micro3.mht.bme.hu/Mumo/

1. http://micro3.mht.bme.hu/Mumo/

2. A mobil rendszerek áttekintése • A mobil rendszerek fejlődése • Adatsebességek

4. A mobil rádiórendszerek felosztása adatsebesség és területi lefedettség szerint

7. Hullámterjedési alapok, Terjedési modellek • Rádiószakasz, szakaszcsillapítás • Fizikai modellek • Szabadtéri terjedés • Sík földfelszíni terjedés • Diffrakciós modellek • Késél diffrakció • Többszörös diffrakciós modellek • Bullington, Epstein-Peterson, Deygout, JRC

8. Terjedési modellek • Makrocellás terjedési modellek • Hata, COST231 • Mikrocellás terjedési modellek • Walfish-Ikegami modell, COST 231 • Beltéri terjedési modellek • Mootley-Keenan (félempirikus) • Ray-tracing • UMTS modellek • Beltéri • Kültérből beltérbe ill. gyalogos környezet • Kültéri - járművekre

9. P dB t L = 10 log P r Terjedési modellek • Rádiószakasz-szakaszcsillapítás

10. Terjedési modellek • Termikus zaj

11. Terjedési modellek Szabadtéri csillapítás

13. FONTOSABB ANTENNAJELLEMZőK Az antennák feladata a rádiórendszerekben Az antenna iránykarakterisztikája Nevezetes iránykarakterisztikák izotróp, nyereséges körsugárzó, szektoriális sugárzó, mikrohullámú antennák Az antenna megdöntése ( tilt ) Nyereség, irányhatás, hatásos felület

14. Az antenna iránykarakterisztikája F normalizált fesz. iránykarakterisztika Nevezetes iránykarakterisztikák Izotróp antenna Nyereséges körsugárzó

15. Szektoriális sugárzó Nyereséges körsugárzó

17. Az antennák irányhatása, nyeresége és hatásos felülete Irányhatás Nyereség Hatásos felület (vevőant. konverziós jell.)

18. Egyszerű link budget példa • Adatok • d=2km • f=900MHz • Gt=17dBi (65o) • Gr=0dBi • Fb= Fsb = 5 dB • Fm= Fsm = 7 dB Ptb=20W (43 dBm) • Ptm=300 mW (25 dBm) • Sn=-174dBm/Hz

19. Egyszerű link budget példa • Adatok • d=2km • f=900MHz • Gt=17dBi (65o) • Gr=0dBi • Fb= Fsb = 5 dB • Fm= Fsm = 7 dB • Ptb=20W (43 dBm) • Ptm=300 mW (25 dBm) • Sn=-174dBm/Hz

20. Egyszerű link budget példa • Adatok • d=2km • f=2000MHz • Gt=17dBi (65o) • Gr=0dBi • Fb= Fsb = 5 dB • Fm= Fsm = 7 dB Ptb=20W (43 dBm) • Ptm=300 mW (25 dBm) • Sn=-174dBm/Hz

21. Egyszerű link budget példa • Adatok • d=2km • f=2000MHz • Gt=17dBi (65o) • Gr=0dBi • Fb= Fsb = 5 dB • Fm= Fsm = 7 dB • Ptb=20W (43 dBm) • Ptm=300 mW (25 dBm) • Sn=-174dBm/Hz

22. Fizikai modellek - sík földfelszín (kétutas terjedés) • Modell

23. Terjedés beépített területen Többutas terjedési modellek

24. Teljesítmény mérleg számítás • rádiótechnikai tervezésnél • - zajjal határolt ellátottság • (termikus zaj, emelett az interferencia elhanyagolható) • - interferenciával határolt ellátottság. • (zavaró jel, emelett a zaj elhanyagolható)

25. Teljesítmény mérleg számítás • A vevő érzékenysége • Digitális vevőkészüléknél az előírt BER-hez tartozó jelteljesítmény • A GSM rendszerben használt vevőkészülék érzékenysége az a bemenő RF teljesítmény, mely a teljes sebességű beszédcsatorna 1b osztályú bitjeit tartalmazó keretekben legfeljebb 0,4% maradék hibaarányt (RBER = Residual Bit Error Rate) hoz létre.

26. Teljesítmény mérleg számítás • Ehhez a vevőre vonatkozó előírás szerint a vevő bementén legalább 10lg Ec/No = 8dB jel-zaj arány szükséges. • A vevő bemenetén megjelenő teljes (külső és belső eredetű) zajteljesítmény • Pn = kTsB ; watt • k 1,38·10-23 watt·sec/K, Boltzmann állandó • Ts a vevőrendszer zajhőmérséklete • B a vevő RF sávszélessége

27. Teljesítmény mérleg számítás • A GSM rendszerben • 10lg ( Ts/To ) = Fs = 10dB (mobil) • 10lg ( Ts/To) = Fs = 8 dB (bázis) • B = 250kHz

28. Teljesítmény mérleg számítás • Ezzel a vevő bemenetére számított zajteljesítmény • 10lgPn = 10lg(kT0 · Ts/To· B) • 10lgPn = -174 + 10lg (Ts/To) + 10lgB ; dBm ahol • 10lg kTo = -174dBm • az 1Hz sávszélességre jutó termikus zaj teljesítménye. • A vevő érzékenysége • 10lgPvmin = 10lgPn + 10lg(Ec/No)

29. Teljesítmény mérleg számítás • GSM vevők érzékenysége • - a bázisállomás vevőjére: -104dBm • - a mobil állomás vevőjére: -102dBm

30. Jelváltozások és ezek ellensúlyozása (fading tartalék) • Gyors fading, vagy Rayleigh fading • a jel átlagosan félhullámhosszonként (ez a GSM rendszerben mintegy 16cm) 30-40dB-lel változik • oka a mobil közelében lévő tárgyakról szóródó beeső hullámok interferenciája • Lassú fading, vagy log-normál fading • oka a mobil antennát körülvevő tereptárgyak (épületek, növényzet, stb.) árnyékoló hatása • A GSM sávban a dB-ben normális (log-normál) eloszlás szórása városban mintegy  = 7dB, beépítetlen (vidéki) területen mintegy  = 10-12 dB

31. Jelváltozások és ezek ellensúlyozása (fading tartalék) • A Rayleigh fading olyan gyors, és olyan nagy jelszint változást okoz, hogy ez ellen teljesítmény tartalékkal nem lehet védekezni. Erre szolgál gyorsan mozgó mobil esetén a jel keretek átvitel előtti szétosztása (interleaving) majd újra összerakása (deinterleaving) és a meghibásodott bitek kijavítása. Vagyis a csatornakódolás. Lassan mozgó, vagy álló mobil esetén előfordulhat, hogy az antenna hosszasan egy jel minimum körül tartózkodik. Ilyenkor a csatornakódolás nem segít, és az átvitel hibás lesz. Ezt akadályozza meg a frekvencia ugratás, mely a minimumok helyét másodpercenként 217-szer változtatja, és ezáltal olyan hatást idéz elő, mintha az antenna gyorsan mozogna.

32. Interleaving

33. Jelváltozások és ezek ellensúlyozása (fading tartalék) • A gyorsan mozgó mobil, illetve a frekvenciaugratás ellenére mégis bekövetkező valamelyes minőségromlást úgy ellensúlyozzuk, hogy a szükséges hasznos jelszintet a vevő érzékenységhez képest M1 = 3dB-lel megnöveljük. Ez a Rayleigh fading tartalék. • Alassú fading tartalék, mely a GSM rendszernél városban M2 = 5dB.

35. Jelváltozások és ezek ellensúlyozása (fading tartalék) • A GSM vevők zajjal határolt érzékenysége tehát fadinges jelre, városban • - 102 + 3 + 5 = -94dBm (mobil) • - 104 + 3 + 5 = -96dBm (bázis) • Ha a mobil készüléket épületben is használni akarjuk, akkor a fenti -94dBm jelszintnek az épületben kell meglennie. Az épületcsillapítás a földszinten 12-15dB. Tehát belsőtéri lefedésre az épületen kívül -79dBm és -82dBm közötti jelszintet kell biztosítani.

36. Jelváltozások és ezek ellensúlyozása (fading tartalék) • Interferenciával határolt esetben a fadinges hasznos jel és az ugyanolyan statisztikájú zavaró jel figyelembe vétele • C/Ic= 16.5 .. 19dB

37. A cellás elv A besugárzás cellás elve A frekvencia újrafelhasználása Lehetséges cluster méretek Szektorizálás

38. A besugárzás cellás elve

39. A frekvencia újrafelhasználása

40. Lehetséges cluster méretek Cluster (fürt) méret = N

41. Lehetséges cluster méretek • C/I viszony n a szakaszcsillapítás távolságfüggését leíró hatványkitevő

42. Szektorizálás • Elve

43. Szektorizálás • Hatása • C/I viszonyra • Kapacitásra (C/Ic) = 19dB előírásnál és az n = 3,5 értéknél

44. Az elérhető azonos csatorna zavar arány; dB

45. 3/9 cella ismétlődés

46. 4/12 cella ismétlődés 120 fokos szektoriális sugárzókkal

49. A GSM rendszer jellemzése, a rendszer szolgáltatásai • A rendszer fő elemei • mobil állomás (MS-Mobile Station) • GSM hálózat. • MS • a föld felszínén (légijármű kizárva) mozog, vagy előre meg nem határozható helyen áll, • a mobil berendezésből (ME) és az előfizetői azonosító modulból (SIM-Subscriber Identity Module) áll. • A mobil állomásnak háromféle használati módja definiált, ezek gépjárműbe szerelt, • hordozható, • kézi mobil állomás. • A GSM rendszer története • 1984-ben a CEPT keretein belül az ajánlás kidolgozását végző munkacsoport felállítása, • 1985-ben a munkacsoport részletes ajánlást készített a megvalósítandó hálózatról. • 1988-ban létrehozták az ETSI-t (European Telecommunication Standard Institute), mely többek között átvette a GSM szabvány kialakításának feladatát is a CEPT-től. • Az ETSI által elkészített műszaki specifikációt 1990-1991-ben publikálták.

50. A GSM rendszer jellemzése • Szolgáltatások: • - Az MS bolyongásának biztosítása • - A távbeszélő szolgáltatás mellett a rendszer kapcsolódhasson más szolgáltatásokhoz, pl. ISDN hálózathoz • - A rendszernek biztosítania kell a már meglévő PSTN/ISDN rendszerek által biztosított szolgáltatásokat, és a mobil rendszer tulajdonságai által lehetővé tett egyéb szolgáltatásokat • - Az MS-ek működhessenek hajók fedélzetén • - A rendszerhez különböző MS-ek kapcsolódhassanak, kézi, gépkocsiba épített