Download ppt - Wireless comm Hebrew

Dr. Moshe Ran 11/תקשורת ניידת ותאית – פרק

מערכות תקשורת ניידות ותאיות

ד"ר משה רן

. אין לצלם, לשכפל או להעתיק בכל צורה שהיא . MostlyTek Ltdכל הזכויות שמורות לחברת ללא קבלת אישור בכתב מד"ר משה רן

Dr. Moshe Ran/ 12 - פרק תקשורת ניידת ותאית

רשימת מקורות

ספרי לימוד:1 )Theodore S. Rappaport ”Wireless Communications - Principle and

Practice", 2nd Edition Prentice Hall 2002. 2 )P. Mohana Shankar “ Introduction to Wireless systems” Wiley, 2001.

ספרי עיון:3" )The Mobile Communications Handbook" , Ed. Jerry D. Gibson., IEEE Press

1996

4 )J.S. Lee and L.E. Miller, “ CDMA System Engineering Handbook”, Artech House 1998.

5 )T. Ojanpera and R. Prasad Ed. “ Wideband CDMA for Third generation Mobile Communications”, Artech House 1998.

6 )W.C.Y. Lee, "Mobile Communications Design Fundamentals ,"John Wiley& Sons, 1993.


Mobile and Cellular Communication Systemמערכות תקשורת ניידת ותאית

שעות הרצאה +תרגול 4 :אופן הוראה נקודות זכות 3.5 .: שעות שבועיותקורס תקשורת ספרתית דרישות קדם:

מרצה: ד"ר משה רן

הנושאים אחד את התקשורת בתחום המתמחים לסטודנטים להציג מיועד הקורס הדרישות תאית. ותקשורת ניידת תקשורת - בהנדסה ביותר המהיר בקצב המתפתחים למומחים בתחום יצור, תכנון, שירותים ומחקר בתעשיית התקשורת האלחוטית הניידת הנם

בשיא של כל הזמנים וצפויות להישאר כך בעשור הקרוב.

יסוד בצד הכרה ומושגי כלליים יאפשרו הבנה של עקרונות נדון בקורס הנושאים בהם מעשית של מערכות וסטנדרטים לתקשורת ניידת ותאית קיימות ועתידיות.

דרישות לימודיות: מההרצאות 80%נוכחות חובה ב

WWW.MostlyTek.com באתר תקציר הרצאותMosheLongסיסמא: Mobileשם משתמש:

[email protected]תרגילים הגשה/פתרונות

20% עבודות בית/ תרגילים80%בחינה/עבודה


תוכנית הקורסשעות[6 מבוא למערכות תקשורת אלחוטיות: ]

מערכות תקשורת להעברת מידע, מקור מידע אנלוגי/ספרתי. סכימת מערכת תקשורת ומרכיביה, מערכות תקשורת אנלוגיות מול ספרתיות

– השוואה, סווג ערוצי תקשורת )קווי, אלחוטי(, ספקטרום תדרים, ייצוג אותות בזמן ובתדר, יחידות. תהליכים וכווני התפתחות

ברשתות גישה מהירה, מערכות תקשורת אלחוטיות – סקירה, סוגיית התדרים במערכות אלחוטיות. מגמות עיקריות בהתפתחות מערכות

אלחוטיות בפס רחב. מערכות דור ראשון, דור שני, שלישי ורביעי בתקשורת ניידת תאית.

פרק 1

שעות[6עקרונות יסוד בהנדסה תאית ומערכות תקשורת תאיות: ]העיקרון התאי, מבנה אופייני של רשת תקשורת תאית, אבני הבנין העיקריות

של מערכת תאית: תחנת בסיס, תחנת מנוי, מערכת בקרה וקישוריות עם מערכות תשתית. ערוץ יורד וערוץ עולה, שרשרת קליטה, שרשרת שידור,

הקמת שיחה, יצירת קשר, נדידה.( , הקצאת תדרים,, הפרעות , frequency-reuseשימוש חוזר בתדרים )

ACI ,CCI וקיבול מערכת, ריבוב סטטיסטי ומושג Erlang , GOS ומדדים לאכות שירות, שיטות להגדלת קיבול במערכות תאיות. מבוא לטכניקות

( handoffהעברת שליטה )

פרק 2

שעותLarge Scale [ 12]מודלים להתפשטות גלים במערכות תאיות- מנגנוני יסוד 3מבוא להתפשטות גלי רדיו, מודל התפשטות בחלל חופשי,

(, פיזור diffraction(, דיפרקציה )(reflectionבהתפשטות גלי רדיו: החזרה (scattering( חיזוי הפסדי נתיב במודל עם קוו ראיה , )LOS הפסדי נתיב , )

(, מודלים מעשיים להתפשטות מחוץ NLOSבמערכות ללא קוו ראיה ) cost231,Okumura, Hata Walfish and Bertoni( כולל outdoorלבניינים )

תכנון מאזן ערוץ למערכת תאית בהתבסס על חיזוי הפסדי נתיב, קביעת (, חדירה של Indoorאחוז כיסוי שטח , מודלים להתפשטות בתוך בנינים )

Ray Tracing modelsאותות לתוך בנינים,

פרק 3


תוכנית הקורס Small Scale (9 מודלים להתפשטות גלים במערכות תאיות-

שעות(: גורמים המשפיעים על מודלים לטווח קצר, מדידות של מודל החזרות

(multipath פרמטרים עקרוניים של ערוצים עם דעיכות והחזרות: רוחב סרט ,) מודלים Doppler spread, זמן קוהרנטי- delay spreadקוהרנטי –

Saleh and Valenzuelaסטטיסטיים לערוצים עם דעיכות והפרעות, מודל ITU-B, מודל SUI(, מודל Indoorלהתפשטות בתוך בנינים )

4פרק

שעות(:6טכניקות אפנון וגילוי למערכות תקשורת ניידות ) סוגי אפנון – ייצוג סכמתי לאותות מאופננים )אנלוגי, ספרתי(,

, אפנון פס צד DSB(, אפנון פס צד כפול AMאפנון ליניארי: אפנון תנופה ) SSBיחיד

(. FM(, אפנון תדר )PMאפנון לא-לניארי: אפנון זווית ), PPM, אפנון מיקום PDM, אפנון משך PAMאפנוני פולסים: אפנון עוצמה

(Delta Modulation, אפנון דפרנציאלי )PCM, אפנון מקודד PFMאפנון תדר

פרק 5*

שיטות אפנון ספרתי ליניאריות נפוצות, טכנולוגיית מודם שעות(:6אלחוטי )

BPSK, DPSK, QPSK, O-QPSK ,שיטות אפנון ספרתי עם עוטפת קבועה: FSK, MSK, GMSK .שיטות אפנון מסדר גבוה :M-PSK, M-QAM, M-

FSK( אפנון רב-טוני .OFDM מבוא לשיטות מרחיבות סרט .)Spread-Spectrum

פרק6*


תוכנית הקורס שעות[6טכניקות ריבוי גישה במערכות תקשורת אלחוטיות ]

(, שיטת ריבוי גישה בהתבסס על Multiple Accessמבוא לריבוי גישה ), ריבוי גישה TDMA ריבוי גישה בחלוקת זמן FDMAחלוקת תדר

, שיטות CDMA ובשיטת FHMAבטכניקות של הרחבת ספטרום . השוואת ביצועים של OFDMA, MC-CDMAמודרניות לריבוי גישה

שיטות ריבוי גישה והיבטים טכנולוגיים.

7פרק

שעות(3דוגמאות מסכמות )(, תכנון תאי. קיבול מול כיסוי במערכות תאיות.Link Budgetמאזן ערוץ )

8 פרק


מבוא למערכות תקשורת אלחוטיות 1.0

מערכות תקשורת להעברת מידע, מקור מידע אנלוגי/ספרתי, סכימת בלוקים של מערכת

תקשורת ומרכיביה

מערכות תקשורת אנלוגיות מול ספרתיות – השוואה, כלים לתאור אות

סווג ערוצי תקשורת )קווי, אלחוטי(, ספקטרום תדרים.מערכות תשתית קיימות להעברת דיבור נתונים ווידאו,

תהליכים וכווני התפתחות ברשתות גישה מהירה, מערכות תקשורת אלחוטיות – סקירה, סוגיית התדרים במערכות

אלחוטיות. מגמות ואתגרים בהתפתחות מערכות אלחוטיות בפס רחב.

דור ראשון, דור שני, דור שלישי ודור רביעי בתקשורת ניידת תאית.


מערכת תקשורת להעברת מידע

מערכת

תקשורת

מידע

מקורי

מידע

משוחזר

צרכן. לתווך דרך ממקור מידעמטרה: להעביר מידע

בד"כ המידע מיוצג בצורה חשמלית, ואם אינו כזה מתרגמים אותו לאות חשמלי. התרגום נעשה ע"י מתמר

מתמר א' מתמר ב'מידע

מקורי

מידע

משוחזרתווך

אות חשמלי


בעיות:

האות החשמלי לא תמיד מתאים להעברה דרך הערוץ הנתון•

הערוץ מעוות את האות בשל הפרעות )רעש תרמי, הפרעות •מצרכנים אחרים וכו'(

תוצאה – האות המשוחזר אינו תואם במדויק לאות המקור.

:דוגמאות

א( מקור- אות דיבור. מתמר א' – מיקרופון, ערוץ – קו טלפון, מתמר ב'-אוזניה/רמקול

ב( מקור – תמונה, מתמר א' – סורק, ערוץ – קו טלפון, מתמר ב' - מדפסת

: איך להעביר מידע בכמות הכי גדולה האפשרית שאלה מרכזיתדרך הערוץ עם מינימום )רצוי אפס( עוותים, למרות הפרעות בערוץ

ואי התאמת מקור לערוץ?


מקור מידע אנלוגי, ספרתי

מייצר אות מידע שהוא פונקציה של זמן המקבלת כל ערך מידע אנלוגי מקור :אפשרי בתחום רציף של ערכים.

דוגמא : אות סינוסוידלי, אות דיבור, אות ווידאו –מייצר אות מידע שהוא פונקציה של זמן המקבלת ערך מקור מידע ספרתי :

.בדיד מתוך אוסף סופי של ערכים אפשריים

דוגמא : –

ציר זמן

t

ציר ערכים

למשל,מתח

דרך ערוץ מקור ספרתי מעבירה מידע של תקשורת ספרתיתמערכת מקור אנלוגי מעבירה מידע של תקשורת אנלוגיתמערכת אל יעד

.דרך ערוץ אל יעד


סכמת מערכת תקשורת ומרכיביה

מערכת תקשורת "מתמטית" גנרית - הפתרון לבעיה המרכזית שלהתקשורת

,(1948 )סכימת שנון

מקור מקודד מקור

מקודד ערוץ

ערוץ

מפענח ערוץ

מפענח מקור

צרכן


)סכימת שנון המשך(

"ניתן לפרק את הבעיה לשתי בעיות בלתי תלויות שלכל אחת מהן יש "פתרון עקרוני

בעיית יצוג אות מקור בצורה הכי טובה שאפשר – "מקודד המקור" –

בעיית התאמת האות להעברה בערוץ בצורה הכי טובה שאפשר – "מקודד –ערוץ"

בהינתן מקור וערוץ יש מתמרים "אידיאליים" – א, ב' המעבירים את כל המידעמהמקור לצרכן עם אפס עיוותים.

גם אם המערכת היא "אנלוגית" באופייה כדאי והכרחי לתאר אותה במונחים של "עולםספרתי" אם רוצים לנצל את המערכת ומשאביה בצורה אופטימלית.

היא התורה המתמטית של תקשורת – מגדירה חסמים לביצועים, תורת האינפורמציה ומדדים כמותיים: כמה אינפורמציה ממוצעת יש במקור )אנטרופיה(? מה קצב העברה

מקסימלי בערוץ )קבול ערוץ(? מה הנצילות הספקטרלית המירבית בערוץ נתון?!

הבסיס להתפתחות המדהימה בתורת התקשורת הספרתית בשנים האחרונות...!

הבעיה: הפתרון של "תורת שנון" הוא עקרוני, נותן יחוס לבצועים אבל לא מצביע על דרך המימוש של מערכת התקשורת "הגנרית".


Shannonמשפטי

קידוד מקור מידע:לא ניתן לדחוס מקור מידע ללא איבוד מידע עם פחות ביטים

של המקור. יש צמד מקודד-מפענח H(X) מאשר האנטרופיה מקור "אופטימלי" המאפשרים לדחוס-לפרוס עד לחסם

האנטרופיה.

קידוד ערוץ עם רעש: C קטן ממספר R אם קצב המקור )אנטרופיה ליחידת זמן(

המציין קצב מקסימלי של העברת מידע בערוץ )"קיבול ערוץ"(, ניתן להעביר מידע ללא שגיאות בערוץ, למרות הרעש בערוץ. יש

צמד מקודד-מפענח ערוץ אופטימליים המאפשרים להגיע עד לקיבול הערוץ עם שגיאה קטנה כרצוננו.

) ; ( ) ( ) | (

is maximum with repspect to all possible information

sources used as input to the channel

C Max I X Y Max H X H X Y

Max


Shannonמשפטי

AWGN – ערוץ קידוד ערוץ עם רעש

דרך ערוץ רציף ברוחב P נניח שולחים אות עם הספק ממוצע N עם הספק ממוצע AWGN ורעש מתחבר לבן B (Hz)סרט

מתווסף לאות. אזי –

C)קיבול הערוץ )=קצב מקסימלי של העברת אינפורמציה בערוץ

2log 1 bps

PC B

N

20

log 1P

R C BN B

קידוד ערוץ במקרה של ערוץ רציף משפט

AWGN ואילוץ רעש ממוצע בערוץN =N0B

N0 noise PSD (one sided)


- המשךAWGNקיבול ערוץ

:המחשה לקיבול ערוץ

10

2

3

1000 10log 1000 30

log )1 1000( 30 /dB

B kHz

P PdB

N N

C B kb s

כמה ביטים של מידע. נצילות Hzברור שניתן לשדר בכל ספקטרלית של מערכת תקשורת מוגדרת ע"י

max

b

Spectral Efficiency units: bps/Hz or b/S/Hz

Spectral Efficiency for Shannon system=

Spectral Efficiency for practical system with bit rate of R [ ]b

C

BR

bpsB

bps/Hz 10בדוגמא: חסם שנון לקיבול הערוץ "מנבא" נצילות ספקטרלית של


סכמות מימוש מערכות תקשורת

(baseband - סביב תדר אפס )עיבוד אות בפס בסיס דוגמאות:

, קידוד הדיבור ו"דחיסתו" 300-3400Hz לתחום LPF ע"י סינון אות דבור A/Dהמרת אות אנלוגי לספרתי ע"י

ECC קידוד לצורך הגנה מפני שגיאות ערוץ

מעבד אותBB

מעגלי גל נושא

ערוץ

BBמעבד אות מעגלי גל נושא

משדר

מקלט

אות מקור

m)t( )s)tאות משודר

עוטפת R)t(

אות נקלט

s)t(+n)t( אותמשוחזר

fc>>0 מעגלי גל-נושא - תדר

המרת האות לאחר עיבוד לאות בתדר המתאים להעברה בערוץ

האות ביציאת משדר – אות מוגבל סרט

) bandpass )אות

רעש+ הפרעות ) ( ) (I t n t


המשודר bandpassכללי לאות מוגבל סרט יצוג מתמטי בערוץ

s(t) = R(t) cos[ct + (t)]

בעזרת תאור זה ניתן להציג את כל שיטות האפנון האנלוגיות והספרתיות הקיימות. R(t)"העוטפת" משנה את m(t) : האות אפנון עוצמהלמשל,

(t) משנה את המופע m(t): האות אפנון זוית

אות נקלט = אות משודר + רעש

: ממירים אות נקלט חזרה לאות פס בסיס מעגלי גל נושא במקלט

baseband ניקוי" המידע מהרעש, שחזור מעגלי עיבוד אות במקלט" :

אמין ככל האפשר של המידע והעברתו לצרכן


Generic Digital System Block Diagram

The block diagram below represent a “generic” communication system

that represents virtually all of the functions that may be present in a

digital system


Subsystems of Interest

Depending on the system under study, the functional clocks that we generally need to have models for are:

- Signal Sources: radio- frequency and optical- Information encoding/ decoding- Baseband modulation; line coding- Radio-frequency and optical modulation- Demodulators- Filter/adaptive equalizers- Channels- Multiexing/ multiple access- Noise and interference sources- Error control coding- Synchronization


מערכות תקשורת אנלוגיות מול ספרתיות

מהפיכת "תורת האינפורמציה" – עולם התקשורת ספרתי במהותו….

יתרונות מע' ספרתיותחסרונות מע' ספרתיות

בד"כ נידרש רוחב סרט גדול יותר

מעגלים זולים יחסית

קל להשיג הצפנת מידענידרש סנכרון במערכת

תחום דינמי גדול

יש צורך בהמרת האות לצורה ספרתית

ניתן לאחד מקורות שונים – דיבור, נתונים, ווידאו. ניתן לדחוס אותות

מקור

חסינות לרעשים בערוץ: ניתן בתכנון נכון עם מקודד-ערוץ

(, לבטל ECCומפענח ערוץ )לגמרי שגיאות !!


dB, dBm, dBw יחידות לוגריתמיות –

נוח להשתמש ביחס לוגריתמי לבטא יחס בין הספקים •

1 dB = 10 log ) P2/ P1 ( יחס בד"ב – למשל הגבר , ההנחתה

P1 ,מגברG P2

0.1124681020100P2/P1

-100367.89101320[dB ]

P2 = G*P1 יחס מוחלט

dBm [ P2 [dBm] = G[dB] + P1[יחס לוגריתמי

וכאן, הספק ביחידות לוגריתמיות

1dBm = 10log P/1mW 1 אוdBw= 10log P/1W


, dBmv יחידות לוגריתמיות ) dBmV = 20 log ) V/ 1mV 1מתח ביחידות לוגריתמיות מחושב ע"י : •

הקשר בין יחס מתחים ליחס הספקים •

0.1124681020100V2/V1

-20061215.618202640[dB ]

22 2

2 2 22 2

1 1 1 1

10log 10log 10log 20log

VP V VZP V V V

Z


דוגמאות לשימוש ביחידות

1:2מפצל הספק : 1דוגמא

הספק בכל יציאה שווה למחצית הספק כניסה, לעומת כניסה. -3dB ז.א. הספק יציאה

- לעומת כניסהdB3 ז.א. 2מתח יציאה יורד בפקטור

1mV מתח חשב מתח והספק ביחידות לוגריתמיות עבורZ=75 : עבור 2דוגמא

1mV 0 dBmV ,P=V2/Z=10-6/75=1.33*10-8 [W]=13.3*10-6[mW]

)dBm = P[dBm]=10log)13.3(+10log)10-6 48.76 = -60 –11.24מכאן,

in

in

P

V

,1 ,1out outP V

,2 ,2out outP V

,1 ,2

1

2out out inP P P

,1 ,2 2out out inV V V

1: 2


יצוג אותות על ציר התדר – ספקטרום של אות –)אות )דטרמיניסטיw(t) מתואר בשלמות ע"י פונקציה המתארת בכל זמן נתון את

עוצמת האות . :תאור האות בעזרת התדרים המרכיבים אותו ועוצמת כל מרכיב ספקטרום של אות

בתדר. תאור זה טבעי לאות מחזורי ומורחב "מתמטית" לכל אות פיזיקלי. ספקטרום של אות הוא רציף בתדר והינו פונקציה קומפלקסית באופן כללי.

w)t( W)f(צמד התמרות פורייה

2 2) ( ) ( ) ( ) (j ft j ftW f w t e dt w t W f e df

התמרה מציר זמן לתדר –

התמרה ישירההתמרה מציר תדר לזמן –

התמרה הפוכה

ככל שאות צר יותר בזמן )פולס קצר( רוחב הסרט שלו : קשר בין שני הייצוגים)כמות המרכיבים עם תדרים גבוהים( גדול יותר.

. נתייחס f=0 סימטרית ביחס לציר |)f(W|אז ספקטרום עוצמות ממשי – )w)tאם לציר חיובי של התדרים בדיון על רוחב סרט של האות.

f תדר מושג ההתמרה מגדירה מתמטית את


רוחב סרט של אות

Telephone 4 kHz (300 -3400 Hz)

Radio - monaural, AM 8 kHz (160 Hz - 8 kHz)

Radio - stereo, FM 15 kHz (30 Hz - 15 kHz)

Telegraphy (CCITT-2) 120 Hz

Facsimile (FAX) 1.1 kHz

Television 6.5 MHz

High Definition TV 30 MHz

הוא תחום התדרים רוחב סרט :]f1, f2 [ ) )בו ספקטרום על הציר החיוביהעוצמות

|W(f)| .אינו מתאפס


)המשך( רוחב סרט של אות

בו ספקטרום העוצמות על הציר החיובי( ( ] f1, f2[תחום התדרים 3dB : רוחב סרט

|W(f)| יורד בלא יותר מ 2 לעומת ערך מקסימום של |W(f)| – או בצורה שקולה .הספק האות יורד בפקטור ½ לעומת הספק מקסימלי.

: הוא רוחב סרט של חלון בצורת מלבן על ציר תדרים שגובהו כמו רכיב רוחב סרט לרעשהספקטרום בעוצמה הכי גבוהה של האות ורוחבו נקבע כך שההספק בחלון ישתווה

להספק האות. ) בד"כ מפשטים ולוקחים הגדרה קודמת בתור רוחב סרט לרעש(.

: כאן אין בהכרח קשר לפיסיקה… הגדרה של מחוקק. בכל FCCרוחב סרט תחום תדר מוגדרת "מסכה ספקטרלית" בו צריך האות לקיים תנאים

ספקטרליים כדי לא להפריע לאחרים.


ספקטרום של הספקים

|W(f)| ספקטרום עוצמות של אותw(t) )תאור העוצמה )אמפליטודה : של האות בכל תדר

|W(f)|2 : " מתאר "צפיפות ספקטרלית של הספקים

PSD=power Spectral Density תאור פילוג הספק האות בכל תדר

PSD?מושג כמו למה צריך

יש אותות שזו הצורה היחידה לטפל בהם – כי אין משמעות לתאור הזמני שלהם.

זרם ביטים אקראי , רעש אקראי דוגמאות:


מוטיבציה ומבוא למערכות תקשורת אלחוטיות 1.1

סווג ערוצי תקשורת )קווי, אלחוטי(, מערכות תשתית קיימות להעברת דיבור נתונים ווידאו,

תהליכים וכווני התפתחות ברשתות גישה מהירה, מערכות תקשורת אלחוטיות – סקירה, סוגיית התדרים

במערכות אלחוטיות. מגמות ואתגרים בהתפתחות מערכות אלחוטיות בפס

רחב.דור ראשון, דור שני, דור שלישי ודור רביעי בתקשורת ניידת

תאית.


סוגי ערוצי תקשורת

קוו טלפון ממרכזיה ערוץ קווי :PSTNאל מנוי ביתי -300עד לא מזמן: זוג חוטי נחושת המעבירים אותות חשמליים אנלוגיים בתחום

אום/ק"מ . 180ק"מ ללא הגברה, ניחות 6-10 הרץ. אורך קוו מרבי 3400משמשים להעברת אותות דיבור, נתונים.

מעבירים מידע בסדר גודל יותר מהר דרך קווי הנחושתADSL, VDSL לאחרונה:

ערוץ קווי: כבל קואקסיאלי – ערוץ כבלים מספר שכבות בעלות ציר משותף )מוליך-בידוד-סיכוך-ציפוי פלסטי( . רוחב סרט של

מה"צ .הבידוד והסיכוך מונעים זליגה של קרינה אלקטרומגנטית. 1000כמעט cable modem משמשים להעברת אותות וודאו, תקשורת נתונים רחבת פס

:ערוץ אלחוטיLOS ,קוו ראיה NLOSללא קוו ראיה התווך הינו אוויר – האותות מומרים לקרינה אלקטרומגנטית )אנטנה( המתפשטת

גה"צ. בתחום הנמוך האותות מסוגלים 100בתחום הרדיו. בין קה"צ בודדים עד ל להתפשט אלפי ק"מ. תכונות ההתפשטות של רדיו מתאימות מאוד לתקשורת למגוון

באופן מיוחד נדבר על ערוץ תקשורת גדול של שימושים. נרחיב בהמשך הקורס..במערכת תאית ניידת – מקרה רלוונטי ומסובך של ערוץ תקשורת

)ערוץ אופטי קווי )סיב אופטי(, ערוץ אופטי אלחוטי )לייזר. סיבים אופטיים חסינים להפרעות א.מ, גמישות מכנית, GHZרוחבי סרט גדולים עשרות

משקל קטן. ממדים קטנים. הערוץ האלחוטי מחייב קו ראיה )נחסם ע"י ערפל(.


מאפייני ערוץ תקשורת במערכת תקשורת תאית

התאוריה של התפשטות גלים בתווך של מערכת תאיתמאפשרת הבנת המגבלות העקרוניות על ביצועים אפשריים–מרכיב קריטי בשיקולי תכנון של כל מרכיבי המערכת התאית –

תווך הרדיו עם מאפיינים

,1800MHz 2400MHz, שונה מ 900MHzשונים בכל תחום תדר )–3.5GHz, 5GHz, 10.5GHz , 28GHz)'וכו

משתנים כפונקציה של זמן, ומרחק– Large Scaleתופעות בטווח זמן ארוך, או מרחק גדול – •Small Scaleקטן - תופעות בטווח זמן קצר, או מרחק•

משתנים כפונקציה של מיקום האנטנות –•Outdoor מול Indoor

משתנים כפונקציה של הסביבה ופני הקרקע–•LOS מול NLOS

משתנים כפונקציה של התנועה של תחנות הקצה או של התווך עצמו.–


מאפייני ערוץ תקשורת תאי )המשך(

מודלים להתפשטות גלים :

הפסדי נתיב , חיזוי של עוצמת הקליטה הממוצעת במרחק נתון מהמשדר–(large scale models)

( small scale, Fading)חיזוי השינויים המהירים סביב הממוצע –

מנגנונים/תופעות המשפיעות על התפשטות גלי רדיו במערכת תאית ללא קו ראיהNLOS

: גל א.מ פוגע במשטח גדול בהרבה מאורך הגל ( Reflections)החזרות –שלו. דוגמאות: פני כדור הארץ, בנין גדול, הרים וכו'.

: גל א.מ. פוגע בעצמים עם פינות, מהם מתפזרים (Diffraction)עקיפה –הגלים לכל הכוונים ועוקפים מכשולים.

: גל א.מ. פוגע בעצמים קטנים בגודל אורך גל (Scattering) פיזור –ופחות )עלים, תמרורים, נורות( ומתפזר לכל הכוונים.

של הקורס4 ו 3נושאים אלו יפורטו בהרחבה בפרקים


מוטיבציה ומבוא למערכות תקשורת אלחוטיות 1.2

ספקטרום תדריםמערכות תשתית קיימות להעברת דיבור נתונים ווידאו,

תהליכים וכווני התפתחות ברשתות גישה מהירה, מערכות תקשורת אלחוטיות – סקירה, סוגיית התדרים

במערכות אלחוטיות.דור ראשון, דור שני, דור שלישי ודור רביעי בתקשורת ניידת

תאית. מגמות ואתגרים בהתפתחות מערכות אלחוטיות בפס רחב.


סוגיית התדרים במערכות תקשורת אלחוטיות

להקצאת תדרים + תקינה בינלאומית חשיבות מרכזיתבכל העולם – תדר הנו "משאב לאומי" בשליטת ממשלותמגמות

שימוש גובר בתחומי תדר גבוהים –

מצוקת תדרים: מכירת רשיונות לשימוש במחיר עתק–

90B $ 3 עבור רשיונות שלG נייד באירופה

500M$עבור מפעיל שלישי בארץ

ISM (license exempt) שימוש בתחומי תדר –•WLAN (802.11a,b) , IEEE802.16.4

פס רחב המעביר שירותי קול, ווידאו ונתונים בצורה אכותית על רשת •IP


ISM תחומי תדר ללא רשיון

902-928MHz2400-2483.5MHz5725-5850MHz

כללי אתיקה לשימוש בספקטרוםהגבלת עוצמת קרינה מותרת–

– EIRP<0.5mW 50 או עוצמת שדה קטנה מmv/m 3 במרחקmspread-spectrumשיטות –


מפת תדרים בעולם לפי תחומי תדר

מתוך אתר

http://www.ntia.doc.gov/osmhome/allochrt.pdf


ספקטרום תדרים של רדיו כללית – תדר הוא משאב עם "רגולציה" – תקינה המחייבת רשיון כדי להשתמש בו

m/sec c/f c=3*108 =

תחום תדראורך גל תחום א.מ.הערותf

תדר נמוך, גלי קרקע

LF1 – 10קה"צ300- 30 ק"מ

תדר בנוני – גלי קרקע

MF1 -0.13000 – 300 ק"מ קה"צ

תדר גבוה –ת"ג

גלי רקיע

HF100 – 10מה"צ30- 3 מטר

VHF10 – 1 מה"צ300 – 30 מטר

UHF1 -0.13000 – 300 מטר מה"צ

SHF10 -גה"צ 30 – 3מ"מ10 ס"מ

גלים מילימטריים

EHF1 -300 – 30מ"מ1 ס"מ גה"צ


רדיוFM/AM

T.VVHF/UHF

800 MHZ

TDMACDMA משטרהצה"ל

900MHZ

‘אורנגGSM

1800 MHZ

סלקוםאורנגGSM

1900MHZGSMארה"ב

2200 MHZ–2000UMTS

3G

תדרי תקשורת ניידת