Mobilne Komunikacije

Mobilne komunikacije 04. studeni 2012. 1

MOBILNE KOMUNIKACIJE

auditorne vjebe

Mobilne komunikacije subota, 15. listopad 2011. 2

Pravila logaritmiranja

> Pravila logaritmiranja:

b

bb

b

aab

ab

aa

aba

bab

a

baba

10)(loglog

log1

loglog

loglog

loglog)log(

loglog)log(

1

1


to je to dB, dBm?

> Decibel (dB) je logaritamska mjerna jedinica koja izraava relativan odnos neke mjerene (X) fizikalne veliine u usporedbi sa specificiranom ili pretpostavljenom vrijednou (Xo). Decibel ima iroku primjenu u akustici, fizici, elektronici i nekim drugim znanstvenim disciplinama

> Logaritamska priroda omjera omoguava prikladan prikaz jako velikih, ali i jako malih omjera. Tako npr. poveanje od 3 dB odgovara udvostruenju snage, poveanje od 6 dB odgovara etverostrukom poveanju snage itd.

> Obzirom da se radi o omjeru, decibel je bezdimenzionalna veliina.

> dBm je stoga izmjerena razina snage u odnosu na 1mW:

> Primjeri:


to je to dB, dBm? Odnos dB - W

> Odnos dB -W


Frekvencijski pojas rezerviran za GSM (P-GSM, E-GSM i DCS-1800)

> GSM 900 2x 25 MHz, dupleksni razmak 45 MHz , irina kanala 200 KHz, 125 kanala

> E-GSM dodatno 10 MHz na donjem dijelu pojasa, novih 50 kanala

> DCS-1800 2x75 MHz, dupleksni razmak 95 MHz , irina kanala 200 KHz, 374 kanala


Pregled frekvencijskih pojasa


Frekvencijski pojas rezerviran za GSM (P-GSM, E-GSM i DCS-1800)

Jednadbe koje opisuju vezu izmeu broja kanala (n, ARFCN) i frekvencije kanala:

n - Absolute Radio Frequency Channel Number, ARFCN Napomena: n= ARFCN (Absolute Radio Frequency Channel Number), pa se moe pisati i n i ARFCN

1241),2.0(0.890)( nnnFul

1241,45)()( nnFnF uldl

GSM 900, dva pojasa irine 25 MHz, dupleksni razmak 45 MHz , separacija 200 KHz, 125 kanala

Extended GSM (E-GSM) dodano 10 MHz na donjem dijelu pojasa, novih 50 kanala

1241),2.0(0.890)( nnnFul

1023975),1024(2.00.890)( nnnFul

45)()( nFnF uldl

DCS-1800, dva pojasa irine 75 MHz, dupleksni razmak 95 MHz , separacija 200 KHz, 374 kanala

885512),511()2.0(710,1)( nnnFul

885512,95)()( nnFnF uldl


Pregled frekvencijskih pojasa


Dobitak antene (g) je broj koji kazuje koliko puta vea treba biti ukupna zraena snaga izotropnog radijatora od ukupne privedene snage razmatrane antene, da bi se izotropnim

radijatorom na odreenoj udaljenosti postigla jednaka gustoa to je ima razmatrana antena u smjeru maksimalnog zraenja.

Jakost elektrinog polja (Emax) na mjestu prijema, u smjeru maksimalnog zraenja


Jakost elektrinog polja (Emax) na mjestu prijema, u smjeru maksimalnog zraenja

d

gPE ODOD

30max

d

POD

gOD

Emax


Izraunavanje izlaznog napona (UPR) na mjestu prijema


Izlazni napon (UPR) na mjestu prijema

UPR

gPR

m

VEdBgMHzfVdBU

m

VE

MHzf

gRVU

PRcPR

c

PRPR

max

max

log20log208.29)(

19

R Za R=50 vrijedi jednadba:

Emax



Osnovni parametri antena

Usmjerenost i dobitak antene > Kut usmjerenosti (D i D) je kut oko glavnog smjera zraenja unutar kojeg gustoa zraene snaga ne pada ispod polovice one snage koja se zrai

u smjeru maksimalnog zraenja. U literaturi se te karakteristine toke esto nazivaju i 3dB toke jer predstavljaju toke u dijagramu zraenja u kojima snaga padne za 3 dB (za pola), a jaina polja padne za 2.

> Usmjerenost antene moe se shvatiti kao broj koji kazuje koliko puta ukupna zraena snaga izotropnog radijatora mora biti vea od ukupne zraene snage razmatrana antene da bi se s izotropnim radijatorom na odreenoj udaljenosti postigla jednaka gustoa snage, to je ima razmatrana antena u smjeru maksimalnog zraenja.

> Usmjerenost (D) se rauna prema jednadbi:

Gdje je:

D- horizontalni kut usmjerenosti

D- vertikalni kut usmjerenosti

> Veza izmeu usmjerenosti (D) i dobitka antene (g)

Gdje je:

k- koeficijent djelotvornosti

DD

D

41235

DD

kDkg

41235



Elektromagnetsko zraenje

Ortogonalne polarizacije

Za ortogonalne polarizacije vrijedi da:

> Ne interferiraju meusobno

> Imaju isti aksijalni odnos AO

> Velike osi su im meusobno okomite

> Imaju suprotne smjerove rotacije

Linearna vertikalna Linearna horizontalna +45

Linearna horizontalna Linearna horizontalna -45

Kruna desni

Kruna lijevi

Eliptika desni

Eliptika lijevi



Elektromagnetsko zraenje

Jakost polja i gustoa snage elektromagnetskog vala

> Jakost polja elektromagnetskog vala (E) mjeri se kao napon izmeu dviju toaka koje lee na jednoj elektrinoj silnici polja u ravnini valne fronte. Usporedbeni napon je induciran u ici duljine jednog metra, izraeno u voltima po metru (V/m). Kako je napon u nekom valu obino vrlo malen, jakost polja se izraava u milivoltima po metru (mV/m) ili mikrovoltima po metru (v/m).

> Gustoa snage elektromagnetskog vala (P) je omjer kvadrata jakosti polja (E) i impedancija (Z), to moemo zapisati jednadbom (Obzirom da impedancija slobodnog prostora iznosi 377 oma, jakosti od 1 V/m odgovara gustoi snage od 2.65 mW/m2.)

> Polarizator- je sastavljenom od niza gusto postavljenih tankih paralelnih vodia (razmak manji od /10)? Elektrino polje paralelno icama potjerat e struju du ice, to e dovesti do razdvajanja pozitivnih i negativnih naboja i stvaranja protupolja suprotnog smjera i tono jednakog iznosa kao i upadno polje. Takvo protupolje zrai val u suprotnom smjeru od dolaznoga, dakle dolazi do refleksije upadnog vala. U obrnutom sluaju, kada je polje koje dolazi na polarizator okomito na ice, nema refleksije zbog toga to smo pretpostavili da su vodii tanki, tj. u tom smjeru ne moe potei struja koja bi uzrokovala stvaranje protupolja. Stoga takvo polje, okomito na ice polarizatora, prolazi dalje kao da polarizatora uope nema. Kaemo da ta komponenta polja "ne vidi" polarizator.

Z

EP

2



Propagacijski modeli

PODJELA PROPAGACIJSKIH MODELA:

> Empirijski

> Fizikalni

> Hibridni

EMPRIJSKI MODELI

> Ne postoji nikakva povezanost sa fizikalnim mehanizmima propagacije prema kojima se irenje radiovala dogaa, a zasnivaju se na mnogobrojnim terenskim mjerenjima jaine signala

> Nedostatak: Teren na kojem elimo izvesti predikciju potrebno je klasificirati sukladno odreenim kategorijama kao npr. urbana sredina, to za razliite zemlje ima razliito znaenje

> Okomura- Hata model, Cost 231 model, Lee model

FIZIKALNI MODELI

> Zasnivaju se na ranije objanjenim fizikalnim principima propagacije signala: refleksija, refrakcija, difrakcija

> Zahtijevaju detaljne 3D karte podruja na koja e se primjeniti model

> Guenje u otvorenom prostoru, model guenja povrine zemlje, Allsebrukov i Parsonov model, Ikegami model, Walfisch - Bertoni model

HIBRIDNI MODELI

> Kombinacija fizikalnih i empirijskih modela

> Egli model




Guenje u otvorenom prostoru

> Fizikalni model

> guenje otvorenog prostora (engl. Path Loss) izmeu dviju antena u otvorenom prostoru opisano je Friisovom jednadbom:

> ukupno guenja (path loss) definirano je omjerom izmeu odaslane i primljene snage:

> ukupno guenje puta u dB:

2

4

rGG

P

Pba

t

r

2244

c

rfr

P

GGPL

r

batF

kmMHzdBF dfL log20log204.32)(


> Interferencija

> istokanalna

> Smetnja unutar elije uzrokovana prisustvom nosioca neke druge elije, ali na jednakoj frekvenciji

> Odnos izmeu korisnog (C-carrier) i smetajueg (I- interference) signala oznaava se C/I

> U GSM sustavu za ostvarivanje kvalitetne veze mora biti ispunjen uvjet: C/I > 9dB

> Odnos C/I definira se jednadbom:

Gdje je:

PPRk- primljena snaga korisnog signala

PPRs- primljena snaga smetajueg signala


Efekti koji naruavaju kvalitetu prijenosa signala na zranom suelju



Prikaz putanja zraka kod refleksije od ravne povrine tla



Fazorski prikaz direktne i reflektirane zrake


Agner Krarup Erlang

> Stvorio podruje analize telefonskih mrea:

> Prometni inenjering

> Teorija ekanja (queueing theory )

Doprinos:

> 1909 - "The Theory of Probabilities and Telephone Conversations dokazuje da je Poisson-ova razdioba primjenjiva u analizi sluajnih (random) telefonskih poziva

> 1917 - "Solution of some Problems in the Theory of Probabilities of Significance in Automatic Telephone Exchanges definira formule za izraun gubitka prometa i ekanja

> Rad na analizi efikasnog dimenzioniranja broja komutacijski kanala u maloj lokalnoj telekomuniakcijsoj mrei doveli su do definicije Erlang formule


Izraun kapaciteta elije u GSM sustavu

http://en.wikipedia.org/wiki/Agner_Krarup_Erlang


Erlang B

> Erlang- jedinica za mjerenje prometa u telekomunikacijskim mreama

> Erlang B formulu koristimo za izraunavanje prometa u sustavima bez ekanja

M broj mobilnih stanica koje moemo usluiti

Ap ponueni promet (Erlanga)

A stvarni promet 8Erlanga)

VP vjerojatnost pozivanja (%)

tm vrijeme trajanja poziva (sekundi)

B gubitak prometa (%)

n broj Komunikacijskih Kanala



mp tVPMA

)1( BAA p

!.......

!3!21

!32

n

AAAA

n

A

Bnppp

p

np


Djelotvornost sustava

> Ukupni koeficijent djelotvornosti:

> Spektralni koeficijent djelotvornosti:

> Prostorni koeficijent djelotvornosti

> Vremenski koeficijent djelotvornosti

f zauzee spektra Do razmak istokanalnih baznih postoja

A promet

n broj kanala po eliji uz promet A i gubitak B i referentni sustav



TPS

f

fiS

2

o

oi

PD

D

2

),(

),(

iii

iT

BAn

A

BAn

A


Djelotvornost sustava (drugaiji oblik)

> Ag promet u grozdu

> Sg povrina grozda

> a povrinska gustoa prometa

> W ukupan zauzeti spektar



MHzWkm

Era

MHzWkmS

ErA

g

g

2

2

lglg


Povrina elije

> 6 jednakostraninih trokuta

> Broj elija u grozdu k:

Do razmak istokanalnih odailjaa

Ro polumjer elije



2

3

1

o

o

r

Dk

2

33

4

36

22

oorr

S

3oo rD

or

or




Obiljeja grozda (clutera): > Grozd je podruje na kojem se sve grupe frekvencija ponavljaju samo jedanput.

> U pojedinom je grozdu mogue koristiti sve raspoloive frekvencije.

> Veliina grozda ovisi o broju elija k u grozdu. to je grozd vei, vea je ponovljena udaljenost D, i vei je omjer C/I. Meutim, vei k znai manji broj kanala i manji broj aktivnih pretplatnika u eliji.

SINR Signal-to-Noise Ratio

umelijasusjednihsasmetnja

signalkorisni

signalsmetajuci

signalkorisniSINR

___

_

_

_

NDP

RP

NDP

RP

NP

RPW

ii

i

0

0

6

1

0

0

6

1

0

6

D

R

I

CW

6

2)3(6

1

)3(66

kkR

R

D

RW

kRD 3

C/I=18 k=7

C/I=12 k=4

C/I=9 k=3

Istokanalna interferencija

1 2

3 4

5

6 7

1 2

3

k=3

1 2

3 4

1

2

3

D

2R

1

1

1

1

1

Korisni signal

k=4

k=7




Model 7/21 > C/I=18 k=7 > Velika ponovljena udaljenost > Malen kapacitet

Model 4/12 > C/I=12 k=4 > Manja ponovljena udaljenost > Vei kapacitet

Model 3/9 > C/I=9 k=3 > Najmanja ponovljena udaljenost > Najvei kapacitet

Documents

Mobilne Komunikacije