PODSTAWY Ł CZNO CI

RADIOLINIOWEJ

Zakład Radiokomunikacji WEL WAT

Jarosław MICHALAK

In

st

y

tu

t T

elekomu

n

ik

a

cj

i

2014-12-03

Radiolinie - ITK WEL WAT

2

Literatura



Materiały firmowe NERA, ITALTEL, SAT, ERICSSON



A.D browski, S.Kula, „Systemy i sieci SDH”, WKiŁ Warszawa
1996



„Vademecum teleinformatyka”, praca zbiorowa, IDG Poland S.A.
Warszawa 1999



„Vademecum teleinformatyka II”, praca zbiorowa, IDG Poland S.A.

Warszawa 2002



Ian Glover, P.Grant „Digital Communications”, Prentice Hall 2000



H.R. Anderson „Fixed Broadband Wireless System Design”, John
Wiley & Sons Ltd. 2003



C. Salema „Microwave Radio Links”, John Wiley & Sons Ltd. 2003

2014-12-03

Radiolinie - ITK WEL WAT

3

Plan wykładu



Wprowadzenie



Charakterystyka ł czno ci radioliniowej



Klasyfikacja radiolinii i zakresy częstotliwo ci



Radiolinie analogowe



Radiolinie cyfrowe



Systemy PP i PMP



Rodzaje zabezpieczeń przed błędami



Uwagi projektowe



Radiolinie wykorzystywane w wojsku



Perspektywy rozwojowe

2014-12-03

Radiolinie - ITK WEL WAT

4

Wprowadzenie

Pierwsze ł cze radioliniowe datowane jest

prawdopodobnie na rok 1931 gdzie na

1700MHz 1W pomiędzy Calais (Francja) a
St.Margarets Bay (Anglia) zbudowano

ł cze dla 1 telefonu i 1 telegrafu. Była to

madulacja amplitydy. Potem poszło „z

górki” tj. modulacja częstotliwo ci,

zwielokrotnienie kanałów, Niemcy, USA...

Charakterystyka łączy radioliniowych



Krótki czas budowy ale ograniczony zakres częstotliwo ci



Duża poufno ć ale zakłócenia atmosferyczne



Ł cza narażone s na zakłócenia o długo ci zwykle kilku minut

podczas gdy naprawa przerwanego przewodu w linii kablowej trwa
zwykle kilka godzin



Efektywne widmowo rodzaje modulacji



Duże kierunkowo ci anten (typowo 30 do 50dB)



Powyżej 1GHz stosowane s elementy o stałych rozłożonych a

powyżej 20GHz zaczynaj występować kłopoty z osi ganiem dużej

mocy stacji



Adaptacyjna regulacja mocy



Efektywne zarz dzanie

2014-12-03

Radiolinie - ITK WEL WAT

6

Klasyfikacja



Horyzontowe i troposferyczne (LOS i BLOS
(NLOS))



Cyfrowe i analogowe

(404, 405, 415, 412, 409, 432)



Małokanałowe i wielokanałowe



SDH i PDH



TDMA, FDMA, CDMA



Systemy PP, PMP



Końcowa, węzłowa, przekaźnikowa

(wzmocnienie i regeneracja)



Stacje niobsługiwane i obsługiwane

2014-12-03

Radiolinie - ITK WEL WAT

7

Zagadnienia propagacyjne



Fale nie zakrzywiaj się przy powierzchni Ziemi



Adaptacyjna korekcja wielodrożno ci (odbiór zbiorczy przestrzenny,

częstotliwo ciowy, mieszany)



Niezależne od ukształtowania terenu ale wymagaj budowy w

zasięgu widoczno ci (radiolinie horyzontowe, 40-50km, strefy

Fresnela, dyfrakcja na ostrych przeszkodach))



Tłumienie sygnału

– Absorbcja gazów
– Zaniki zwi zane z opadami atmosferycznymi
– Zaniki spowodowane propagację wielodrogow



Wzrost poziomu szumów

– Radiacja termiczna deszczu
– Interferencje spowodowane duktingiem i rozproszeniem w opadach
– Przesłuchy spowodowane zmian polaryzacji

2014-12-03

Radiolinie - ITK WEL WAT

8

Radiolinie analogowe



Różnice w stosunku do cyfrowychŚ

– Modulatory i demodulatory
– Stopnie niskiej częstotliwo ci
– Stosowanie preemfazy i deemfazy (FM)
– Brak regeneracji sygnałów i pogarszaj cy się S/N



Najbardziej popularne sygnałyŚ

– Telefonia jednokanałowa
– Telefonia wielokanałowa (FDM) –

liczba kanałów, zajmowane

pasmo, poziomy nadawcze i odbiorcze oraz impedancje

– Monofoniczna i stereofoniczna radiofonia rozsiewcza

(5, 10, 15kHz pasma)

– Telewizja kolorowa i czarno-biała (NTSC, PAL,

SECAM)

2014-12-03

Radiolinie - ITK WEL WAT

9

Zasada pracy horyzontowej linii radiowej

2014-12-03

Radiolinie - ITK WEL WAT

10

Zjawisko ductingu

S to małe straty propagacyjne na znacznych odległo ciach jako anomalia spowodowana

chwilowymi zmianami temperaturowymi

–

zakłóceanie kolejnych stacji

2014-12-03

Radiolinie - ITK WEL WAT

11

Strefy Fresnela

2014-12-03

Radiolinie - ITK WEL WAT

12

Schemat blokowy horyzontowej linii radiowej

2014-12-03

Radiolinie - ITK WEL WAT

13

Zasada multipleksacji

INFO 1

f1

f2

fn

INFO 2

INFO n

M

U

X

M

U

X

f1

INFO 1

2014-12-03

Radiolinie - ITK WEL WAT

14

Odbiór zbiorczy przestrzenny

2014-12-03

Radiolinie - ITK WEL WAT

15

Odbiór zbiorczy częstotliwościowy

2014-12-03

Radiolinie - ITK WEL WAT

16

Zakresy fal elektromagnetycznych

2014-12-03

Radiolinie - ITK WEL WAT

17

Międzynarodowe uzgodnienia częstotliwościowe

Zakres częstotliwości

Typowe zastosowanie

4 GHz

140 Mbit/s

6 GHz

140 Mbit/s

7/8 GHz

34

÷ 140 Mbit/s

11 GHz

140 Mbit/s

13 GHz

2 x 2

÷ 34 Mbit/s

15 GHz

2

÷ 34 Mbit/s

18 GHz

2

÷ 2 x 140 Mbit/s

23 GHz

2

÷ 34 Mbit/s

40 GHz

2

÷ 34 Mbit/s

2014-12-03

Radiolinie - ITK WEL WAT

18

Zasady przydziału częstotliwości

2014-12-03

Radiolinie - ITK WEL WAT

19

Radiolinie cyfrowe



Pierwsza cyfrowa radiolinia została zainstalowana w

Wielkiej Brytanii w 1982 roku (140Mb/s, 11GHz, QPSK)



Dzisiaj, dzięki postępowi elektroniki, złożonym metodom

modulacji i wydajnym urz dzeniom korekcyjnym –

radiolinie cyfrowe niemal w cało ci opanowały rynek

konkuruj c z ł czami wiatłowodowymi



Konwersja A/C

– głównie PCM i DM (DPCM, ADPCM,

ADM, CDM)ś próbkowanie, kwantyzacja, kodowanie



Kody liniowe (synchronizacja, korekcja i detekcja błędów,

dopasowanie parametrów transmisyjnych) – RZ, NRZ,

AMI, BNZS, PST, 4B-3T, CMI, wielopoziomowe...



Rodzaje modulacji : AM, FM, PM (nQAM, MSK, CPFSK,
DPSK, DQPSK, OQPSK, SQPSK)

SQPSK - Staggered Quadriphase Phase-Shift Keying

2014-12-03

Radiolinie - ITK WEL WAT

20

Zalecane kody liniowe dla G.703

Szybko ć transmisji

Kod

1544

AMI lub B8ZS

6312

B6ZS lub B8ZS

44736

B3ZS

97728

AMI

2048

HDB3

8448

HDB3

34368

HDB3

139264

CMI

155520

CMI

2014-12-03

Radiolinie - ITK WEL WAT

21

Wybór kodu liniowego zależy od jego cech



Obecno ć lub brak składowej stałej



Widmowa gęsto ć mocy



Zajmowane pasmo częstotliwo ci



Odporno ć na zakłócenia szumowe (BER)



Transparentno ć (zdolno ć do reprezentacji

dowolnych symboli)



Łatwo ć odzyskania podstawy czasu



Obecno ć lub brak wewnętrznego mechanizmu

detekcji błędów

2014-12-03

Radiolinie - ITK WEL WAT

22

Kody liniowe



Unipolarne

– jeden symbol binarny jest reprezentowany przez obecno ć a

drugi

symbol przez brak sygnałuś popularnymi reprezentantami s kody RZ

i NRZ z niezerow składow stał



Polarne

– symbole s reprezentowane przez sygnały przeciwne, widma tak

skonstruowanych sygnałów RZ i NRZ s takie same jak poprzednioś pasmo

jest takie samo ale występuj znaczne zyski energetyczne (BER) oraz nie

potrzeba AGC w odbiorniku (poziom decyzyjny jest 0)



Dipolarne

– opracowane celem uzyskania zera widmowego na 0Hz (dla linii

ze składow stał )



Bipolarne

– do reprezentacji 2 symboli binarnych wykorzystuje się +V, -V i

0; RZ i NRZ, zero na 0Hz



HDBn

-

High Density Bipolar Substitution , dla niwelowania większej niż n

kolejnych zer w sygnale (przez zast pienie ich sekwencj zastępcz )



CMI

-

Coded Mark Inwersion, to polarny kod NRZ wykorzystuj cy oba

poziomy amplitud (+V i

–V) do reprezentacji symboli z różnymi

prędko ciami



nBmT

– mapowanie n symboli binarnych na m odpowiedników kodowych

2014-12-03

Radiolinie - ITK WEL WAT

23

Porównanie najważniejszych właściwości

kodów liniowych

OOK

– On Off Keying

2014-12-03

Radiolinie - ITK WEL WAT

24

Widma popularnych kodów liniowych (1)

2014-12-03

Radiolinie - ITK WEL WAT

25

Widma popularnych kodów liniowych (2)

2014-12-03

Radiolinie - ITK WEL WAT

26

Widma popularnych kodów liniowych (3)

2014-12-03

Radiolinie - ITK WEL WAT

27

Widma popularnych kodów liniowych (4)

2014-12-03

Radiolinie - ITK WEL WAT

28

Różne postaci kodu dla zadanej sekwencji (1)

OOK

– On-Off Keying

2014-12-03

Radiolinie - ITK WEL WAT

29

Różne postaci kodu dla zadanej sekwencji (2)

2014-12-03

Radiolinie - ITK WEL WAT

30

Schemat blokowy typowego cyfrowego terminala

cyfrowej radiolinii mikrofalowej

2014-12-03

Radiolinie - ITK WEL WAT

31

Schemat blokowy cyfrowego regeneratora (stacji przekaźnikowej) dla

jednego kanału 30MHz z modulacją DPSK

AUTOMATYCZNA REGULACJA MOCY WYJ CIOWEJ

NADAJNIKA

WIDMO SYGNAŁU DLA TRYBU KONWENCJONALNEGO FH

BEZ ADAPTACJI MOCY

WIDMO SYGNAŁU DLA TRYBU KONWENCJONALNEGO FH

Z ADAPTACJĄ MOCY

ZMIANY CZ STOTLIWO CI PRACY STACJI W TRYBIE

KONWENCJONALNEJ FH

Czas

Cz stotliwo ć

ZMIANY CZ STOTLIWO CI PRACY STACJI W TRYBIE

ADAPTACYJNEJ FH

Cz stotliwo ć

Czas

WIDMO SYGNAŁU DLA TRYBU ADAPTACYJNEGO FH

Z ADAPTACĄ MOCY

WIDMO SYGNAŁU DLA TRYBU ADAPTACYJNEGO FH

BEZ ADAPTACJI MOCY

2014-12-03

Radiolinie - ITK WEL WAT

40

PDH

– Plesiohronous Digital Hierarchy



CCITT G.702 okre la hierarchiczne poziomy PDH



Przyjęto częstotliwo ć próbkowania sygnału telefonicznego 8kHz i 8

bitów do zapisu próbek – przy modulacji PCM podstawowy kanał

telefoniczny ma więc 64 kbit/s



Wady:

– Zróżnicowanie międzynarodowych standardów zwielokrotnienia przy

jednoczesnym braku wbudowanych mechanizmów niwelowania wpływu tych

różnic

– Różne zegary w węzłach sieci
– Konieczno ć multipleksacji/demultipleksacji przy każdym transferowaniu lub

przeł czaniu strumienia niższego rzędu

– Niedostosowanie do transmisji sygnałów o przepływno ciach różnych od

standardowych dla poszczególnych poziomów zwielokrotnienia

– Mała elastyczno ć sieci transmisyjnej
– Struktura ramki uniemożliwia nadzór nad sieci i automatyzację procesu

zarz dzania

– Brak jednolitego standardu styku optycznego
– Duża liczba i zróżnicowanie sprzętu – obniżenie niezawodno ci
– Wysokie koszty systemu

2014-12-03

Radiolinie - ITK WEL WAT

41

SDH -

Synchronous Digital Hierarchy



Działa synchronicznie z głównym zegarem systemu (odniesienia 10

-11

)



Prosta multi/demultiplekasacja

– bezpo redni dostęp do sygnałów przez

wprowadzenia mechanizmów wskaźników w ramce



Umożliwia zautomatyzowane, centralne a także rozproszone zarz dzanie

sieci dzięki zawarciu sygnałów steruj cych bezpo rednio w sygnale
SDH



Mechanizmy samonaprawy dzięki informacjom steruj cym



Standard styku optycznego



Wzrost niezawodno ci i obniżenie kosztów eksploatacji



Swobodna współpraca systemów międzynarodowych i ci gły rozwój

standardów SDH

2014-12-03

Radiolinie - ITK WEL WAT

42

SDH -

Synchronous Digital Hierarchy

Zalecenia CCITT dotyczące krotnicy SDH

Krotnica

SDH

Styki G.703

Synchronizacja

G.81s

Zarz

ądzanie G.784

Styk Q3

G.957

Styk optyczny

G.957

System liniowy

G.958

Struktura sprz

ętu

G.781, G.782, G.783

Format I struktura sygna

łu

G.707, G.708, G.709, G.8332

2014-12-03

Radiolinie - ITK WEL WAT

43

Anteny

na podstawie systemu dostępu radiowego AirBus

Rodzaje anten:

• Yagi

• Panelowa

• Paraboliczna

• Siatkowa (paraboliczna i semiparaboliczna)

• Dookólna

• Sektorowa

2014-12-03

Radiolinie - ITK WEL WAT

44

Antena yagi

Kod

Częstotliwość Zysk Wiązka Gabaryty Masa

A-24-15Y-D

2,4 GHz

15

34

°

0,7m 1

2014-12-03

Radiolinie - ITK WEL WAT

45

Anteny panelowe

Kod

Częstotliwość

Zysk

Wiązka Gabaryty Masa

A24-8PP-E

2,4 GHz

8,5 dBi

75

°

0,15x0,1m

0,5

A24-17PP-D

2,4 GHz

17,0 dBi

25

°

0,4x0,4m

4

2014-12-03

Radiolinie - ITK WEL WAT

46

Antena paraboliczna supersprawna

Kod

Częstotliwość

Zysk

Wiązka Gabaryty Masa

A24-21HP-B

2,4 GHz

21,1 dBi

5

°

0,6m

40

2014-12-03

Radiolinie - ITK WEL WAT

47

Antena paraboliczna

Kod

Częstotliwość

Zysk

Wiązka Gabaryty Masa

A24-21P-A

2,4 GHz

21,1 dBi

14

°

0,6m

13,5

2014-12-03

Radiolinie - ITK WEL WAT

48

Antena
semiparaboliczna
siatkowa

Kod

Częstotliwość

Zysk

Wiązka Gabaryty Masa

A24-18SPG-D

2,4 GHz

18,0 dBi

14

°

0,4x0,6m

3 lb

A24-24SPG-D

2,4 GHz

24,8 dBi

8

°

0,4x0,9m

5 lb

2014-12-03

Radiolinie - ITK WEL WAT

49

Antena
paraboliczna
siatkowa

Kod

Częstotliwość

Zysk

Wiązka Gabaryty Masa

A24-28FSG-B

2,4 GHz

27,5 dBi

7

°

1,2 m

62

A24-31FSG-B

2,4 GHz

30,8 dBi

5

°

1,8 m

112

2014-12-03

Radiolinie - ITK WEL WAT

50

Anteny sektorowe

Kod

Częstotliwość

Zysk

Wiązka

Gabaryty

Masa

A24-16P90-A

2,4 GHz

16,0 dBi

90

°

0,15x0,99m

6,2

A24-13P45-A

2,4 GHz

13,0 dBi

45

°

0,30x0,43m

1,4

A24-16P45-A

2,4 GHz

16,0 dBi

45

°

0,42x0,43m

2,0

2014-12-03

Radiolinie - ITK WEL WAT

51

Anteny

dookólne

Kod

Częstotliwość

Zysk

Wiązka Gabaryty Masa

A24-6OV-D

2,4 GHz

6,0 dBi

60

°

0,4m

1

A24-9OV-D

2,4 GHz

9,0 dBi

17

°

0,7m

2

A24-12OV-D

2,4 GHz

12,0 dBi

7

°

1,1m

2

A24-6OH-F

2,4 GHz

6,0 dBi

20

°

0,8m

1

2014-12-03

Radiolinie - ITK WEL WAT

52

Diagram potencjalnego zasięgu anten

2014-12-03

Radiolinie - ITK WEL WAT

53

Radiolinie firmy ITALTEL

2014-12-03

Radiolinie - ITK WEL WAT

54

System radioliniowy SDH
SRT 1S/7-8

• Cyfrowy system radiowy SDH o

redniej pojemno ci (do STM-1) w

pasmie od 7 do 26GHz

• Kompatybilny z systemami PDH

34Mbit/s

• Przeznaczony do osi i sieci dostępowych

• Modem cyfrowy z DSP, dekoder

Viterbigo

• Odbiór zbiorczy przestrzenny

• Adaptacyjny equalizer w dziedzinie

czasu

• Automatyczna regulacja mocy

• Interfejs elektryczny i optyczny

• Oprogramowanie do zarz dzania

2014-12-03

Radiolinie - ITK WEL WAT

55

Dane techniczne

Nadajnik

-

przepływność – poniżej STM-1

- pasmo

– 7/8 GHz

-

stabilność częst. – 20ppm

-

moc wyjściowa – 23 dBm

Modulacja

- 16 BCM

- 64 TCM

Interfejsy BB (ITU-T Rec. G.703)

- STM-1 (155.52 Mbit/s)

- 34 Mbit/s

- 21x2 Mbit/s

Inne

- konsumpcja mocy

– 120 W

- temperatury : -5 do 45

o

C

2014-12-03

Radiolinie - ITK WEL WAT

56

Radiowy system cyfrowy o małej pojemności SRA L

Dla systemów dostępowych i radiokomunikacji ruchomej

2014-12-03

Radiolinie - ITK WEL WAT

57

Parametry techniczne

Główne zastosowania LCDR (Low Capacity Digital Radio)

-

systemy dostępu radiowego – peryferyjne pętle

abonenckie jak DECT, CDMA

-

dystrybucja TV, podł czenie do sieci SDH

-

podł czenie do PCS i systemów ł czno ci ruchomej

(GSM, DCS)

Zakres częstotliwo ci – 7 – 38 GHz

Modulacja z ci gł faz (CPM)

Demodulator różnicowy z dekoderem Viterbiego

Przepływno ć – do 4x2 Mbit/s w wersji zewnętrznej i do

16x2 Mbit/s dla wersji mieszanej

Pobór mocy do 73W
Maksymalny zakres temperatur - -33 do +55

o

C (różne wersje)

Moc wyj ciowa ok..20dBm (zależnie od pasma pracy)

2014-12-03

Radiolinie - ITK WEL WAT

58

SRA 1S

– Parametry techniczne

Zastosowania do systemów

dostępowych
Zakresy

– 13 – 23 GHz

Pojemno ć STM-1,

21x2 Mbit/s, 34 Mbit/s

Moc ok.. 20 dBm
Interfejsy

– G.703, G.957, F, Q,

V.11, T3 i T4
Modem cyfrowy (BCM i TCM)

2014-12-03

Radiolinie - ITK WEL WAT

59

Legenda do tabeli produktów

2014-12-03

Radiolinie - ITK WEL WAT

60

Tabela produktów ITALTEL cz.1

2014-12-03

Radiolinie - ITK WEL WAT

61

Tabela

produktów
ITALTEL
cz.2

2014-12-03

Radiolinie - ITK WEL WAT

62

Radiolinia SAF CFM-22L

Parametry

•

Pasmo częstotliwości: 23 GHz

• Szerokość kanału radiowego: 7 MHz

• Przepustowość od 2 do 8 Mbit/s

• Typ modulacji: 4FSK

• Moc wyjściowa 16 lub 20 dBm

• Czułość przy BER=10

-6

: -80,5 lub -78,5 dBm

• Możliwość obsadzenia czterech slotów modułami
typu: E1, V.35, Ethernet w dowolnej kombinacji

• Prędkości portu V.35

• 64/128/256/512 Kbit/s, 1/2/4/6/8 Mbit/s

• Prędkości portu Ethernet

• 2/4/6/8 Mbit/s

Zasilanie: 20 do 60 VDC (-48 lub 24 VDC)
Pobór mocy: 24 W

2014-12-03

Radiolinie - ITK WEL WAT

63

Radiolinia WITLINK 2000

Parametry radiowe

Dostępne częstotliwości [GHz]

18

23

38

Szerokość kanału [MHz] w

zależności od przepływności

7 / 13,75 / 28 /55

7 / 14 / 28 / 55

7 / 14 /28 /55

Typ modulacji

CP4FSK

CP4FSK

CP4FSK

Moc

wyjściowa [dBm]

20

20

20

Czułość przy BER=10

-6

[dBm] w

zależności od przepływności

-80/-78/-75/-74/-73

-81/-78/-75/-75/-74

-80/-77/-74/-72/-71

2014-12-03

Radiolinie - ITK WEL WAT

64

Radiolinia
Helioss
Maverick

Parametry radiowe

Częstotliwość [GHz]

18

23

26

38

Wersja ze standardowym kanałem radiowym

Szerokość kanału [MHz]

40/55

50/56

56

50/56

Typ modulacji

16 QAM

Moc wyjściowa [dBm]

17

16,5

16,5

16

Czułość, BER=10

-6

[dBm]

-71/73

-71

-71

-70

Wersja z zawężonym kanałem radiowym

Szerokość kanału [MHz]

27,5

25/28

28

25/28

Typ modulacji

128 QAM

128/256 QAM

128 QAM

128/256 QAM

Moc wyjściowa [dBm]

15,5

15

15

14,5

Czułość, BER=10

-6

[dBm]

-67

-66

-66

-65

2014-12-03

Radiolinie - ITK WEL WAT

65

Modulacja



QAM (256)



BCM (16)



TCM (128)



FSK (4)



PSK (4)

2014-12-03

Radiolinie - ITK WEL WAT

66

Modulacja kodowana kratowo (1)

Modulacja

kodowana

kratowo

(Trellis-Coded

Modulation)

została zaproponowana i opisana przez

Ungerboecka w 1982r. W TCM proces modulacji i
kodowania traktuje

się jako złożon cało ć. W

tradycyjnym

systemie

transmisyjnym

kodowanie

nadmiarowe powoduje poszerzenie wymaganego pasma
dla utrzymania takiej samej, jak bez kodowania,

szybko ci transmisji. Przy zastosowaniu TCM możemy

uzyskać wszystkie profity jakie daje nam kodowanie nie

poszerzaj c pasma, trzeba jedynie zwiększyć

warto ciowo ć modulacji.

2014-12-03

Radiolinie - ITK WEL WAT

67

Modulacja kodowana kratowo (2)

Tradycyjne podej cie do

kodowania

2014-12-03

Radiolinie - ITK WEL WAT

68

Modulacja kodowana kratowo (3)

Nowoczesne podej cie do

kodowania

2014-12-03

Radiolinie - ITK WEL WAT

69

Modulacja kodowana kratowo (4)

2014-12-03

Radiolinie - ITK WEL WAT

70

Modulacja kodowana kratowo

Asymptotyczny zysk kodu dla

kodów Ungerboecka 8-PSK w

odniesieniu do niekodowanego

4-

PSK w funkcji liczby stanów

kodera kodu splotowego.

Asymptotyczny zysk kodu jest to warto ć

wyrażona w decybelach okre laj ca o

ile można zmniejszyć S/N na wej ciu

odbiornika stosuj cego dany kod

nadmiarowy uzyskuj c w efekcie

tak sam bitow stopę błędów na

wyj ciu dekodera jak dla odbiornika

nie stosuj cego kodowania

nadmiarowego.

0

1

2

3

4

5

6

4

16

64

256

Zysk kodu

Liczba stanów kodera

2014-12-03

Radiolinie - ITK WEL WAT

71

Kodowanie protekcyjne



Kody nadmiarowe pozwalaj ce na detekcję i ew.

korekcję błędów (detekcyjne, korekcyjne,

detekcyjno-korekcyjne)



Kody blokowe (np. Hamminga, Reeda-Mullera)

– Kody cykliczne (CRC, Golay, Reed-Solomon)



Kody splotowe

– Kody Ungerboeka (klasa kodów kratowych)



Kodowanie kaskadowe



Turbo kody

2014-12-03

Radiolinie - ITK WEL WAT

72

Modulacja BCM

W ogólno ci drugim wariantem modulacji kodowej

obok TCM jest BCM (Block Coded Modulation).

Jak się okazuje optymalne kody dla kanału

AWGN nie s optymalne dla kanału z zanikami.

Kody BCM zostały opracowane dla kanałów z

zanikami i maksymalizuje się tu odległo ć

Hamminga (poprzednio Euklidasa) pomiędzy
kolejnymi realizacjami. W BCM wykorzystuje

się zmodyfikowane kody Reeda-Mullera.

2014-12-03

Radiolinie - ITK WEL WAT

73

Odległość Hamminga i Euklidesa



Odległo ć Hamminga d(a,b) między dwoma ci gami (a i b) jest

liczb pozycji, na których ci gi te różni się między sob . Z punktu

widzenia możliwo ci wykrywania i poprawiania błędów definiuje się

minimaln odległo ć Hamminga jako d

min

=min[d(s

i

, s

j

)] gdzie i,j

€

(1,2....2

k

); s

– słowo kodowe



Odległo ć Euklidesa - odległo ć rozumiana jako minimalna

odległo ć pomiędzy s siednimi punktami konstelacji odpowiadaj cej

danej modulacji (na płaszczyźnie)

2014-12-03

Radiolinie - ITK WEL WAT

74

Radiolinie NERA

Element infrastruktury sieci komórkowych

Typowe zasięgi uwzględniające opady

Cyfrowe radiolinie PDH Nera (1)

Cyfrowe radiolinie PDH Nera (2)

Cyfrowe radiolinie SDH Nera

Budowa radiolinii PDH

2014-12-03

Radiolinie - ITK WEL WAT

81

Uwagi projektowe



Koszta montażu i koszta eksploatacji



Wybór trasy (liczba terminali, pojemno ć systemu, założony

nadmiar) ma wpływ na niezawodno ć, wykorzystanie infrastruktury,
strefy Fresnela

– z tego wybór częstotliwo ci, anten (0,6 do 4m)i ich

wysoko ci, obliczenie tłumienia trasy i ocena ew. odbić, wstępna

ocena sprawno ci ł cza



Wybór częstotliwo ci zgodnie z rodzajem sprzętu i zaleceniami i
warunkami lokalnymi

– ponowne przeliczenie sprawno ci ł cza w

szczegółach z uwzględnieniem wyposażenia dodatkowego i kabli

doprowadzaj cych



Ocena gabarytów stacji (pomieszczenia) i możliwo ci

doprowadzenia zasilania, wydzierżawienie dachów, pomieszczeń lub

też postawienie własnych masztów

2014-12-03

Radiolinie - ITK WEL WAT

82

Definicja tłumienia zgodnie z ITU-R

ODB

NAD

Antena

izotropowa

Antena

izotropowa

Antena

odbiorcza

Antena

nadawcza

Straty w antenie

odbiorczej

Straty w antenie

nadawczej

Filtry I fidery

Filtry I fidery

A

l.

– Tłumienie całego ł cza (stosunek poziomów nadanego i odbieranego)

A

s

– tłumienie systemu

A

– tłumienie transmisji

A

i

– tłumienie propagacyjne

A

0

– tłumienie w wolnej przestrzeni

2014-12-03

Radiolinie - ITK WEL WAT

83

Równanie transmisji mocy - 1

Nadajnik

wysyła moc P

N

anten o

wzmocnieniu G

N

. Gęsto ć mocy w miarę

oddalania zmienia się jak 1/R

2

. Gęsto ć

mocy S w odległo ci R





2

2

4

/

R

G

P

m

W

S

N

N





2014-12-03

Radiolinie - ITK WEL WAT

84

Równanie transmisji mocy - 2

Moc P

O

odbierana przez odbiornik

Tutaj A

ef

jest skuteczn powierzchni anteny

odbiorczej. Można j zapisać

wykorzystuj c parametr wzmocnienia
anteny odbiorczej

ef

SA

P



0





4

0

2

G

A

ef



2014-12-03

Radiolinie - ITK WEL WAT

85

Równanie transmisji mocy - 3

Dochodzimy do

równania transmisji mocy





2

2

0

0

4 R

G

G

P

P

N

N







Wniosek

• Moc odbierana przez odbiornik zależy od wzmocnień obu anten.

• Moc odbierana maleje jak 1/R

2

Uwaga: Iloczyn G

N

G

O



2

nie maleje ze wzrostem częstotliwo ci jak 1/f

2

, gdyż

wzrastaj wzmocnienia.

2014-12-03

Radiolinie - ITK WEL WAT

86

Tłumienie fali elektromagnetycznej przez gazy atmosferyczne

2014-12-03

Radiolinie - ITK WEL WAT

87

Tłumienie fali elektromagnetycznej przez deszcz

2014-12-03

Radiolinie - ITK WEL WAT

88

Bilans łącza (1)

Bilans ł cza jest sum wszystkich zysków i

strat w ł czu. Wykonuje się go celem

oszacowania redniego poziomu sygnału w

punkcie odbioru celem z kolei

oszacowania prawdopodobieństwa

poprawnego odbioru po uwzględnieniu

czynników destabilizuj cych (np. zaniki).

W poniższej tabeli pokazano przykładowy

bilans ł cza 50km na częstotliwo ci 6 GHz

2014-12-03

Radiolinie - ITK WEL WAT

89

Bilans łącza (2)

2014-12-03

Radiolinie - ITK WEL WAT

90

Bilans łącza (3)

2014-12-03

Radiolinie - ITK WEL WAT

91

Bilans łącza – wyjaśnienia (1)



Transmitter output power

– rednia moc wyj ciowa nadajnika na danym kanale

(maksymalna, w stosunku do 1mW, nie bierze się pod uwagę automatyki mocy)



Transmitter circulator/multiplekser loss

– straty wynikaj ce z podł czenia urz dzeń

umożliwiaj cych pracę nadajnika i odbiornika na jedn antenę lub umożliwiaj cych

pracę jednoczesn wielu nadajników na różnych kanałach



Transmitter waveguide/transmission line loss

– straty falowodów lub linii kablowych

doprowadzaj cych sygnał do anteny (zależne od częstotliwo ci i typy kabla lub

falowodu)



Transmitter antena random loss

– przypadkowe straty wynikaj ce ze zmiennego

pokrycia anteny (deszcz, szron itp.)



Transmitter antena gain

– zysk antenowy w stosunku do teoretycznej anteny

izotropowej zależny od typu anteny i częstotliwo ci pracy



Effective radiated power

– suma mocy wy ciowej i zysku antenowego pomniejszona

o straty losowe, doprowadzeń i cyrkulatora



Frequency

– częstotliwo ć pracy f



Path length

– odległo ć d pomiędzy anten nadawcz i odbiorcz



Free space loss

– straty w wolnej przestrzeni obliczane z zależno ci



Atmospherinc absorbtion /water vapor loss -

tłumienie atmosferyczne i pary wodnej

na danej częstotliwo ci



Atmosferic absorbtion loss for the path

– całkowite tłumienie atmosfery na całej

treasie

]

[

log

20

log

20

44

,

32

dB

d

f

L

f







2014-12-03

Radiolinie - ITK WEL WAT

92

Bilans łącza – wyjaśnienia (2)



Partial Fresnel obstruction loss

– straty wynikaj ce z ewentualnych przeszkód fizycznych w

pierwszej strefie Fresnela (0 do 6dB i raczej na niskich częstotliwo ciach), zwykle równe zeru



Building cluttr attenuation

– dla linii LOS warto ć zero , dla NLOS obliczane ze specjalnych

zależno ci



Foliage attenuation

– dla LOS wynosi xero (linia jest tak budowana, aby nie było

przeszkadzaj cych drzew), dla NLOS specjalne zależno ci



Building penetration attenuation

– jak wyżej



Total median path loss

– rednia strat na całej drodze w wolnej przestrzeni



Receiver antena gain

– zysk anteny odbiorczej



Receiver antena random loss

– podobnie jak straty losowe anteny nadawczej



Receiver waveguide/transmission line loss

– podobnie jak w przypadku anteny nadawczej



Receiver circulator/multiplekser loss

– podobnie jak w przypadku nadajnika



Median signal level at receiver input

– suma mocy wypromieniowanej i zysku anteny odbiorczej

pomniejszona o straty w całym torze do tego miejsca



Receiver noise figure F

– wła ciwo ci szumowe konkretnego urz dzenia odbiorczego



Receiver equivalent noise bandwidth B

– pasmo odbiornika okre lone przez filtr pasmowy o ci le

dobranej charakterystyce szumowej



Receiver noise treshold

– wielko ć wyliczona z dwóch poprzednich parametrów

B

T

K

F

P

b

N

0

)

1

(





2014-12-03

Radiolinie - ITK WEL WAT

93

Bilans łącza – wyjaśnienia (3)



Total external interference level

– poziom zakłóceń zewnętrznych interferencyjnych

występuj cych w rejonach silnie eksploatowanych przez urz dzenia radiowe

(wyliczane zgodnie ze specjaln procedur )



Required signal to noise ratio (SNR)

– poziom sygnału na wej ciu odbiornika

wymagany do osi gnięcia założonej jako ci odbioru (dla linii cyfrowych tj. BER)



Required signal to interference ratio (SIR)

– podobnie jak wyżej w odniesieniu do

intereferencji



Thermal noise fade margin A

T

– różnica pomiędzy rednim poziomem sygnału na

wejsciu odbiornika a sum progu szumowego i wymaganego SNR (do obliczania

marginesu bezpieczeństwa)



Interference fade margin A

I

-

różnica pomiędzy rednim poziomem sygnału na

wej ciu odbiornika a sum interferencji i wymaganego SIR



Margines zanikowy wylicza się z powyższegoŚ

dB

A

I

T

A

A

F

































 











 

10

10

10

10

log

10