Η παρουσίαση φορτώνεται. Παρακαλείστε να περιμένετε

Η παρουσίαση φορτώνεται. Παρακαλείστε να περιμένετε

ΜΕΡΟΣ Α : ΤΗΛΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΑΚΑ ΘΕΜΑΤΑ ΕΝΟΤΗΤΑ Νο. 1 ΔΙΑΥΛΟΣ ΚΙΝΗΤΗΣ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΑΣ ΙΔΙΑΙΤΕΡΑ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΚΙΝΗΤΑ ΔΙΚΤΥΑ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ.

Παρόμοιες παρουσιάσεις


Παρουσίαση με θέμα: "ΜΕΡΟΣ Α : ΤΗΛΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΑΚΑ ΘΕΜΑΤΑ ΕΝΟΤΗΤΑ Νο. 1 ΔΙΑΥΛΟΣ ΚΙΝΗΤΗΣ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΑΣ ΙΔΙΑΙΤΕΡΑ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΚΙΝΗΤΑ ΔΙΚΤΥΑ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ."— Μεταγράφημα παρουσίασης:

1 ΜΕΡΟΣ Α : ΤΗΛΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΑΚΑ ΘΕΜΑΤΑ ΕΝΟΤΗΤΑ Νο. 1 ΔΙΑΥΛΟΣ ΚΙΝΗΤΗΣ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΑΣ ΙΔΙΑΙΤΕΡΑ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΚΙΝΗΤΑ ΔΙΚΤΥΑ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ

2 Γενικό μοντέλο διαύλου πολυδιόδευσης Το κινητό κανάλι περιγράφεται ως γραμμικό χρονικά μεταβαλλόμενο σύστημα. Λαμβανόμενο σήμα: r(t) = s(t)  h(τ; t) + n(t) r(t) = s(t)  h(τ; t) + n(t) Κρουστική απόκριση: h(τ; t) = Σ k=1:L a k (t)δ(t-τ k ) h(τ; t) = Σ k=1:L a k (t)δ(t-τ k )Άρα: r(t) = Σ k=1:L a k (t)s(t-τ k ) + n(t) r(t) = Σ k=1:L a k (t)s(t-τ k ) + n(t)

3 Μοντέλο ΓΧΜ διαύλου πολυδιόδευσης Παράδειγμα: Κανάλι με εύρος ζώνης 10KHz και δύο σημαντικές διαδρομές με σχετική χρονική απόσταση ίση με 1ms. Παράδειγμα: Κανάλι με εύρος ζώνης 10KHz και δύο σημαντικές διαδρομές με σχετική χρονική απόσταση ίση με 1ms.

4 Μηχανισμοί διάδοσης ανάκλαση (reflection) ανάκλαση (reflection) περίθλαση (diffraction) περίθλαση (diffraction) σκέδαση (scattering) σκέδαση (scattering) =>επιλεκτική εξασθένηση και αλλαγή φάσης

5 Μηχανισμοί διάδοσης Πρόσπτωση του κύματος σε αντικείμενα μεγάλα σε σχέση με το λ Πρόσπτωση του κύματος σε αντικείμενα μεγάλα σε σχέση με το λ Ανάκλαση σε επιφάνειες που διαχωρίζουν περιοχές με διαφορετική διηλεκτρική σταθερά Ανάκλαση σε επιφάνειες που διαχωρίζουν περιοχές με διαφορετική διηλεκτρική σταθερά Σε τέλειο αγωγό όλη η ποσότητα της προσπίπτουσας ενέργειας ανακλάται Σε τέλειο αγωγό όλη η ποσότητα της προσπίπτουσας ενέργειας ανακλάται Απόσβεση και αλλαγή φάσης Απόσβεση και αλλαγή φάσης Ανάκλαση :

6 Μηχανισμοί διάδοσης Πρόσπτωση του κύματος σε αντικείμενα με ακμές (της τάξης του λ ) που βρίσκονται ανάμεσα στον πομπό και το δέκτη Πρόσπτωση του κύματος σε αντικείμενα με ακμές (της τάξης του λ ) που βρίσκονται ανάμεσα στον πομπό και το δέκτη Σύμφωνα με την αρχή του Huygen όλα τα σημεία του σφαιρικού μετώπου του κύματος μπορούν να θεωρηθούν ως δευτερεύουσες σημειακές πηγές Σύμφωνα με την αρχή του Huygen όλα τα σημεία του σφαιρικού μετώπου του κύματος μπορούν να θεωρηθούν ως δευτερεύουσες σημειακές πηγές Κάμψη του κύματος και διάδοσή του ακόμη και στις περιοχές «σκιάς» του αντικειμένου. Κάμψη του κύματος και διάδοσή του ακόμη και στις περιοχές «σκιάς» του αντικειμένου. Στις υψηλές συχνότητες υπάρχει εξάρτηση του φαινομένου από: γεωμετρία του αντικειμένου, πλάτος και φάση του προσπίπτοντος κύματος, είδος πόλωσης. Στις υψηλές συχνότητες υπάρχει εξάρτηση του φαινομένου από: γεωμετρία του αντικειμένου, πλάτος και φάση του προσπίπτοντος κύματος, είδος πόλωσης. Διάθλαση :

7 Μηχανισμοί διάδοσης Πρόσπτωση του κύματος σε αντικείμενα (ή επιφάνειες με προεξοχές) με διαστάσεις μικρότερες από το λ Πρόσπτωση του κύματος σε αντικείμενα (ή επιφάνειες με προεξοχές) με διαστάσεις μικρότερες από το λ Ο αριθμός των αντικειμένων ή/και προεξοχών ανά μονάδα όγκου πρέπει να είναι αρκούντως μεγάλος. Ο αριθμός των αντικειμένων ή/και προεξοχών ανά μονάδα όγκου πρέπει να είναι αρκούντως μεγάλος. h c = λ /( 8 sinθ i ), όπου h c το ύψος της προεξοχής h c = λ /( 8 sinθ i ), όπου h c το ύψος της προεξοχής θ i η γωνία πρόσπτωσης θ i η γωνία πρόσπτωσης Για να θεωρείται ανώμαλη η επιφάνεια πρέπει Για να θεωρείται ανώμαλη η επιφάνεια πρέπει ( min(h)/max(h)) > h c ( min(h)/max(h)) > h c Σκέδαση :

8 Εξασθένηση μεγάλης κλίμακας Large scale fading καθώς το κινητό απομακρύνεται από το B.S. (10m, 100m, 1000m) η τοπική μέση τιμή της ισχύος του λαμβανόμενου σήματος θα μειώνεται βαθμιαία αφού τα ηλεκτρομαγνητικά κύματα εξασθενούν καθώς διαδίδονται στον χώρο καθώς το κινητό απομακρύνεται από το B.S. (10m, 100m, 1000m) η τοπική μέση τιμή της ισχύος του λαμβανόμενου σήματος θα μειώνεται βαθμιαία αφού τα ηλεκτρομαγνητικά κύματα εξασθενούν καθώς διαδίδονται στον χώρο το φαινόμενο αυτό επηρεάζεται από το ανάγλυφο του εδάφους: λόφοι, βλάστηση, κτίρια, διαφημιστικές πινακίδες το φαινόμενο αυτό επηρεάζεται από το ανάγλυφο του εδάφους: λόφοι, βλάστηση, κτίρια, διαφημιστικές πινακίδες μεταδιδόμενη ισχύς τοπική μέση τιμή της λαμβανόμενης ισχύος σε απόσταση d path loss path loss σε dB - αντιμετωπίζεται με αύξηση της μεταδιδόμενης ισχύος

9 Εξασθένηση μεγάλης κλίμακας Απαιτείται η μοντελοποίηση των φαινομένων μεγάλης κλίμακας ώστε να είναι δυνατή η πρόβλεψη της μέσης λαμβανόμενης ισχύος σε κάποιο σημείο της κυψέλης και ο προσδιορισμός βασικών ποσοτήτων όπως: ισχύς μετάδοσης, περιοχές κάλυψης, κατανάλωση ενέργειας από το κινητό τερματικό κλπ. Απαιτείται η μοντελοποίηση των φαινομένων μεγάλης κλίμακας ώστε να είναι δυνατή η πρόβλεψη της μέσης λαμβανόμενης ισχύος σε κάποιο σημείο της κυψέλης και ο προσδιορισμός βασικών ποσοτήτων όπως: ισχύς μετάδοσης, περιοχές κάλυψης, κατανάλωση ενέργειας από το κινητό τερματικό κλπ. Friis free space equation inverse n-th power propagation model d o : reference distance, PL: path loss d o : reference distance, PL: path loss Log-distance PL model Log-distance PL model Log-normal shadowing με αργά μεταβαλλόμενα στατιστικά χαρακτηριστικά Log-normal shadowing με αργά μεταβαλλόμενα στατιστικά χαρακτηριστικά L : παράγοντας άλλων απωλειών L : παράγοντας άλλων απωλειών

10 Εξασθένηση μεγάλης κλίμακας Μοντέλα διάδοσης σε εξωτερικό χώρο (outdoor) Μοντέλα διάδοσης σε εξωτερικό χώρο (outdoor) Okumura: Κατάλληλο για αστικές περιοχές Okumura: Κατάλληλο για αστικές περιοχές L 50 = L F + A mu (f,d) – G(h te ) – G(h re ) – G AREA L 50 = L F + A mu (f,d) – G(h te ) – G(h re ) – G AREA L 50 : median (50%) value of propagation loss L 50 : median (50%) value of propagation loss (η μεσαία τιμή της δυναμικής περιοχής του L) (η μεσαία τιμή της δυναμικής περιοχής του L) L F : free space propagation loss L F : free space propagation loss A mu : median attenuation relative to free space A mu : median attenuation relative to free space G(h te ) : BS antenna height gain factor G(h te ) : BS antenna height gain factor G(h re ) : MS antenna height gain factor G(h re ) : MS antenna height gain factor G AREA : Gain due to the type of environment G AREA : Gain due to the type of environment Hata, PCS (EURO-COST) Hata, PCS (EURO-COST) Μοντέλα διάδοσης σε εσωτερικό χώρο (indoor) Μοντέλα διάδοσης σε εσωτερικό χώρο (indoor)

11 Εξασθένηση μικρής κλίμακας Small scale fading ακόμα και αν το κινητό μετακινείται ελάχιστα (10cm, 20cm, 30cm) η στιγμιαία τιμή της ισχύος του λαμβανόμενου σήματος θα αυξομειώνεται δραματικά (30-40dB) ακόμα και αν το κινητό μετακινείται ελάχιστα (10cm, 20cm, 30cm) η στιγμιαία τιμή της ισχύος του λαμβανόμενου σήματος θα αυξομειώνεται δραματικά (30-40dB) αυτό οφείλεται στο ότι το λαμβανόμενο πεδίο είναι το άθροισμα πολλών συνιστωσών (ηχών) που προέρχονται από διαφορετικές κατευθύνσεις με τυχαίες φάσεις αυτό οφείλεται στο ότι το λαμβανόμενο πεδίο είναι το άθροισμα πολλών συνιστωσών (ηχών) που προέρχονται από διαφορετικές κατευθύνσεις με τυχαίες φάσεις - αντιμετωπίζεται με επεξεργασία σήματος και όχι με αύξηση ισχύος

12 Κατανομές (για την περιβάλλουσα του λαμβανόμενου σήματος ή ισοδύναμα μιας πολυδρομικής συνιστώσας) κατανομή Rayleigh κατανομή Rice

13 Κατανομές προφίλ Ricean εξασθένησης για σταθμό κινούμενο με 50 km/h, K=0, 4, 8, 16, 32 dB ο παράγοντας Κ

14 Αθροιστικές Κατανομές κατανομές από μετρήσεις και το ταίριασμά τους με θεωρητικές κατανομές (cumulative distribution for three small-scale fading measurements)

15 Τύποι εξασθένησης μικρής κλίμακας

16 Η κρουστική απόκριση του καναλιού ας θεωρήσουμε τη μετάδοση ενός φέροντος σήματος στα f c Hz ας θεωρήσουμε τη μετάδοση ενός φέροντος σήματος στα f c Hz όπου το ισοδύναμο (μιγαδικό) κατωπερατό σήμα  πολύδρομη διάδοση  οριζόντια κίνηση με ταχύτητα υ το n-οστό κύμα που λαμβάνεται υπό γωνία α n (t) έχει μετατοπισμένη την ονομαστική συχνότητα εκπομπής, (μετατόπιση Doppler) κατά το n-οστό κύμα που λαμβάνεται υπό γωνία α n (t) έχει μετατοπισμένη την ονομαστική συχνότητα εκπομπής, (μετατόπιση Doppler) κατά όπου όπου επιπλέον για το n-οστό κύμα επιπλέον για το n-οστό κύμα εξασθένηση εξασθένηση καθυστέρηση καθυστέρηση αλλαγή φάσης από ανακλάσεις αλλαγή φάσης από ανακλάσεις

17 Η κρουστική απόκριση του καναλιού λαμβανόμενο σήμα λαμβανόμενο σήμα όπου το ισοδύναμο (μιγαδικό) κατωπερατό σήμα ο όρος της φάσης αναπαρίσταται απλώς από μία μεταβλητή ο όρος της φάσης αναπαρίσταται απλώς από μία μεταβλητή άρα η κρουστική απόκριση του μοντέλου βασικής ζώνης θα είναι άρα η κρουστική απόκριση του μοντέλου βασικής ζώνης θα είναι γενικά τα (μιγαδικά) πλάτη μεταβάλλονται γρηγορότερα από τις χρονικές καθυστερήσεις γενικά τα (μιγαδικά) πλάτη μεταβάλλονται γρηγορότερα από τις χρονικές καθυστερήσεις

18 Η κρουστική απόκριση του καναλιού

19 Προσομοίωση κατά Jakes διασκορπιστές ομοιόμορφα τοποθετημένοι αζιμουθιακά γύρω από το κινητό (σε αυθαίρετη απόσταση) διασκορπιστές ομοιόμορφα τοποθετημένοι αζιμουθιακά γύρω από το κινητό (σε αυθαίρετη απόσταση) όλα τα διασκορπισμένα σήματα έχουν το ίδιο μέτρο αλλά τυχαίες φάσεις όλα τα διασκορπισμένα σήματα έχουν το ίδιο μέτρο αλλά τυχαίες φάσεις αν το πλήθος των μονοπατιών είναι περιττός αριθμός και καμία γωνία άφιξης δεν ισούται με ± π/2 διασφαλίζεται η στασιμότητα αν το πλήθος των μονοπατιών είναι περιττός αριθμός και καμία γωνία άφιξης δεν ισούται με ± π/2 διασφαλίζεται η στασιμότητα η συνάρτηση αυτοσυσχέτισης μοιάζει με τη συνάρτηση Bessel και η προσέγγιση πρακτικά είναι αρκετά καλή η συνάρτηση αυτοσυσχέτισης μοιάζει με τη συνάρτηση Bessel και η προσέγγιση πρακτικά είναι αρκετά καλή

20 Προφίλ κατανομής ισχύος για έναν εκπεμπόμενο κρουστικό παλμό, πώς μεταβάλλεται η μέση λαμβανόμενη ισχύς ως συνάρτηση της χρονικής καθυστέρησης για έναν εκπεμπόμενο κρουστικό παλμό, πώς μεταβάλλεται η μέση λαμβανόμενη ισχύς ως συνάρτηση της χρονικής καθυστέρησης

21 Βασικές παράμετροι της πολυδιόδευσης μέγιστη επιπλέον καθυστέρηση μέγιστη επιπλέον καθυστέρηση άπλωμα καθυστερήσεων RMS : η τυπική απόκλιση από τη μέση επιπλέον καθυστέρηση (όπου η κάθε τ n είναι ‘‘ζυγισμένη’’ με την αντίστοιχη ισχύ) άπλωμα καθυστερήσεων RMS : η τυπική απόκλιση από τη μέση επιπλέον καθυστέρηση (όπου η κάθε τ n είναι ‘‘ζυγισμένη’’ με την αντίστοιχη ισχύ) συνθήκη για αμελητέο ISI συνθήκη για αμελητέο ISI rule of thumb: αν T >10 σ τ, rule of thumb: αν T >10 σ τ, τότε δεν χρειάζεται ισοστάθμιση για BER τουλάχιστον τότε δεν χρειάζεται ισοστάθμιση για BER τουλάχιστον τυπικές τιμές: τυπικές τιμές: –μακροκυψέλη: μs (worst 25 μs) –μικροκυψέλη: ns (worst 3 μs) –indoor, μεγάλο κτίριο με πολλά μεταλλικά τμήματα και ανοίγματα: (worst 400 ns) –indoor, μικρό κτίριο: ns (worst 250 ns)

22 Βασικές παράμετροι της πολυδιόδευσης συνάρτηση αυτοσυσχέτισης στον χώρο των συχνοτήτων: συσχέτιση μεταξύ δύο συχνοτικών συνιστωσών απόστασης Δf συνάρτηση αυτοσυσχέτισης στον χώρο των συχνοτήτων: συσχέτιση μεταξύ δύο συχνοτικών συνιστωσών απόστασης Δf εύρος ζώνης συνοχής: μέτρο του εύρους συχνοτήτων κατά το οποίο το κανάλι περνά όλες τις φασματικές συνιστώσες με περίπου ίσο κέρδος και γραμμική φάση εύρος ζώνης συνοχής: μέτρο του εύρους συχνοτήτων κατά το οποίο το κανάλι περνά όλες τις φασματικές συνιστώσες με περίπου ίσο κέρδος και γραμμική φάση σχέση με το άπλωμα καθυστερήσεων RMS σχέση με το άπλωμα καθυστερήσεων RMS frequency-nonselective (flat) fading frequency-nonselective (flat) fading frequency-selective fading => ISI frequency-selective fading => ISI εύρος ζώνης συνοχής: εύρος ζώνης συνοχής: εύρος ζώνης σήματος: εύρος ζώνης σήματος: σχέση του προφίλ κατανομής ισχύος με την R(Δf)

23 Η χρονικά μεταβαλλόμενη φύση του διαύλου πολυδιόδευσης συνάρτηση αυτοσυσχέτισης στο πεδίο του χρόνου: συσχέτιση της απόκρισης του καναλιού σε δύο ίδια ημίτονα με χρονική διαφορά Δt συνάρτηση αυτοσυσχέτισης στο πεδίο του χρόνου: συσχέτιση της απόκρισης του καναλιού σε δύο ίδια ημίτονα με χρονική διαφορά Δt χρόνος συνοχής: μέτρο του αναμενόμενου χρόνου κατά τον οποίο η απόκριση του καναλιού είναι ουσιαστικά αμετάβλητη χρόνος συνοχής: μέτρο του αναμενόμενου χρόνου κατά τον οποίο η απόκριση του καναλιού είναι ουσιαστικά αμετάβλητη Doppler power spectrum: Το φάσμα ισχύος του λαμβανόμενου σήματος όταν μεταδίδεται ένα «καθαρό» ημίτονο με συχνότητα f c Doppler power spectrum: Το φάσμα ισχύος του λαμβανόμενου σήματος όταν μεταδίδεται ένα «καθαρό» ημίτονο με συχνότητα f c Doppler spread B d : το εύρος του Doppler power spectrum Doppler spread B d : το εύρος του Doppler power spectrum slow fading : slow fading : fast fading : fast fading :

24 Type of fading w.r.t. T and B BT B T BdBd στστ

25 Ανασκόπηση χαρακτηριστικών rule of thumb for insignificant ISI rule of thumb for insignificant ISI Παράδειγμα: flat fading + slow fading condition : flat fading + slow fading condition : or Παράδειγμα: 2 Mbits/s => T bit =500 ns 2 Mbits/s => T bit =500 ns 1 symbol=4 bits => T=2000ns => σ τ T=2000ns => σ τ <200 ns u=100 km/h, f c =1800 MHz => λ=17cm B d =163 Hz (GSM: B=200 ΚHz), B d = (27.7m/sec) / (0.17m) σ τ =1.5 μs => B c =1/(5*1.5μs)=133 ΚHz  Β >> Β d (slow fading) and Β c  Β (tends to be frequency selective)


Κατέβασμα ppt "ΜΕΡΟΣ Α : ΤΗΛΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΑΚΑ ΘΕΜΑΤΑ ΕΝΟΤΗΤΑ Νο. 1 ΔΙΑΥΛΟΣ ΚΙΝΗΤΗΣ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΑΣ ΙΔΙΑΙΤΕΡΑ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΚΙΝΗΤΑ ΔΙΚΤΥΑ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ."

Παρόμοιες παρουσιάσεις


Διαφημίσεις Google