
)2
sin(
![Page 47: HY 532 Συστηματα Ασυρματων Επικοινωνιων Αποστολος Τραγανίτης Ενοτητα 2 Διαδοση Η/Μ κυματων](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022081419/56814e64550346895dbc0352/html5/thumbnails/47.jpg)
47
2
200
00
42
42)(
d
d
hhdEd
hh
d
dEdE
rt
rttot
Επειδη η ισχυς ειναι: ,)(2
dEP totr προκυπτει οτι 4 dPr
Από την θεωρια του Η/Μ πεδιου εχουμε την σχεση
er AE
P120
|| 2
οπου || E ειναι το προσπιπτον πεδιο και eA ειναι η ενεργος
επιφανεια της κεραιας ληψεως.
Επομενως
![Page 48: HY 532 Συστηματα Ασυρματων Επικοινωνιων Αποστολος Τραγανίτης Ενοτητα 2 Διαδοση Η/Μ κυματων](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022081419/56814e64550346895dbc0352/html5/thumbnails/48.jpg)
48
Λαμβανουμε
er AE
dP120
||)(
20
0
Μετα απο πραξεις , μπορουμε να δειξουμε οτι
4
22
)(d
hhGGPdP rt
rttr
Αυτο σημαινει οτι με το μοντελο δυο ακτινων η ισχυς ληψης φθινει με το d -4 αντι με το d -2 (οπως στον ελευθερο χωρο).
Η λαμβανομενη ισχυς φθινει με ρυθμο 40 db για καθε δεκαπλασιασμο της αποστασης
Και αλλοι παραγοντες επηρεάζουν την ισχυ ληψης εκτος απο τις ανακλασεις. ( π.χ. η περιθλαση - Fresnel Zone)
2
4effA
G
![Page 49: HY 532 Συστηματα Ασυρματων Επικοινωνιων Αποστολος Τραγανίτης Ενοτητα 2 Διαδοση Η/Μ κυματων](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022081419/56814e64550346895dbc0352/html5/thumbnails/49.jpg)
49
Ενα κινητο απεχει 5 km απο τον BS και χρησιμοποιει μια κεραια λ/4 με κερδος 2.55 dB. Η κεραια εκπομπης εχει υψος h=50m. H ενταση του ηλεκτρικου πεδιου σε αποσταση 1km απο τον πομπο ειναι 10-3 V/m. H συχνοτητα φεροντος ειναι f0 = 900MHz
a. Μηκος και κερδος της κεραιας λ/4
Μηκος κυματος λ = c / f0 = 0.333m
Κερδος = 102.55/10 = 1.8
b. Η ισχυς του λαμβανομενου σηματος στα 5km με κεραια σε υψος ειναι1.5rh m
./101134
)( 6200 mV
d
hhdEdE rt
22 213| ( ) | | ( ) |
( ) 5.4 10 92.7 .120 377 4
rr e
GE d E dP d A W dBm
Παραδειγμα
2
4effA
G
![Page 50: HY 532 Συστηματα Ασυρματων Επικοινωνιων Αποστολος Τραγανίτης Ενοτητα 2 Διαδοση Η/Μ κυματων](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022081419/56814e64550346895dbc0352/html5/thumbnails/50.jpg)
50
Απωλειες διαδοσης (1)
• Στον ελευθερο χωρο:
οποτε οι απωλειες διαδοσης είναι:
• Μοντελο δυο ακτινων:
οποτε οι απωλειες διαδοσης είναι:
2
2 2
1( ) ( ) 10 log 10 2 log( )
(4 )t t r
dBr
P G GPL d const
P d d
2 2
4
1( ) 10log 10 4 logt t r t r
r dB
P G G h hPL d const
P d d
4
22
)(d
hhGGPdP rt
rttr
2 2
2 2 2( )
(4 ) 4 4t t r t
r t r
PG G PP d G G
d d
![Page 51: HY 532 Συστηματα Ασυρματων Επικοινωνιων Αποστολος Τραγανίτης Ενοτητα 2 Διαδοση Η/Μ κυματων](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022081419/56814e64550346895dbc0352/html5/thumbnails/51.jpg)
51
Απωλειες διαδοσης (2)
• Στην γενικη περιπτωση εχουμε επομενως:
PL(d) = 10 const n log (d )
οπου n ο εκθετης απωλειων
• Εάν ξερουμε τις απωλειες PL(d0) σε αποσταση d0 τοτε οι απωλειες σε αποσταση d είναι:
• Ομοιως αν ξερουμε την λαμβανομενη ισχυ Pr(d0) σε αποσταση d0, η ισχυς σε αποσταση d ειναι
00
( ) ( ) 10 log( )d
PL d PL d nd
00
( ) ( ) 10 logr r
dP d P d n
d
![Page 52: HY 532 Συστηματα Ασυρματων Επικοινωνιων Αποστολος Τραγανίτης Ενοτητα 2 Διαδοση Η/Μ κυματων](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022081419/56814e64550346895dbc0352/html5/thumbnails/52.jpg)
52
Οι απωλειες διαδοσης εχουν την πιο κατω εκφραση
Οπου n ειναι ο εκθετης απωλειων διαδοσηςΓια τον ελευθερο χωρο n=2, και για το μοντελο δυο ακτινων n=4.
--Οι τυπικες τιμες του εκθετη απωλειων n ειναι: Αστικη περιοχη 2.7-3.5 Αστικη περιοχη με εμποδια 3-5 Εντος κτιριων 4-6
Στην πραξη, συχνα βρισκουμε οτι η εκφραση για τις απωλειες
δινει απλα μια μεση τιμη και σε πολλες περιπτωσεις οι απωλειες
διαδοσης παρουσιαζουν διακυμανσεις.
00
( ) ( ) 10 log( )d
PL d PL d nd
Σκιαση (Shadowing)
![Page 53: HY 532 Συστηματα Ασυρματων Επικοινωνιων Αποστολος Τραγανίτης Ενοτητα 2 Διαδοση Η/Μ κυματων](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022081419/56814e64550346895dbc0352/html5/thumbnails/53.jpg)
53
Εκθετης απωλειων διαδοσης
![Page 54: HY 532 Συστηματα Ασυρματων Επικοινωνιων Αποστολος Τραγανίτης Ενοτητα 2 Διαδοση Η/Μ κυματων](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022081419/56814e64550346895dbc0352/html5/thumbnails/54.jpg)
54
Ενα πιο ακριβες μοντελο για τις απωλειες διαδοσης ειναι:
οπου η γραμμη πανω απο συμβολο σημαινει μεση τιμη και η Xσ ειναι μια τυχαια μεταβλητη (r.v.) εκπεφρασμένη σε dB.
Ενα κοινο μοντελο για την Χσ ειναι μια Gaussian μεταβλητη με μεση τιμη 0 και μεταβλητοτητα σ (επισης εκπεφρασμενη σε dB) Οταν ο λογαριθμος μιας r.v. ειναι Gaussian, η κατανομη πιθανοτητας αναφερεται ως log-normal . Η απωλεια διαδοσης που παριστανεται με αυτο το μοντελο αναφερεται ως απωλεια λογω σκιασης (shadowing). Η απωλεια σκιασης που ακολουθει το μοντελο log-normal ονομαζεται log-normal shadowing.
____
____
00
( ) ( )
( ) 10 log( )
PL d PL d X
dPL d n X
d
![Page 55: HY 532 Συστηματα Ασυρματων Επικοινωνιων Αποστολος Τραγανίτης Ενοτητα 2 Διαδοση Η/Μ κυματων](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022081419/56814e64550346895dbc0352/html5/thumbnails/55.jpg)
55
Μετρησεις απωλειων διαδρομης
![Page 56: HY 532 Συστηματα Ασυρματων Επικοινωνιων Αποστολος Τραγανίτης Ενοτητα 2 Διαδοση Η/Μ κυματων](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022081419/56814e64550346895dbc0352/html5/thumbnails/56.jpg)
56
log-normal shadowing
![Page 57: HY 532 Συστηματα Ασυρματων Επικοινωνιων Αποστολος Τραγανίτης Ενοτητα 2 Διαδοση Η/Μ κυματων](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022081419/56814e64550346895dbc0352/html5/thumbnails/57.jpg)
57
Η απωλεια σκιασης σημαινει οτι για δεδομενη αποσταση
πομπου-δεκτη,η ισχυς του σηματος, σε dB, εχει κατανομη Gauss
γυρω απο μια μεση τιμη που εξαρταται απο την αποσταση.
Η μεση απωλεια διαδοσης ή ισοδυναμα η μεση ισχυς του σηματος σε dB και η μεταβλητοτητα σ2 μπορουν να εκτιμηθουν απο τις μετρησεις. Η συναρτηση πυκνοτητος πιθανοτητος (probability density
function - pdf) της μετρουμενης ισχυος P ειναι κανονικη οταν
μετριεται σε dB.
οπου και σε dB
____
PL
___2
22
1 ( )( ) exp( )
22P
P Pf P
( )rP P d___ ___
( )rP P d
___ ___
( )rP P d
![Page 58: HY 532 Συστηματα Ασυρματων Επικοινωνιων Αποστολος Τραγανίτης Ενοτητα 2 Διαδοση Η/Μ κυματων](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022081419/56814e64550346895dbc0352/html5/thumbnails/58.jpg)
58
___
P P
Χρησιμοποιωντας τον συμβολισμο
Εχουμε
2
21( )
2
x
z
Q z e dx
___
( )( ( )) Pr[ ( ) ] ( )r
r rP d
F P d P d Q
Κατανομη πιθανοτητας της λαμβανομενης ισχυος Pr(d) για δεδομενη αποσταση d
Pr(d)
![Page 59: HY 532 Συστηματα Ασυρματων Επικοινωνιων Αποστολος Τραγανίτης Ενοτητα 2 Διαδοση Η/Μ κυματων](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022081419/56814e64550346895dbc0352/html5/thumbnails/59.jpg)
Κυψελοειδής τηλεφωνίαΜορφες κυψελων: Ιδεατες και Πραγματικες
59
![Page 60: HY 532 Συστηματα Ασυρματων Επικοινωνιων Αποστολος Τραγανίτης Ενοτητα 2 Διαδοση Η/Μ κυματων](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022081419/56814e64550346895dbc0352/html5/thumbnails/60.jpg)
60
Λογω της τυχαιοτητας του φαινομενου της σκιασης, η λαμβανομενη ισχυς σε μερικες περιοχες εντος της περιοχης καλυψης του σταθμου μπορει να ειναι κατω απο το κατωφλιο εκμεταλλεύσιμης ισχυος Το προβλημα μπορει να διατυπωθει ως εξης:
Δοθεισης μιας κυκλικης καλυπτομενης περιοχης ακτινος R και ενος κατωφλιου επιθυμητου σηματος γ, ποια είναι η τιμη της U(γ), οπου
U(γ) = ποσοστο επιφανειας οπου η λαμβανομενη ισχυς Pr(r) > γ
Εξ ορισμου:
)(U επιφανεια οπου η ισχυς του σηματος ξεπερνα το γ
Συνολικη επιφανεια = πR2
2
20 0
1( ) Pr[ ( ) ]
R
rU P r r dr dR
Καθορισμος ποσοστου καλυπτομενης περιοχης
![Page 61: HY 532 Συστηματα Ασυρματων Επικοινωνιων Αποστολος Τραγανίτης Ενοτητα 2 Διαδοση Η/Μ κυματων](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022081419/56814e64550346895dbc0352/html5/thumbnails/61.jpg)
61
Υπο αλλο πρισμα: η U(γ) ειναι το ποσοστο της καλυπτο-μενης περιοχης απο ολη την περιοχη εξυπηρετησης.
Οικογενεια καμπυλων που δινουν το ποσοστο επιφανειας με σημα πανω απο ενα κατωφλιο γ σαν συναρτηση της πιθανοτητας να ειναι το σημα πανω απο το κατωφλιο στα συνορα του κυτταρου
Ποια ειναι η U(γ) για σ/n=4αν στα συνορα του κυτταρουακτινος R είναι
Απαντηση: 0.83
65.0])(Pr[ RPr
![Page 62: HY 532 Συστηματα Ασυρματων Επικοινωνιων Αποστολος Τραγανίτης Ενοτητα 2 Διαδοση Η/Μ κυματων](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022081419/56814e64550346895dbc0352/html5/thumbnails/62.jpg)
62
Παραδειγμα
ΕΚΤΙΜΗΣΗ ΠΑΡΑΜΕΤΡΩΝ ΤΟΥ ΜΟΝΤΕΛΟΥ
Μετρησεις: i di Pi,meas
1 100m 0dBm
2 200m -20dBm
3 1000m -35dBm
4 3000m -70dBm
Το μοντελο απωλειων διαδοσης ειναι log-normal.
a. MMSE (Minimum Mean Square Error) εκτιμηση του εκθετη απωλειων διαδοσης.
Παιρνοντας ως σημειο αναφορας τα d1 = 100m εχουμε
οπου P1,meas (d1)=0dBm 1, 11
ˆ ( ) 10 log( )ii meas
dP P d n d
10n10n
![Page 63: HY 532 Συστηματα Ασυρματων Επικοινωνιων Αποστολος Τραγανίτης Ενοτητα 2 Διαδοση Η/Μ κυματων](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022081419/56814e64550346895dbc0352/html5/thumbnails/63.jpg)
63
1
2 1
3
4
42
1
2 2 2 2
2
ˆ 0
ˆ ˆ 20010 log( ) 3100ˆ 10
ˆ 300010 log( ) 14.77100
ˆ( )
0 ( 20 ( 3 )) ( 35 ( 10 )) ( 70 ( 14.77 ))
6525 2888 327
i ik
P
P P n n
P n
P n n
MSE P P
n n n
n n
Ο εκθετης που ελαχιστοποιει το μεσο τετραγωνικο σφαλμα
MSE (dMSE/dn =0 => 654n-2888=0) ειναι ο n=4.4
![Page 64: HY 532 Συστηματα Ασυρματων Επικοινωνιων Αποστολος Τραγανίτης Ενοτητα 2 Διαδοση Η/Μ κυματων](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022081419/56814e64550346895dbc0352/html5/thumbnails/64.jpg)
64
b. Να βρεθει η τυπικη αποκλιση του εκτιμητη ισχυος για n=4.4
= 38.2 dB , επομενως, std. dev. = 6.2dB
c. Να εκτιμηθει η μεση λαμβανομενη ισχυς σε αποσταση d=2 km
(2km) = 0 - (10) (4.4) log(2000/100) = -57.2 dBm
Επομενως:
Η λαμβανομενη ισχυς (σε dBm) στα 2km ειναι μια Gaussian r.v. με μεση τιμη -57.2 και τυπικη αποκλιση σ = 6.2 dB
P
42 2
.1
1( )
4ii meas
i
P P
![Page 65: HY 532 Συστηματα Ασυρματων Επικοινωνιων Αποστολος Τραγανίτης Ενοτητα 2 Διαδοση Η/Μ κυματων](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022081419/56814e64550346895dbc0352/html5/thumbnails/65.jpg)
65
d. Η πιθανοτητα οτι το λαμβανομενο σημα ειναι > -60 dBm
e. Ποσοστο της επιφανειας κυτταρου ακτινας 2km στο οποιο το λαμβανομενο σημα ειναι > - 60 dBm. Βρισκουμε ότι:
Απο τον χαρτη, το ποσοστο της επιφανειας ειναι ~93%.
))(Pr
(]60)Pr[Pr(
dQdBmd
)2.6
)2.57(60(
Q
%67
4.14.4/2.6/ n
![Page 66: HY 532 Συστηματα Ασυρματων Επικοινωνιων Αποστολος Τραγανίτης Ενοτητα 2 Διαδοση Η/Μ κυματων](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022081419/56814e64550346895dbc0352/html5/thumbnails/66.jpg)
66
Η τυχαια σκιαση ειναι ενα εργαλειο αναλυσης αλλα δεν μπορει να χρησιμοποιηθει για την εκτιμηση της λαμβανομενης ισχυος σε μια συγκεκριμενη θεση.
Αυτο επιτυγχανεται με την χρησιμοποιηση μοντελων τα οποια λαμβανουν υπ’ οψη συγκεκριμενα χαρακτηριστικα του ακανονιστου εδαφους, και τα αλλα εμποδια που υπαρχουν στην διαδρομη μεταξυ του πομπου και του δεκτη.
Μοντελα διαδοσης σε εξωτερικους χωρους Μακρο-κυτταρα
![Page 67: HY 532 Συστηματα Ασυρματων Επικοινωνιων Αποστολος Τραγανίτης Ενοτητα 2 Διαδοση Η/Μ κυματων](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022081419/56814e64550346895dbc0352/html5/thumbnails/67.jpg)
Εμπειρικά μοντέλα
67
![Page 68: HY 532 Συστηματα Ασυρματων Επικοινωνιων Αποστολος Τραγανίτης Ενοτητα 2 Διαδοση Η/Μ κυματων](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022081419/56814e64550346895dbc0352/html5/thumbnails/68.jpg)
Μοντελο του Lee
68
γ = 10 n
![Page 69: HY 532 Συστηματα Ασυρματων Επικοινωνιων Αποστολος Τραγανίτης Ενοτητα 2 Διαδοση Η/Μ κυματων](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022081419/56814e64550346895dbc0352/html5/thumbnails/69.jpg)
Μοντελο του Lee
69
![Page 70: HY 532 Συστηματα Ασυρματων Επικοινωνιων Αποστολος Τραγανίτης Ενοτητα 2 Διαδοση Η/Μ κυματων](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022081419/56814e64550346895dbc0352/html5/thumbnails/70.jpg)
70
Χρησιμοποιειται συχνα για την εκτιμηση της ισχυος του σηματος σε αστικες περιοχες.
Το μοντελο αποτελειται απο ενα συνολο καμπυλων με τις οποιες ειναι δυνατη η εκτιμηση της ενδιαμεσης (median) αποσβεσης σε σχεση με τον ελευθερο χωρο.
Οι βασικες καμπυλες ειναι για:
Υψος κεραιας εκπομπης
Υψος κεραιας ληψης
Οι καμπυλες δινουν την ενδιαμεση (median) αποσβεση σαν συναρτηση της συχνοτητας.
mht 200
mht 3
Μοντελο Okumura
![Page 71: HY 532 Συστηματα Ασυρματων Επικοινωνιων Αποστολος Τραγανίτης Ενοτητα 2 Διαδοση Η/Μ κυματων](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022081419/56814e64550346895dbc0352/html5/thumbnails/71.jpg)
71
Η ενδιαμεση (median, 50%) αποσβεση διαδοσης μπορει να βρεθει απο την ακολουθη εκφραση, οπου ολες οι ποσοτητες ειναι εκπεφρασμένες σε dB:
οπου
Η αποσβεση ελευθερου χωρου Η συχνοτητα φεροντος f0 σε MHz
Η αποσταση d σε km και για 10m< ht <1000m
για hr <3m
για 3m< hr <10m
Ο Garea ειναι συντελεστης διορθωσης εξαρτωμενος απο το ειδος του ρδαφους.
areartf GhGhGdfALL )()(),( 050
22
2
)4(log10
dL f
)200/log(20)( tt hhG
)3/log(10)( rr hhG
)3/log(20)( rr hhG
![Page 72: HY 532 Συστηματα Ασυρματων Επικοινωνιων Αποστολος Τραγανίτης Ενοτητα 2 Διαδοση Η/Μ κυματων](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022081419/56814e64550346895dbc0352/html5/thumbnails/72.jpg)
72
Ενδιαμεση αποσβεση σε σχεση με τον ελευθερο χωρο πανω απο σχεδον ομαλο εδαφος )),(( dfAmu
• Το μοντελο αναπτυχθηκε απο εμπειρικα δεδομενα, και δεν βασιζεται σε αναλυτικες θεωρησεις• Οι αποκλισεις μεταξυ προβλε- πομενης και μετρουμενης αποσβεσης ειναι 10 ~ 14 dB
),( dfAmu
![Page 73: HY 532 Συστηματα Ασυρματων Επικοινωνιων Αποστολος Τραγανίτης Ενοτητα 2 Διαδοση Η/Μ κυματων](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022081419/56814e64550346895dbc0352/html5/thumbnails/73.jpg)
73
Συντελεστης διορθωσης, Garea , για διαφορους τυπους εδαφους
Garea
![Page 74: HY 532 Συστηματα Ασυρματων Επικοινωνιων Αποστολος Τραγανίτης Ενοτητα 2 Διαδοση Η/Μ κυματων](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022081419/56814e64550346895dbc0352/html5/thumbnails/74.jpg)
74
Να βρεθουν οι απωλειες διαδρομης με το μοντελο Okumura αν εχουμε τα ακολουθα δεδομενα:
f = 900 MHz
d = 50 km
ht = 100 m
hr = 10 m
Garea suburban environment
EIRP = 1 kw (Effective Isotropic Radiated Power) = PtGt
Gr = 0 dB
Παραδειγμα
![Page 75: HY 532 Συστηματα Ασυρματων Επικοινωνιων Αποστολος Τραγανίτης Ενοτητα 2 Διαδοση Η/Μ κυματων](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022081419/56814e64550346895dbc0352/html5/thumbnails/75.jpg)
75
Ελευθερος χωρος
arearetrF
rr
tt
area
f
GhGhGdfALL
dBh
hG
dBh
hG
dBG
dBkmMHzA
dBd
L
)()(),(
5.10)3
10log(20)
3log(20)(
6)200
100log(20)
200log(20)(
9
43)50,900(
5.125)1050()4()10900(
103
log10)4(
log10
50
232
26
8
22
2
dB15595.10)6(435.125
dBmGLEIRPd r 95015560)Pr( 50
![Page 76: HY 532 Συστηματα Ασυρματων Επικοινωνιων Αποστολος Τραγανίτης Ενοτητα 2 Διαδοση Η/Μ κυματων](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022081419/56814e64550346895dbc0352/html5/thumbnails/76.jpg)
76
Η ισχυς του λαμβανομενου σηματος αυξανει με την τεταρτη δυναμη του υψους της κεραιας του σταθμου βασηςΗ ιδια εξαρτηση υπαρχει και με το υψος της κεραιας ληψεως.
Χαρακτηριστικα του μοντελου Okumura
![Page 77: HY 532 Συστηματα Ασυρματων Επικοινωνιων Αποστολος Τραγανίτης Ενοτητα 2 Διαδοση Η/Μ κυματων](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022081419/56814e64550346895dbc0352/html5/thumbnails/77.jpg)
77
To μοντελο Hata ειναι η εμπειρικη αλγεβρικη εκφραση της απωλειας διαδρομης η οποια παρεχεται γραφικα απο το μοντελο Okamura. Το μοντελο ειναι ευελικτο διοτι επιτρεπει την χρηση εξισωσεων αντι γραφικων παραστασεων. Τα μοντελα Okamura και Hata δινουν συγκρισιμα αποτελεσματα για d>1km Υπαρχουν εκφρασεις για αστικες, περιαστικες και αγροτικες περιοχες. Αυτες οι εκφρασεις ισχυουν για την περιοχη συχνοτητων 150 - 1500 MHz Στις εκφρασεις χρησιμοποιουμε :
Την συχνοτητα σε MHz
Το υψος της κεραιας σε m
Την αποσταση πομπου-δεκτη σε km
Μοντελο Hata
![Page 78: HY 532 Συστηματα Ασυρματων Επικοινωνιων Αποστολος Τραγανίτης Ενοτητα 2 Διαδοση Η/Μ κυματων](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022081419/56814e64550346895dbc0352/html5/thumbnails/78.jpg)
78
Η εκφραση για την ενδιαμεση αποσβεση σε ενα αστικο
περιβαλλον διδεται απο τις εκφρασεις
10
10
10
log ( )
log ( )
log ( )p
A B d
L A B d C
A B d D
Για αστικη περιοχη
Για περιαστικη περιοχη
Για ανοικτη περιοχη
οπου hb=ht, hm=hr και
10 10
10
210
210 10
69.55 26.16log ( ) 13.82log ( ) ( )
44.9 6.55log ( )
5.4 2[log ( )]28
40.94 4.78[log ( )] 19.33log ( )
c b m
b
c
c c
A f h a h
B h
fC
D f f
![Page 79: HY 532 Συστηματα Ασυρματων Επικοινωνιων Αποστολος Τραγανίτης Ενοτητα 2 Διαδοση Η/Μ κυματων](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022081419/56814e64550346895dbc0352/html5/thumbnails/79.jpg)
79
και
97.4))75.11((log2.3
1.1))54.1((log28.8
)8.0)(log56.1()7.0)(log1.1(
)(
210
210
1010
m
m
cmc
m
h
h
fhf
haΓια μετρια ή μικρη πολη
για
για
Για μεγαλη πολη
MHzfc
400MHzf
c400
![Page 80: HY 532 Συστηματα Ασυρματων Επικοινωνιων Αποστολος Τραγανίτης Ενοτητα 2 Διαδοση Η/Μ κυματων](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022081419/56814e64550346895dbc0352/html5/thumbnails/80.jpg)
80
Τα μοντελα Okamura / Hata υπο-εκτιμουν τις απωλειες
διαδοσης στα 1.9 GHz Ενα μοντελο καταλληλο για
Υψος κεραιας BS
Κεραια MS
Αποσταση
GHzfc
25.1 30 200
1 10
1 20
t
r
h m
h m
d km
50 10logL A B d C
dB
dBC
hB
hahfA
t
rtc
3
0
)log(55.69.44
)(log82.13log9.333.4610
Μικρη πολη, περιαστικη
Μητροπολιτικη περιοχη
Επεκτασεις του μοντελου Hata στις συχνοτητες PCS
![Page 81: HY 532 Συστηματα Ασυρματων Επικοινωνιων Αποστολος Τραγανίτης Ενοτητα 2 Διαδοση Η/Μ κυματων](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022081419/56814e64550346895dbc0352/html5/thumbnails/81.jpg)
Συνοψη των χαρακτηριστικων στοιχειων των μοντελων
81
![Page 82: HY 532 Συστηματα Ασυρματων Επικοινωνιων Αποστολος Τραγανίτης Ενοτητα 2 Διαδοση Η/Μ κυματων](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022081419/56814e64550346895dbc0352/html5/thumbnails/82.jpg)
82
Εμβελεια < 500m, υψος κεραιας < 20 mΜοντελο δυο κλισεων
a=2 κοντα στον BS. (διαδοση ελευθερου χωρου) b=2 to 6 g=breakpoint 150-300m.
g
b
d
a
( ) 10log(1 / )
rec a b
AP d
d d g
Απωλειες διαδοσης στα μικροκυτταραΣε αποστασεις d<1 km, η απωλεια διαδοσης ειναι ισχυρα εξαρτημενη απο την τοπικη τοπογραφια.
![Page 83: HY 532 Συστηματα Ασυρματων Επικοινωνιων Αποστολος Τραγανίτης Ενοτητα 2 Διαδοση Η/Μ κυματων](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022081419/56814e64550346895dbc0352/html5/thumbnails/83.jpg)
83
Το καναλι εσωτερικου χωρου ειναι διαφορετικο απο το
εξωτερικου χωρου: μικροτερες αποστασεις μεγαλη ποικιλια χωρων – λογω διαταξης κτιριων,
επιπλων, υλικων κατασκευης, κ.λ.π. σχετικα νεο πεδιο ερευνας.
Μοντελα διαδοσης σε εσωτερικους χωρους
![Page 84: HY 532 Συστηματα Ασυρματων Επικοινωνιων Αποστολος Τραγανίτης Ενοτητα 2 Διαδοση Η/Μ κυματων](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022081419/56814e64550346895dbc0352/html5/thumbnails/84.jpg)
Μοντελο καναλιου εσωτερικων χωρων
84
![Page 85: HY 532 Συστηματα Ασυρματων Επικοινωνιων Αποστολος Τραγανίτης Ενοτητα 2 Διαδοση Η/Μ κυματων](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022081419/56814e64550346895dbc0352/html5/thumbnails/85.jpg)
Μοντελα μεγαλης κλιμακας καναλιου εσωτερικου χωρου
85
![Page 86: HY 532 Συστηματα Ασυρματων Επικοινωνιων Αποστολος Τραγανίτης Ενοτητα 2 Διαδοση Η/Μ κυματων](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022081419/56814e64550346895dbc0352/html5/thumbnails/86.jpg)
86
Μοντελο Ericsson πολλαπλων κλισεων
•Προεκυψε απο μετρησεις στο εσωτερικο κτιριου γραφειων με πολλους οροφους•Υποθετουμε οτι εχουμε αποσβεση 30dB στο 1 m (ακριβες για 900 Mhz με 0 dB antennas)• Εχει 4 σημεια καμπης και θεωρει ανω και κατω οριο στην αποσβεση
Μοντελα μεγαλης κλιμακας καναλιου εσωτερικου χωρου
![Page 87: HY 532 Συστηματα Ασυρματων Επικοινωνιων Αποστολος Τραγανίτης Ενοτητα 2 Διαδοση Η/Μ κυματων](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022081419/56814e64550346895dbc0352/html5/thumbnails/87.jpg)
Μοντελα μεγαλης κλιμακας καναλιου εσωτερικου χωρου
87