Sieci Bezprzewodowe
Sieci Bezprzewodowe
Wykład 2
Wykład 2
Program wykładu
Program wykładu
Bilans łącza radiowego
Bilans łącza radiowego
Modulacje analogowe i cyfrowe
Modulacje analogowe i cyfrowe
Techniki rozpraszania widma
Techniki rozpraszania widma
Modemy radiowe
Modemy radiowe
Multipleksacja
Multipleksacja
Metody korekcji błędów
Metody korekcji błędów
I Strefa Fresnela
I Strefa Fresnela
Największe znaczenie dla transmisji ma
Największe znaczenie dla transmisji ma
pierwsza strefa gdyż w niej przenoszona
pierwsza strefa gdyż w niej przenoszona
jest prawie cała energia sygnału
jest prawie cała energia sygnału
I Strefa Fresnela
I Strefa Fresnela
Strefa Fresnela w przekroju wzdłużnym jest elipsą,
Strefa Fresnela w przekroju wzdłużnym jest elipsą,
a w przekroju poprzecznym kołem o promieniu
a w przekroju poprzecznym kołem o promieniu
r
r
- promień pierwszej strefy w badanym miejscu
- promień pierwszej strefy w badanym miejscu
między nadajnikiem a odbiornikiem,
między nadajnikiem a odbiornikiem,
d
d
n
n
,
,
d
d
o
o
- odległości od nadajnika i od odbiornika,
- odległości od nadajnika i od odbiornika,
d
d
- odległość pomiędzy nadajnikiem i
- odległość pomiędzy nadajnikiem i
odbiornikiem,
odbiornikiem,
- długość fali radiowej
- długość fali radiowej
d
d
d
r
o
n
Bilans łącza
Bilans łącza
RSL = TSL – CLT + GT – FSL + GR – CLR
RSL = TSL – CLT + GT – FSL + GR – CLR
W bilansie należy uwzględnić
W bilansie należy uwzględnić
margines na zanik (typowo
margines na zanik (typowo
10dB).
10dB).
Bilans łącza
Bilans łącza
FSL
FSL
[dB
[dB
] - starty sygnału w wolnej przestrzeni
] - starty sygnału w wolnej przestrzeni
TSL
TSL
[dBm]
[dBm]
- poziom sygnał na wyjściu nadajnika
- poziom sygnał na wyjściu nadajnika
(moc nadajnika)
(moc nadajnika)
RSL
RSL
[dBm]
[dBm]
- poziom sygnału na wejściu
- poziom sygnału na wejściu
odbiornika (czułość odbiornika)
odbiornika (czułość odbiornika)
GT
GT
[dBi]
[dBi]
- zysk energetyczny anteny nadawczej
- zysk energetyczny anteny nadawczej
GR
GR
[dBi]
[dBi]
- zysk energetyczny anteny odbiorczej
- zysk energetyczny anteny odbiorczej
CLT
CLT
- starty sygnału w przewodzie i w złączach
- starty sygnału w przewodzie i w złączach
(tłumienie po stronie nadajnika)
(tłumienie po stronie nadajnika)
CLR
CLR
- starty sygnału w przewodzie i w złączach
- starty sygnału w przewodzie i w złączach
(tłumienie po stronie nadajnika)
(tłumienie po stronie nadajnika)
Model FSL
Model FSL
FSL dla częstotliwości 2,4 GHz dane jest wzorem:
FSL dla częstotliwości 2,4 GHz dane jest wzorem:
Lp (dB) = 100 + 20log10 D
Lp (dB) = 100 + 20log10 D
FSL dla częstotliwości 5,4 GHz dane jest wzorem:
FSL dla częstotliwości 5,4 GHz dane jest wzorem:
Lp (dB) = 106 + 20log10 D
Lp (dB) = 106 + 20log10 D
Gdzie: D – odległość między antenami
Gdzie: D – odległość między antenami
Moc nadajnika, czułość
Moc nadajnika, czułość
odbiornika,
odbiornika,
TP-LINK TL-WR1043ND
TP-LINK TL-WR1043ND
Przewód koncentryczny H-
Przewód koncentryczny H-
155
155
Nazwa
H-155
Kod
E1170
Pojemność [pF/m]
82
Skuteczność ekranowania [dB]
81
Rez. wewn.[ohm/km]
15
Rez. zewn.[ohm/km]
32
Tłum. 50MHz [dB/100m]
6,5
- 100MHz [dB/100m]
9,3
- 200MHz [dB/100m]
13,1
- 500MHz [dB/100m]
16,6
- 800MHz [dB/100m]
21,6
- 1000MHz [dB/100m]
30,9
- 1750MHz [dB/100m]
42,3
- 2000MHz [dB/100m]
45,2
- 2400MHz [dB/100m]
49,6
Przewód koncentryczny H-
Przewód koncentryczny H-
1000
1000
Nazwa
H-1000
Kod
E1172
Pojemność [pF/m]
80
Skuteczność ekranowania [dB]
83
Rez. wewn.[ohm/km]
-
Rez. zewn.[ohm/km]
-
Tłum. 50MHz [dB/100m]
2,7
- 100MHz [dB/100m]
3,9
- 200MHz [dB/100m]
5,7
- 500MHz [dB/100m]
9,6
- 800MHz [dB/100m]
12,3
- 1000MHz [dB/100m]
13,9
- 1750MHz [dB/100m]
19,4
- 2000MHz [dB/100m]
21,2
- 2400MHz [dB/100m]
23,2
Przewód koncentryczny Tri-
Przewód koncentryczny Tri-
Lan
Lan
Podstawowe cechy kabli Tri-Lan:
Podstawowe cechy kabli Tri-Lan:
niska tłumienność (aż 20% mniejsza niż w
niska tłumienność (aż 20% mniejsza niż w
popularnym H-155 oraz H-1000)
popularnym H-155 oraz H-1000)
znakomite dopasowanie
znakomite dopasowanie
wysoka skuteczność ekranowania (90dB dla 2,4GHz)
wysoka skuteczność ekranowania (90dB dla 2,4GHz)
płaszcz przewodu jest wykonany z polietylenu PE
płaszcz przewodu jest wykonany z polietylenu PE
odpornego na promienie UV, co pozwala na
odpornego na promienie UV, co pozwala na
stosowanie tych przewodów na zewnątrz
stosowanie tych przewodów na zewnątrz
Przekrój przewodu Tri-Lan 240 Przekrój przewodu Tri-Lan 400
Przekrój przewodu Tri-Lan 240 Przekrój przewodu Tri-Lan 400
Przewód koncentryczny Tri-
Przewód koncentryczny Tri-
Lan
Lan
Rdzeń miedziany
Średnica rdzenia
1,4 mm
Dielektryk fizycznie spieniany
Średnica
3,8 mm
Ekran
Folia Al/Poliester/Folia Al
12/15/12 um
Pokrycie folią
100 %
Oplot CuSn
16x7x0,12
Pokrycie oplotem
80 %
Średnica nad oplotem
4,45 mm
Płaszcz
Materiał
PE
Średnica zewnetrzna
6,10
Parametry elektryczne
Impedancja
50 Om
Pojemność
83 pF/m
Współczynnik skrócenia fali
81 %
Współczynnik ekranowania
>90 dB
Rezystancja rdzenia
11,2 Om/km
Rezystancja oplotu
12,4 Om/km
Rdzeń miedziany
Średnica rdzenia
2,7 mm
Dielektryk fizycznie spieniany
Średnica
7,2 mm
Ekran
Folia Al/Poliester
25/12 um
Pokrycie folią
100 %
Oplot CuSn
24 x 7 x 0,15
Pokrycie oplotem
83 %
Średnica nad oplotem
7,95 mm
Płaszcz
Materiał
PE
Średnica zewnetrzna
10,3
Parametry elektryczne
Impedancja
50 Om
Pojemność
80 pF/m
Współczynnik skrócenia fali
83 %
Współczynnik ekranowania
>90 dB
Rezystancja rdzenia
3,1 Om/km
Rezystancja oplotu
5,8 Om/km
Złącza antenowe
Złącza antenowe
Typ SMA/RP, N
Typ SMA/RP, N
Złącza antenowe
Złącza antenowe
Parametry techniczne
Parametry techniczne
Nazwa
Gniazdo
SMA/RP
Wtyk
SMA/RP
Gniazdo
N
Wtyk N
Kod
E84155
E84150
E84135
E84130
Impedancja [Ω]
50
50
50
50
Pasuje do przewodu
Tri-Lan 240, H-155
Zakres częstotliwościowy [GHz]
0...18
0...18
0...11
0...11
VSWR
<1.3
<1.3
<1.3
<1.3
Rezystancja stykowa
[mΩ]
Styk
wewnętrzny
6
6
3
3
Styk
zewnętrzny
2
2
2
2
Rezystancja izolatora [MΩ]
min. 5
min. 5
min. 5
min. 5
Antena
Antena
ATK-16/2,4 GHz 14,5 dB + gniazdo N
ATK-16/2,4 GHz 14,5 dB + gniazdo N
Antena
Antena
ATK-16/2,4 - Dane techniczne
ATK-16/2,4 - Dane techniczne
Nazwa
ATK 16/2,4 GHz
Kod
A7124
Pasmo [MHz]
2400-2480
Zysk [dB]
14,5
Szerokość wiązki H/V
25/29
Promien. przód/tył [dB]
>15
Polaryzacja
pionowa / pozioma
Ilość elementów
16
Impedancja wyjściowa [Om]
50 złącze N żeńskie (N/fem.)
Opakowanie
Karton
Masa [kg]
0,7
Długość
0,44
Charakterystyka zysku anteny
Charakterystyka zysku anteny
w funkcji częstotliwości
w funkcji częstotliwości
Charakterystyka współczynnika
Charakterystyka współczynnika
fali stojącej w funkcji
fali stojącej w funkcji
częstotliwości
częstotliwości
Dobór sprzętu do wartości
Dobór sprzętu do wartości
EIRP
EIRP
Bez pozwolenia radiowego można używać
Bez pozwolenia radiowego można używać
instalacji
instalacji
radiowych
radiowych
nieprzekraczających
nieprzekraczających
wartości EIRP:
wartości EIRP:
100mW, czyli 20dBm dla pasma 2,4 GHz,
100mW, czyli 20dBm dla pasma 2,4 GHz,
200mW dla pasma 5,150-5,250GHz,
200mW dla pasma 5,150-5,250GHz,
1 W, czyli 30 dBm dla pasma 5,47 – 5,725 GHz.
1 W, czyli 30 dBm dla pasma 5,47 – 5,725 GHz.
EIRP [dB] = Moc nadajnika dBm – (tłumienie
EIRP [dB] = Moc nadajnika dBm – (tłumienie
złączek dB + tłumienie kabla dB) + zysk anteny
złączek dB + tłumienie kabla dB) + zysk anteny
dBi
dBi
Pojęcie modulacji
Pojęcie modulacji
Proces zmiany niektórych parametrów
Proces zmiany niektórych parametrów
przebiegu
przebiegu
elektrycznego (fali elektromagnetycznej)
elektrycznego (fali elektromagnetycznej)
zmiennego w czasie pod wpływem innego
zmiennego w czasie pod wpływem innego
przebiegu (tzw. przebiegu modulującego)
przebiegu (tzw. przebiegu modulującego)
Rodzaje modulacji:
Rodzaje modulacji:
analogowa,
analogowa,
impulsowa,
impulsowa,
impulsowo-kodowa.
impulsowo-kodowa.
Podział modulacji
Podział modulacji
Modulacje analogowe
Modulacje analogowe
modulacja amplitudy (AM) – zmiana
modulacja amplitudy (AM) – zmiana
A
A
0
0
modulacja częstotliwości (FM) –
modulacja częstotliwości (FM) –
zmiana
zmiana
modulacja fazy (PM) – zmiana
modulacja fazy (PM) – zmiana
t
A
u
o
sin
Modulacja AM
Modulacja AM
Widmo sygnału AM
Widmo sygnału AM
t
A
t
A
t
A
u
m
m
o
m
cos
5
.
cos
5
.
sin
Widmo sygnału AM
Widmo sygnału AM
Rodzaje modulacji AM
Rodzaje modulacji AM
DSB-LC (inaczej AM) (ang.
DSB-LC (inaczej AM) (ang.
Double-Sideband Large
Double-Sideband Large
Carrier
Carrier
) - modulacja dwuwstęgowa z nośną
) - modulacja dwuwstęgowa z nośną
DSB-SC (ang.
DSB-SC (ang.
Double-Sideband Suppressed
Double-Sideband Suppressed
Carrier
Carrier
) - modulacja dwuwstęgowa z wytłumioną
) - modulacja dwuwstęgowa z wytłumioną
nośną
nośną
SSB (ang.
SSB (ang.
single-sideband modulation
single-sideband modulation
) -
) -
modulacja jednowstęgowa (może być wstęga
modulacja jednowstęgowa (może być wstęga
górna lub dolna)
górna lub dolna)
Do odtworzenia sygnału modulującego wystarczy
Do odtworzenia sygnału modulującego wystarczy
jedna wstęga
jedna wstęga
Można oszczędzić energię i pasmo
Można oszczędzić energię i pasmo
Modulacja FM
Modulacja FM
Chwilowa
Chwilowa
częstotliwość
częstotliwość
sygnału zmienia się
sygnału zmienia się
ze zmianą sygnału modulującego
ze zmianą sygnału modulującego
Modulacja FM - widmo
Modulacja FM - widmo
Modulacja PM
Modulacja PM
Chwilowa
Chwilowa
faza
faza
sygnału zmienia się ze
sygnału zmienia się ze
zmianą
zmianą
sygnału modulującego
sygnału modulującego
Porównanie AM, FM i PM
Porównanie AM, FM i PM
Ja
ko
ść
s
yg
n
ał
u
AM
Stosunek S/N
FM
PM
Modulacja cyfrowa ASK
Modulacja cyfrowa ASK
Modulacja cyfrowa FSK
Modulacja cyfrowa FSK
Modulacja cyfrowa PSK i
Modulacja cyfrowa PSK i
DPSK
DPSK
Modulacje w systemach
Modulacje w systemach
radiokomunikacyjnych
radiokomunikacyjnych
W cyfrowych systemach radiokomunikacyjnych występują
W cyfrowych systemach radiokomunikacyjnych występują
dwa etapy modulacji.
dwa etapy modulacji.
Pierwszy z nich to modulacja cyfrowa, w której
Pierwszy z nich to modulacja cyfrowa, w której
modyfikowany parametr przybiera tylko pewne określone
modyfikowany parametr przybiera tylko pewne określone
wartości. Proces ten wykonywany jest przez modem, na
wartości. Proces ten wykonywany jest przez modem, na
wyjściu którego pojawia się zmodulowana fala podnośna
wyjściu którego pojawia się zmodulowana fala podnośna
(ang.
(ang.
subcarrier frequency
subcarrier frequency
), zwana też częstotliwością
), zwana też częstotliwością
pośrednią (ang.
pośrednią (ang.
intermediate frequency
intermediate frequency
).
).
Drugi etap to modulacja analogowa przebiegu nośnego
Drugi etap to modulacja analogowa przebiegu nośnego
wielkiej częstotliwości falą podnośną, odbywająca się w
wielkiej częstotliwości falą podnośną, odbywająca się w
nadajniku. Przed wykorzystaniem sygnału informacyjnego
nadajniku. Przed wykorzystaniem sygnału informacyjnego
w procesie modulacji może on zostać poddany filtracji,
w procesie modulacji może on zostać poddany filtracji,
korekcji lub innym przekształceniom w celu poprawy
korekcji lub innym przekształceniom w celu poprawy
parametrów systemu, np. ograniczenia szerokości pasma.
parametrów systemu, np. ograniczenia szerokości pasma.
Modulacje w systemach
Modulacje w systemach
radiokomunikacyjnych
radiokomunikacyjnych
W celu zwiększenia szybkości bitowej przy
W celu zwiększenia szybkości bitowej przy
niezmienionej szybkości modulacji stosuje się
niezmienionej szybkości modulacji stosuje się
modulacje wielowartościowe (np. 4-, 8- lub 16-
modulacje wielowartościowe (np. 4-, 8- lub 16-
wartościowe) zamiast binarnych (2-
wartościowe) zamiast binarnych (2-
wartościowych).
wartościowych).
W metodach tych często stosowana jest także
W metodach tych często stosowana jest także
modulacja mieszana, będąca kombinacją dwóch
modulacja mieszana, będąca kombinacją dwóch
podstawowych metod modulacji (najczęściej
podstawowych metod modulacji (najczęściej
AM/PM).
AM/PM).
Modulacja wielowartościowa, ze względu na
Modulacja wielowartościowa, ze względu na
większą liczbę rozróżnialnych stanów sygnału, a
większą liczbę rozróżnialnych stanów sygnału, a
więc i mniejszą odporność na błędy, wymaga
więc i mniejszą odporność na błędy, wymaga
jednak lepszego toru transmisyjnego.
jednak lepszego toru transmisyjnego.
Porównanie BPSK i QPSK
Porównanie BPSK i QPSK
Modulacja QAM
Modulacja QAM
0
0
90
180
270
3
3
3
3
Faza
90
180
270
3
3
3
3
45
135
225
315
2
0
90
180
270
3
3
3
3
45
135
225
315
2
5
5
5
5
2
3
Kodowanie CAP
Kodowanie CAP
CAP 64
CAP 16
1 znak
=6 bitów danych
1 znak
=4 bity danych
Względne szybkości wybranych
Względne szybkości wybranych
metod modulacji
metod modulacji
Typ
Metoda modluacji
Szybkość
[b/s/Hz]
AM
OOK (kluczowanie amplitudy) - detekcja koherentna
0,8
QAM (4-wartościowa modulacja amplitudy)
1,7
QPR (4-wartościowa modulacja o częściowej odpowiedzi)
2,25
FM
FSK (kluczowanie z przesuwem częstotliwości) - detekcja
niekoherentna
0,8
CP-FSK (kluczowanie z przesuwem częstotliwości o ciągłej fazie) -
detekcja niekoherentna
1,0
MSK (szybkie kluczowanie z przesuwem częstotliwości)
1,0
DE-MSK (szybkie kluczowanie z przesuwem częstotliwości kodowane
różnicowo)
1,9
PM
BPSK (binarne kluczowanie z przesuwem fazy) - detekcja
koherentna
0,8
DE-BPSK (binarne kluczowanie z przesuwem fazy kodowane
różnicowo)
0,8
DPSK (różnicowe kluczowanie z przesuwem fazy)
0,8
QPSK (4-wartościowe kluczowanie z przesuwem fazy)
1,9
DQPSK (różnicowe 4-wartościowe kluczowanie z przesuwem fazy)
1,8
8-F PSK (8-wartościowe kluczowanie z przesuwem fazy) detekcja
koherentna
2,6
16-F PSK (16-wartościowe kluczowanie z przesuwem fazy) detekcja
koherentna
2,9
AM/P
M
16-F APK (16-wartościowe kluczowanie z przesuwem amplitudy i
fazy)
3,1
Metody wielodostępu w
Metody wielodostępu w
systemach z widmem
systemach z widmem
rozproszonym
rozproszonym
Metody wielodostępu:
Metody wielodostępu:
wielodostęp z podziałem czasu
wielodostęp z podziałem czasu
(TDMA),
(TDMA),
wielodostęp z podziałem
wielodostęp z podziałem
częstotliwości (FDMA),
częstotliwości (FDMA),
wielodostęp kodowy (CDMA).
wielodostęp kodowy (CDMA).
Metody wielodostępu –
Metody wielodostępu –
TDMA
TDMA
Wielodostęp z podziałem czasu (Time Division
Multiple Access).
każda stacja nadaje w określonej szczelinie
czasowej.
Metody wielodostępu –
Metody wielodostępu –
FDMA
FDMA
Wielodostęp z podziałem częstotliwości
Wielodostęp z podziałem częstotliwości
(Frequency Division Multiple Access).
(Frequency Division Multiple Access).
każda stacja nadaje na swojej częstotliwości.
każda stacja nadaje na swojej częstotliwości.
Metody wielodostępu –
Metody wielodostępu –
CDMA
CDMA
Wielodostęp kodowy (Code Division Multiple
Wielodostęp kodowy (Code Division Multiple
Access).
Access).
Każda stacja moduluje nadawany sygnał swoim
Każda stacja moduluje nadawany sygnał swoim
kodem – rozpraszanie widma.
kodem – rozpraszanie widma.
Systemy z widmem
Systemy z widmem
rozproszonym
rozproszonym
Zalety:
Zalety:
wysoka odporność na zakłócenia,
wysoka odporność na zakłócenia,
praca wielu nadajników we wspólnym paśmie,
praca wielu nadajników we wspólnym paśmie,
utrudnione przechwytywanie informacji.
utrudnione przechwytywanie informacji.
Metody rozpraszania widma:
Metody rozpraszania widma:
kluczowanie bezpośrednie (DSSS),
kluczowanie bezpośrednie (DSSS),
przeskoki częstotliwości (FHSS),
przeskoki częstotliwości (FHSS),
wielodostęp kodowy (CDMA).
wielodostęp kodowy (CDMA).
Kluczowanie bezpośrednie
Kluczowanie bezpośrednie
Sygnał danych jest sumowany modulo 2
Sygnał danych jest sumowany modulo 2
(XOR)
(XOR)
z ciągiem pseudolosowym, a następnie
z ciągiem pseudolosowym, a następnie
poddawany modulacji.
poddawany modulacji.
Czas trwania bitu ciągu pseudolosowego
Czas trwania bitu ciągu pseudolosowego
jest
jest
krótszy niż czas trwania bitu danych.
krótszy niż czas trwania bitu danych.
Odtworzenie informacji w odbiorniku
Odtworzenie informacji w odbiorniku
wymaga
wymaga
synchronizacji ciągu pseudolosowego.
synchronizacji ciągu pseudolosowego.
Przeskoki częstotliwości
Przeskoki częstotliwości
Pseudolosowy wybór spośród możliwych
Pseudolosowy wybór spośród możliwych
częstotliwości nośnych.
częstotliwości nośnych.
•
Metoda szybkich przeskoków – zmiana
Metoda szybkich przeskoków – zmiana
częstotliwości następuje wielokrotnie
częstotliwości następuje wielokrotnie
podczas trwania bitu informacyjnego.
podczas trwania bitu informacyjnego.
•
Metoda wolnych przeskoków - zmiana
Metoda wolnych przeskoków - zmiana
częstotliwości następuje raz na wiele bitów
częstotliwości następuje raz na wiele bitów
informacyjnych.
informacyjnych.