Η παρουσίαση φορτώνεται. Παρακαλείστε να περιμένετε

Η παρουσίαση φορτώνεται. Παρακαλείστε να περιμένετε

1 HY 532 Συστηματα Ασυρματων Επικοινωνιων Αποστολος Τραγανίτης Ενοτητα 2 Διαδοση Η/Μ κυματων Τηλ. : 0810 393553 Σημειώσεις στο:

Παρόμοιες παρουσιάσεις


Παρουσίαση με θέμα: "1 HY 532 Συστηματα Ασυρματων Επικοινωνιων Αποστολος Τραγανίτης Ενοτητα 2 Διαδοση Η/Μ κυματων Τηλ. : 0810 393553 Σημειώσεις στο:"— Μεταγράφημα παρουσίασης:

1 1 HY 532 Συστηματα Ασυρματων Επικοινωνιων Αποστολος Τραγανίτης Ενοτητα 2 Διαδοση Η/Μ κυματων Τηλ. : Σημειώσεις στο:

2 2 Ενοτητα 3 Διαδοση Ηλεκτρομαγνητικων (Η/Μ) κυματων Περιληψη Ο στοχος αυτης της ενοτητας ειναι η παρουσιαση των βασικων εννοιων που σχετιζονται με τα χαρακτηριστικα μεταδοσης μεγαλης κλιμακας του ασυρματου καναλιου

3 3 Περιεχομενα 3.1 Βασικες ιδιοτητες 3.2 Μοντελο δυο ακτινων 3.3 Σκιαση 3.4 Μοντελα διαδοσης

4 4 Tx Rx Ασυρματη επικοινωνια πως διαδιδεται το σημα ? ποση αποσβεση υφισταται ? Πως φτανει το σημα στον δεκτη ?

5 5 Η διαδοση των Η/Μ κυματων γινεται με τρεις μηχανισμους –Ανακλαση από αντικειμενα μεγαλυτερα του μηκους κυματος λ –Περιθλαση (diffraction) γυρω από τις γωνιες αντικειμενων –Σκεδαση (scattering) από αντικειμενα μικροτερα του λ Διαδοση Η/Μ κυματων Reflection λ << D Diffraction λ  D Scattering λ >> D Η συμπεριφορα ενος Η/Μ σηματος εξαρταται οχι μονο απο την θεση του στο Η/Μ φασμα αλλα και απο το ευρος φασματος που καταλαμβανει

6 Διαδοση στην πραξη Ενα Η/Μ σημα μπορει Να απορροφηθει Να ανακλασθει Να διαπερασει Να καμφθει 6

7 7 Διαδοση Η/Μ κυματων Τρια είναι τα σημαντικα φαινομενα που παρατηρουνται –Απωλειες διαδρομης (path losses) = αποσβεση λογω αποστασης –Σκιαση (shadowing) = αποσβεση λογω μεγαλων εμποδιων –Διαλειψεις (fading) = μεταβολες μικρης χρονικης κλιμακας που οφειλονται στο περιβαλλον

8 8  Διαλειψεις λογω πολλαπλης διοδευσης (multipath fading) είναι η εποικοδομητικη / καταστροφικη συμβολη των ηλεκτρομαγνητικων κυματων στην κεραια ληψεως.

9 9 Μια από τις διαδρομες είναι μεταβαλλομενη

10 Παραγοντες που επηρρεαζουν την διαδοση των Η/Μ κυματων walls hallways windows trees vehicles rain hills girders 10

11 11  A αποτελεσματα μεγαλης κλιμακας - Απωλειες διαδρομης  B αποτελεσματα μεσαιας κλιμακας- σκιαση λογω εμποδιων  C αποτελεσματα μικρης κλιμακας – ταχειες διακυμανσεις του πλατους του σηματος (small scale fading)

12 12  Το ραδιοφωνικο καναλι ειναι δυσκολο να μοντελοποιηθει. Καταφευγουμε στον στατιστικο χαρακτηρισμό του.  Αμεσως πιο κατω θεωρουμε μοντελα διαδοσης μεγαλης κλιμακας.

13 13  Οι επιδοσεις ενος τηλεπικοινωνιακου συστηματος καθοριζονται απο την σηματοθορυβικη σχεση (signal-to-noise ratio - SNR).  Μερικες φορες αναφερεται και σαν λογος φεροντος προς θορυβο (carrier-to-noise ratio)  Για την επιτευξη του επιθυμητου SNR στον δεκτη πρεπει:  Να υπολογισουμε την ισχυ του θορυβου  Να εκπεμψουμε ικανοποιητικη ισχυ με τον πομπο Ισχυς θορυβου στον δεκτη Ισχυς εκπομπης Απωλειες διαδοσης Ισχυς ληψης Απαιτουμενο SNR Διαγραμμα ισχυος Επιδραση του Θορυβου

14 14  Ο SNR εκφραζεται σε decibels (dB)  Συνηθεις τιμες του SNR :  Ηχος τηλεφωνικης ποιοτητας: 26 dB (= 400 φορες)  Ηχος hi-fi: 60 dB (= 10 6 φορες)  Τερματικο κινητης τηλεφωνιας: dB (= 25 – 63 φορες)  Ολα τα ηλεκτρικα κυκλωματα παραγουν θορυβο:  Ο SNR στη εξοδο τους ειναι παντοτε μικροτερος απο τον λογο στην εισοδο Δεκτης =παραγων θορυβου (noise figure)

15 15 DECIBELS Μοναδα συγκρισης (κυριως ενεργειων και ισχυων) Χρησιμη : –Οταν τα μεγεθη μεταβαλλονται κατα αρκετες ταξεις μεγεθους –Οταν μας ενδιαφερει κυριως η σχεση (ο λογος ) δυο μεγεθων Για συγκρισεις ενεργειων ή ισχυων: db = 10 log 10 (P 1 /P 2 ) Mερικες φορες ειναι χρησιμη η συγκριση της ισχυος ενος σηματος με μια ισχυ αναφορας 1Watt (1W) ή 1 miliWatt (1mW). –dbW= 10 log 10 (P 1 / 1W) –dbm= 10 log 10 (P 1 / 1mW) Παραδειγματα: Ρ 1 =1mW =0dbm, Ρ 1 =10mW =10 dbm, Ρ 1 =100mW =20dbm, Ρ 1 =1000mW =30dbm, Ρ 1 =2mW =3dbm, Ρ 1 =4mW =6dbm, Ρ 1 =8mW =9dbm, Ρ 1 =5mW =7dbm, Ρ 1 =2.5mW =4dbm, Ρ 1 =1.25mW =1dbm

16 16 Θερμικος θορυβος Θερμοκρασια ισοδυναμου θορυβου Φασματικη πυκνοτητα ισχυος του θερμικου θορυβου

17 17  Ενέργεια του θορύβου στον δέκτη: σε μοναδες Joules = Watts x sec Σταθερα Boltzmann Θερμοκρασια δωματιου σε βαθμους K(elvin) : Παραγων θορυβου, τυπικα dB (=4 εως 10 φορες)  Η ισχυς μετριεται με Watts Οπου B ειναι το ευρος φασματος του δεκτη  Η ισχυς P watts ειναι σε dB :  Ισχυς αναφορας το 1W  Ισχυς αναφορας το 1mW =10 -3 W

18 18 Ασυρματο συστημα επικοινωνιας Κερδος κεραιας εκπομπης G T Ισχυς εκπομπης Ρ Τ Προβληματα μεταδοσης: Παραμορφωση, διαλειψεις, θορυβος... Κερδος κεραιας ληψης G R Oι επιδοσεις εξαρτωνται απο την σηματοθορυβικη σχεση Ε b /Ν 0 Θερμοκρασια θορυβου δεκτη T eq

19 19 Διαδοση στον ελευθερο χωρο

20 20 Μελετη της διαδοσης Η/Μ κυματων Στοχοι 1.Εκτιμηση της περιοχης καλυψης 2.Εκτιμηση ποιοτητας ζευξης 3.Εκτιμηση παραμετρων σχεδιασης ενος δικτυου 1.Πομποι και η θεση εγκαταστασης τους 1.Ισχυς εκπομπης 2.Τυπος κεραιας

21 21 Ενδιαφερουσες περιπτωσεις Σε ποιες θεσεις θα εχουμε καλη ληψη?

22 22 Βασικοι τυποι κεραιων Isotropic Ισοτροπικη Dipole Διπολικη High gain Directional Κατευθυντικη υψηλου κερδους 0 dB i 2.2 dB i 14 dB i Κερδος κεραιας

23 23 Ισοτροπικη κεραια Η ισοτροπικη κεραια ακτινοβολει ενεργεια με τον ιδιο τροπο προς ολες τις κατευθυνσεις

24 24 Διαγραμμα ακτινοβολιας κεραιας

25 25 Πραγματικη κεραια Οι πραγματικες κεραιες εκπεμπουν μεγαλυτερη ισχυ προς ορισμενες κατευθυνσεις Κερδος κεραιας εκπομπης

26 26 Μοντελο διαδοσης στον ελευθερο χωρο PTPT PRPR d Ισοτροπικη πυκνοτητα ισχυος Πυκνοτητα ισχυος στην κατευθυνση της μεγιστης ακτινοβολουμενης ισχυος Ισχυς που φθανει στην κεραια Υπολογισμος της ισχυος του λαμβανομενου σηματος οταν ο πομπος και ο δεκτης εχουν οπτικη επαφη Γνωστη και ως εξισωση του Friis για την διαδοση στον ελευθερο χωρο

27 27 Ισχυς ληψης

28 28 Απωλειες διαδρομης (σχετικο μετρο) PtPt PRPR f is in MHz d is in Km Απωλειες διαδρομης (Path Loss) ειναι η αποσβεση του σηματος (μετρημενη σε dB) δηλαδη ο λογος της εκπεμπομενης ως προς την λαμβανομενη ισχυ (χωρις να ληφθουν υπ’ οψη τα κερδη των κεραιων).

29 29 Απωλειες διαδρομης - παραδειγμα PtPt PRPR 50 W = 47 dBm Οι κεραιες ειναι ισοτροπικες. Ποια ειναι η λαμβανομενη ισχυς P R (σε dBm) σε αποσταση 100m απο την κεραια εκπομπης? Ποια ειναι η P R στα 10Km? -20 (για d = 0.1) (για d = 10)

30 30 Απωλειες διαδρομης – παραδειγμα 2 ο

31 31 Απωλειες διαδρομης – παραδειγμα 3 ο

32 32 Διαδοση Η/Μ κυματων : Απωλειες διαδρομης PtPt PrPr PrPr εγγυς πεδιο path loss = 10 log (4  r 2 / ) r  8m = log ( r 3.3 /8) r > 8m r Απωλειες διαδρομης στα 2.4 Ghz εγγυς πεδιο μακρινο πεδιο r2r2  r  8m r > 8m r 3.3 

33 33 Μετρηση σηματος εσωτερικου χωρου

34 34 Μετρηση σηματος ζευξης Ρ2Ρ εξωτερικου χωρου

35 35 Διαδοση ελευθερου χωρου -Συνοψη Κατα την διαδοση στον ελευθερο χωρο (με οπτικη επαφη = =line-of-sight = LOS), η λαμβανομενη ισχυς σε αποσταση d απο την πηγη διδεται απο την σχεση : οπου Ειναι η εκπεμπομενη ισχυς Ειναι το κερδος της κεραιας εκπομπης Ειναι το κερδος της κεραιας ληψεως Ειναι το μηκος κυματος του φεροντος, c ειναι η ταχυτητα του φωτος και f 0 ειναι η συχνοτητα του φεροντος. Για f 0 =900ΜΗz ειναι λ=1/3 m=33 cm Ειναι ενας συντελεστης απωλειων που λαμβανει υπ’οψη διαφορες απωλειες που δεν σχετιζονται με την διαδοση ελευθερου χωρου (καλωδια, connectors…)

36 36  Παρατηρουμε οτι  Η απωλεια διαδρομης (path loss) ειναι  Αυτες οι σχεσεις ισχυουν για το μακρινό πεδιο, δηλαδη για την περιοχη oπου το μετωπο του κυματος ειναι επιπεδο Το μακρινό πεδιο μιας κεραιας ειναι η περιοχη περαν μιας αποστασης Οπου D ειναι το ανοιγμα της κεραιας

37 37 d0d0 d P r (d 0 ) P r (d)  Στην πραξη, η ισχυς μπορει να μετρηθει στην αποσταση d 0 και να υπολογισθει στην αποσταση d με την σχεση :

38 38 Path loss in dB 1  W d2 10 W source d1 1 mW Power dB = 10 log (----) P 1 P 2 Path loss from source to d2 = 70dB 1,000 times 40 dB 30 dB 10,000 times

39 39 dBm ( absolute measure of power) 1  W d2 10 W source d1 1 mW + 10,000 times - 1,000 times = 40 dBm = 0 dBm Power dBm = 10 log ( ) P 1 1mW = -30 dBm

40 40 P t = 1 W, κερδος κεραιας εκπομπης = 1, f = 900 MHz. Να βρεθει η P r σε d = 100 m, 10 km. Παραδειγμα

41 41 Για ενα συστημα TDMA, οπου ειναι B=30kHz, F=9 dB. ο θορυβος στον δεκτη είναι: Να συγκριθουν αυτες οι ισχεις σηματος με τον θορυβο: Σταθερα Boltzmann’s Παραγων θορυβου Ευρος φασματος T 0 = θερμοκρασια περιβαλλοντος °K για την μετατροπη σε dBm οπου

42 42  Το μοντελο διαδοσης ελευθερου χωρου δεν λαμβανει υπ’οψη τις ανακλασεις του σηματος. Το σημα που εκπεμπεται απο μια επιγεια κεραια λαμβανεται απο μια αλλη επιγεια κεραια παρουσια ισχυρων ανακλασεων απο το εδαφος. Το ακολουθο μοντελο ειναι αρκετα ακριβες για την προβλεψη της ισχυος του λαμβανομενου σηματος απο υψηλες κεραιες μετα απο διαδρομη αρκετων χιλιομετρων. Μοντελο δυο ακτινων d

43 43  Πρεπει να μελετησουμε την ενταση του πεδιου αντι την ισχυ του. Η ισχυς ειναι αναλογη του d -2. Η ενταση του πεδιου ειναι αναλογη με την τετραγωνικη ριζα της ισχυος, δηλαδη του d -1. Η ενταση του πεδιου καθοριζει την ταση, μετρο και φαση, του σηματος στην κεραια ληψης Οπου E tot ειναι το συνολικο πεδιο, E los ειναι το πεδιο που δημιουργει η συνιστωσα οπτικης επαφης (LOS), και E g ειναι το πεδιο που οφειλεται στην ανακλαση του εδαφους. Στις επομενες σχεσεις η d 0 ειναι μια αυθαιρετη αποσταση αναφορας στο μακρινό πεδιο της κεραιας.  Το πεδιο LOS είναι ένα ημιτονοειδες σημα του οποιου η στιγμιαια ενταση δινεται απο την σχεση: (d' > d 0 )

44 44  Ομοιως η ενταση του πεδιου του εξ ανακλασεως κυματος ειναι οπουειναι ο συντελεστης ανακλασεως του εδαφους  Για μικρη γωνια προσπτωσης ειναι και επομενως  Απο τα γεωμετρικα δεδομενα (δες προηγουμενη εικονα) η διαφορα της ευθειας και της εξ ανακλασεως διαδρομης ειναι:

45 45  Για μεγάλη αποσταση d, η διαφορα πλατους μεταξυ Με την προσεγγιση, λαμβανουμε  Η διαφορα φασης μεταξυ των δυο διαδρομων ειναι καιειναι μικρη  Η κυρια διαφορα ειναι μεταξυ των φασεων. Για δυο συνημιτονα ισου πλατους αλλα με διαφορα φασης, εχουμε:

46 46 Εχουμε Για μικρη διαφορα φασης ειναι

47 47  Επειδη η ισχυς ειναι: προκυπτει οτι  Από την θεωρια του Η/Μ πεδιου εχουμε την σχεση οπου ειναι το προσπιπτον πεδιο καιειναι η ενεργος επιφανεια της κεραιας ληψεως. Επομενως

48 48  Λαμβανουμε  Μετα απο πραξεις, μπορουμε να δειξουμε οτι Αυτο σημαινει οτι με το μοντελο δυο ακτινων η ισχυς ληψης φθινει με το d -4 αντι με το d -2 (οπως στον ελευθερο χωρο). Η λαμβανομενη ισχυς φθινει με ρυθμο 40 db για καθε δεκαπλασιασμο της αποστασης  Και αλλοι παραγοντες επηρεάζουν την ισχυ ληψης εκτος απο τις ανακλασεις. ( π.χ. η περιθλαση - Fresnel Zone)

49 49 Ενα κινητο απεχει 5 km απο τον BS και χρησιμοποιει μια κεραια λ/4 με κερδος 2.55 dB. Η κεραια εκπομπης εχει υψος h=50m. H ενταση του ηλεκτρικου πεδιου σε αποσταση 1km απο τον πομπο ειναι V/m. H συχνοτητα φεροντος ειναι f 0 = 900MHz a. Μηκος και κερδος της κεραιας λ/4 Μηκος κυματος λ = c / f 0 = 0.333m Κερδος = /10 = 1.8 b. Η ισχυς του λαμβανομενου σηματος στα 5km με κεραια σε υψος ειναι Παραδειγμα

50 50 Απωλειες διαδοσης (1) Στον ελευθερο χωρο: οποτε οι απωλειες διαδοσης είναι: Μοντελο δυο ακτινων: οποτε οι απωλειες διαδοσης είναι:

51 51 Απωλειες διαδοσης (2) Στην γενικη περιπτωση εχουμε επομενως: PL(d) = 10  const  n  log (d ) οπου n ο εκθετης απωλειων Εάν ξερουμε τις απωλειες PL(d 0 ) σε αποσταση d 0 τοτε οι απωλειες σε αποσταση d είναι: Ομοιως αν ξερουμε την λαμβανομενη ισχυ P r (d 0 ) σε αποσταση d 0, η ισχυς σε αποσταση d ειναι

52 52  Οι απωλειες διαδοσης εχουν την πιο κατω εκφραση Οπου n ειναι ο εκθετης απωλειων διαδοσης  Για τον ελευθερο χωρο n=2, και για το μοντελο δυο ακτινων n=4. --Οι τυπικες τιμες του εκθετη απωλειων n ειναι:  Αστικη περιοχη  Αστικη περιοχη με εμποδια 3-5  Εντος κτιριων 4-6  Στην πραξη, συχνα βρισκουμε οτι η εκφραση για τις απωλειες δινει απλα μια μεση τιμη και σε πολλες περιπτωσεις οι απωλειες διαδοσης παρουσιαζουν διακυμανσεις. Σκιαση (Shadowing)

53 53 Εκθετης απωλειων διαδοσης

54 54  Ενα πιο ακριβες μοντελο για τις απωλειες διαδοσης ειναι: οπου η γραμμη πανω απο συμβολο σημαινει μεση τιμη και η X σ ειναι μια τυχαια μεταβλητη (r.v.) εκπεφρασμένη σε dB.  Ενα κοινο μοντελο για την Χ σ ειναι μια Gaussian μεταβλητη με μεση τιμη 0 και μεταβλητοτητα σ (επισης εκπεφρασμενη σε dB)  Οταν ο λογαριθμος μιας r.v. ειναι Gaussian, η κατανομη πιθανοτητας αναφερεται ως log-normal. Η απωλεια διαδοσης που παριστανεται με αυτο το μοντελο αναφερεται ως απωλεια λογω σκιασης (shadowing). Η απωλεια σκιασης που ακολουθει το μοντελο log-normal ονομαζεται log-normal shadowing.

55 55 Μετρησεις απωλειων διαδρομης

56 56 log-normal shadowing

57 57  Η απωλεια σκιασης σημαινει οτι για δεδομενη αποσταση πομπου-δεκτη,η ισχυς του σηματος, σε dB, εχει κατανομη Gauss γυρω απο μια μεση τιμη που εξαρταται απο την αποσταση. Η μεση απωλεια διαδοσης ή ισοδυναμα η μεση ισχυς του σηματος σε dB και η μεταβλητοτητα σ 2 μπορουν να εκτιμηθουν απο τις μετρησεις.  Η συναρτηση πυκνοτητος πιθανοτητος (probability density function - pdf) της μετρουμενης ισχυος P ειναι κανονικη οταν μετριεται σε dB. οπου και σε dB

58 58 P  Χρησιμοποιωντας τον συμβολισμο Εχουμε Κατανομη πιθανοτητας της λαμβανομενης ισχυος P r (d) για δεδομενη αποσταση d P r (d)

59 Κυψελοειδής τηλεφωνία Μορφες κυψελων: Ιδεατες και Πραγματικες 59

60 60  Λογω της τυχαιοτητας του φαινομενου της σκιασης, η λαμβανομενη ισχυς σε μερικες περιοχες εντος της περιοχης καλυψης του σταθμου μπορει να ειναι κατω απο το κατωφλιο εκμεταλλεύσιμης ισχυος Το προβλημα μπορει να διατυπωθει ως εξης: Δοθεισης μιας κυκλικης καλυπτομενης περιοχης ακτινος R και ενος κατωφλιου επιθυμητου σηματος γ, ποια είναι η τιμη της U(γ), οπου U(γ) = ποσοστο επιφανειας οπου η λαμβανομενη ισχυς P r (r) > γ  Εξ ορισμου: επιφανεια οπου η ισχυς του σηματος ξεπερνα το γ Συνολικη επιφανεια = πR 2 Καθορισμος ποσοστου καλυπτομενης περιοχης

61 61  Υπο αλλο πρισμα: η U(γ) ειναι το ποσοστο της καλυπτο- μενης περιοχης απο ολη την περιοχη εξυπηρετησης. Οικογενεια καμπυλων που δινουν το ποσοστο επιφανειας με σημα πανω απο ενα κατωφλιο γ σαν συναρτηση της πιθανοτητας να ειναι το σημα πανω απο το κατωφλιο στα συνορα του κυτταρου Ποια ειναι η U(γ) για σ/n=4 αν στα συνορα του κυτταρου ακτινος R είναι Απαντηση: 0.83

62 62 Παραδειγμα ΕΚΤΙΜΗΣΗ ΠΑΡΑΜΕΤΡΩΝ ΤΟΥ ΜΟΝΤΕΛΟΥ Μετρησεις: i d i P i,meas 1 100m 0dBm 2 200m -20dBm m -35dBm m -70dBm Το μοντελο απωλειων διαδοσης ειναι log-normal. a. MMSE (Minimum Mean Square Error) εκτιμηση του εκθετη απωλειων διαδοσης. Παιρνοντας ως σημειο αναφορας τα d 1 = 100m εχουμε οπου P 1,meas (d 1 )=0dBm 10n10n 10n

63 63 Ο εκθετης που ελαχιστοποιει το μεσο τετραγωνικο σφαλμα MSE (dMSE/dn =0 => 654n-2888=0) ειναι ο n=4.4

64 64 b. Να βρεθει η τυπικη αποκλιση του εκτιμητη ισχυος για n=4.4 = 38.2 dB, επομενως, std. dev. = 6.2dB c. Να εκτιμηθει η μεση λαμβανομενη ισχυς σε αποσταση d=2 km (2km) = 0 - (10) (4.4) log(2000/100) = dBm Επομενως: Η λαμβανομενη ισχυς (σε dBm) στα 2km ειναι μια Gaussian r.v. με μεση τιμη και τυπικη αποκλιση σ = 6.2 dB

65 65 d. Η πιθανοτητα οτι το λαμβανομενο σημα ειναι > -60 dBm e. Ποσοστο της επιφανειας κυτταρου ακτινας 2km στο οποιο το λαμβανομενο σημα ειναι > - 60 dBm. Βρισκουμε ότι: Απο τον χαρτη, το ποσοστο της επιφανειας ειναι ~93%.

66 66  Η τυχαια σκιαση ειναι ενα εργαλειο αναλυσης αλλα δεν μπορει να χρησιμοποιηθει για την εκτιμηση της λαμβανομενης ισχυος σε μια συγκεκριμενη θεση.  Αυτο επιτυγχανεται με την χρησιμοποιηση μοντελων τα οποια λαμβανουν υπ’ οψη συγκεκριμενα χαρακτηριστικα του ακανονιστου εδαφους, και τα αλλα εμποδια που υπαρχουν στην διαδρομη μεταξυ του πομπου και του δεκτη. Μοντελα διαδοσης σε εξωτερικους χωρους Μακρο-κυτταρα

67 Εμπειρικά μοντέλα 67

68 Μοντελο του Lee 68 γ = 10 n

69 Μοντελο του Lee 69

70 70  Χρησιμοποιειται συχνα για την εκτιμηση της ισχυος του σηματος σε αστικες περιοχες.  Το μοντελο αποτελειται απο ενα συνολο καμπυλων με τις οποιες ειναι δυνατη η εκτιμηση της ενδιαμεσης (median) αποσβεσης σε σχεση με τον ελευθερο χωρο.  Οι βασικες καμπυλες ειναι για: Υψος κεραιας εκπομπης Υψος κεραιας ληψης  Οι καμπυλες δινουν την ενδιαμεση (median) αποσβεση σαν συναρτηση της συχνοτητας. Μοντελο Okumura

71 71  Η ενδιαμεση (median, 50%) αποσβεση διαδοσης μπορει να βρεθει απο την ακολουθη εκφραση, οπου ολες οι ποσοτητες ειναι εκπεφρασμένες σε dB: οπου Η αποσβεση ελευθερου χωρου Η συχνοτητα φεροντος f 0 σε MHz Η αποσταση d σε km και για 10m< h t <1000m για h r <3m για 3m< h r <10m Ο G area ειναι συντελεστης διορθωσης εξαρτωμενος απο το ειδος του ρδαφους.

72 72 Ενδιαμεση αποσβεση σε σχεση με τον ελευθερο χωρο πανω απο σχεδον ομαλο εδαφος Το μοντελο αναπτυχθηκε απο εμπειρικα δεδομενα, και δεν βασιζεται σε αναλυτικες θεωρησεις Οι αποκλισεις μεταξυ προβλε- πομενης και μετρουμενης αποσβεσης ειναι 10 ~ 14 dB

73 73 Συντελεστης διορθωσης, G area, για διαφορους τυπους εδαφους G area

74 74  Να βρεθουν οι απωλειες διαδρομης με το μοντελο Okumura αν εχουμε τα ακολουθα δεδομενα: f = 900 MHz d = 50 km h t = 100 m h r = 10 m G area suburban environment EIRP = 1 kw (Effective Isotropic Radiated Power) = P t G t G r = 0 dB Παραδειγμα

75 75  Ελευθερος χωρος

76 76  Η ισχυς του λαμβανομενου σηματος αυξανει με την τεταρτη δυναμη του υψους της κεραιας του σταθμου βασης  Η ιδια εξαρτηση υπαρχει και με το υψος της κεραιας ληψεως. Χαρακτηριστικα του μοντελου Okumura

77 77  To μοντελο Hata ειναι η εμπειρικη αλγεβρικη εκφραση της απωλειας διαδρομης η οποια παρεχεται γραφικα απο το μοντελο Okamura. Το μοντελο ειναι ευελικτο διοτι επιτρεπει την χρηση εξισωσεων αντι γραφικων παραστασεων.  Τα μοντελα Okamura και Hata δινουν συγκρισιμα αποτελεσματα για d>1km  Υπαρχουν εκφρασεις για αστικες, περιαστικες και αγροτικες περιοχες. Αυτες οι εκφρασεις ισχυουν για την περιοχη συχνοτητων MHz  Στις εκφρασεις χρησιμοποιουμε : Την συχνοτητα σε MHz Το υψος της κεραιας σε m Την αποσταση πομπου-δεκτη σε km Μοντελο Hata

78 78  Η εκφραση για την ενδιαμεση αποσβεση σε ενα αστικο περιβαλλον διδεται απο τις εκφρασεις Για αστικη περιοχη Για περιαστικη περιοχη Για ανοικτη περιοχη οπου h b =h t, h m =h r και

79 79 και Για μετρια ή μικρη πολη για Για μεγαλη πολη

80 80  Τα μοντελα Okamura / Hata υπο-εκτιμουν τις απωλειες διαδοσης στα 1.9 GHz  Ενα μοντελο καταλληλο για Υψος κεραιας BS Κεραια MS Αποσταση Μικρη πολη, περιαστικη Μητροπολιτικη περιοχη Επεκτασεις του μοντελου Hata στις συχνοτητες PCS

81 Συνοψη των χαρακτηριστικων στοιχειων των μοντελων 81

82 82  Εμβελεια < 500m, υψος κεραιας < 20 m  Μοντελο δυο κλισεων  a=2 κοντα στον BS. (διαδοση ελευθερου χωρου)  b=2 to 6  g=breakpoint m. g b d a Απωλειες διαδοσης στα μικροκυτταρα Σε αποστασεις d<1 km, η απωλεια διαδοσης ειναι ισχυρα εξαρτημενη απο την τοπικη τοπογραφια.

83 83  Το καναλι εσωτερικου χωρου ειναι διαφορετικο απο το εξωτερικου χωρου:  μικροτερες αποστασεις  μεγαλη ποικιλια χωρων – λογω διαταξης κτιριων, επιπλων, υλικων κατασκευης, κ.λ.π.  σχετικα νεο πεδιο ερευνας. Μοντελα διαδοσης σε εσωτερικους χωρους

84 Μοντελο καναλιου εσωτερικων χωρων 84

85 Μοντελα μεγαλης κλιμακας καναλιου εσωτερικου χωρου 85

86 86 Μοντελο Ericsson πολλαπλων κλισεων Προεκυψε απο μετρησεις στο εσωτερικο κτιριου γραφειων με πολλους οροφους Υποθετουμε οτι εχουμε αποσβεση 30dB στο 1 m (ακριβες για 900 Mhz με 0 dB antennas) Εχει 4 σημεια καμπης και θεωρει ανω και κατω οριο στην αποσβεση Μοντελα μεγαλης κλιμακας καναλιου εσωτερικου χωρου

87 87


Κατέβασμα ppt "1 HY 532 Συστηματα Ασυρματων Επικοινωνιων Αποστολος Τραγανίτης Ενοτητα 2 Διαδοση Η/Μ κυματων Τηλ. : 0810 393553 Σημειώσεις στο:"

Παρόμοιες παρουσιάσεις


Διαφημίσεις Google