Propagacja wielodrogowa sygnału radiowego

HTML
DOWNLOAD

Wielkość: px

Rozpocząć pokaz od strony:

Download "Propagacja wielodrogowa sygnału radiowego"

Dariusz Pietrzyk
7 lat temu
Przeglądów:

1 Propagacja wielodrogowa sygnału radiowego Paweł Kułakowski Linie radiowe Plan wykładu. Wprowadzenie zjawisko propagacji wielodrogowej, modele kanału radiowego 2. Strefy odbicia w przęsłac linii radiowyc - głębokości zaników w zależności od rodzaju terenu - wyznaczanie stref odbicia dla przęseł linii radiowyc - sposoby unikania lub zmniejszania głębokości zaników wielodrogowyc 3. Systemy wieloantenowe MIMO 4. Analiza wielodrogowej propagacji fal radiowyc - Ray Tracing 2

2 Propagacja wielodrogowa w terenie otwartym - outdoor multipat propagation 3 Propagacja wielodrogowa wewnątrz budynków - indoor multipat propagation 4

3 Modele kanału radiowego LoS (Line-of-Sigt) NLoS (Non-Line-of-Sigt) model Rayleiga - propagacja wielodrogowa, - brak fali bezpośredniej, - nie istnieje promień o mocy znacząco większej od pozostałyc model Rice a (model Rayleiga + fala bezpośrednia) 5 Strefy odbicia w przęsłac linii radiowyc 6

Linie radiowe wybór wysokości zawieszenia anten Pierwsza strefa Fresnela: d d2 r = λ d Wybór wysokości zawieszenia anten zależy od: wysokości przeszkód terenowyc, względnej krzywizny Ziemi z

4 Linie radiowe wybór wysokości zawieszenia anten Pierwsza strefa Fresnela: d d2 r = λ d Wybór wysokości zawieszenia anten zależy od: wysokości przeszkód terenowyc, względnej krzywizny Ziemi z uwzględnieniem współczynnika nasilenia refrakcji, rozmiaru pierwszej strefy Fresnela określającej przestrzeń propagacji fali radiowej. 7 Linie radiowe interferencja fal odbityc Fale radiowe docierające od anteny nadawczej do anteny odbiorczej : fala bezpośrednia fale propagujące przez wyższe warstwy atmosfery fale odbite od powierzcni Ziemi 8

5 Głębokości zaników Typ terenu Głębokość zaników [db] Gęsty las Pojedyncze drzewa, krzewy Wysokie trawy Niskie trawy Gładka powierzcnia Ziemi lub morza Współczynnik nasilenia refrakcji 0

6 Wyznaczanie stref odbicia Wyznaczanie stref odbicia Granice strefy odbicia : D I = d n I D G = d n G D I, D G - odległości granic strefy odbicia od niższej anteny d długość przęsła wysokość zawieszenia niższej anteny 2 wysokość zawieszenia wyższej anteny 2

7 3 Wyznaczanie stref odbicia n I + = = + = n G + = = + = 2 d D I + = 2 d D G + = Wyznaczanie stref odbicia

8 Wyznaczanie stref odbicia 5 Wyznaczanie stref odbicia 6

9 Wyznaczanie stref odbicia 7 Wyznaczanie stref odbicia 8

10 Wyznaczanie stref odbicia Uwzględnienie : nacylenia terenu przesłaniania stref odbicia odbicia.cpp i odbicia.exe na stronie www 9 Wyznaczanie stref odbicia Procedura powtarzana dla każdego prostego odcinka przęsła radiowego : obrót układu i obliczenie nowyc współrzędnyc sprawdzenie przesłaniania strefy sprawdzenie odbicia 20

11 Wyznaczanie stref odbicia 2 Wyznaczanie stref odbicia 22

12 Wyznaczanie stref odbicia Strefy odbicia : km, km, km 23 Wyznaczanie stref odbicia Strefy odbicia : km, km 24

13 Wyznaczanie stref odbicia Strefa odbicia : km 25 Sposoby unikania lub zmniejszania głębokości zaników wielodrogowyc. Regulacja wysokości zawieszenia anten 2. Zwiększenie kąta inklinacji przęsła radiowego 3. Zwiększenie kątów elewacji obu anten 4. Osłonięcie anteny przed falą odbitą 5. Wykorzystanie polaryzacji wertykalnej fali radiowej w przęsłac znajdującyc się nad zbiornikami wodnymi 6. Zastosowanie odbioru zbiorczego 26

14 Pozytywne aspekty propagacji wielodrogowej - systemy wieloantenowe MIMO (Multiple Input Multiple Output) 27 Systemy MIMO Tradycyjny system radiokomunikacyjny : 28

15 Systemy MIMO System (,) : y ( f ) = ( f ) x( f ) + n gdzie: f częstotliwość sygnału radiowego y(f) sygnał wyjściowy (f) transmitancja kanału radiowego x(f) sygnał wejściowy n poziom szumu 29 Systemy MIMO System wieloantenowy : 30

16 System wieloantenowy : Systemy MIMO 3 Systemy MIMO System (m,m) : Y ( f ) = H m m ( f ) X ( f ) + N f = const Y = Hm m X + N X H Y 32

17 Systemy MIMO Założenia :. Transmitancje poszczególnyc kanałów nie zmieniają się albo zmieniają się powoli. 2. Wąskie pasmo częstotliwości carakterystyki (transmitancje) kanałów są niezależne od częstotliwości. 3. Carakterystyki kanałów są znane w odbiorniku. 4. Transmisja odbywa się w środowisku z dużą ilością obiektów odbijającyc i rozpraszającyc nadawane sygnały. 5. Odległości pomiędzy poszczególnymi antenami nadawczymi i odbiorczymi są równe co najmniej λ/2. 6. Szum jest typu AWGN (Additive Wite Gaussian Noise) 33 Przepustowość systemu MIMO System (,) : η = log 2 ( + SNR) SNR * System (m,m) : η = log 2(det( I m + HH )) m η - współczynnik wykorzystania pasma [b/s/hz] SNR średni stosunek mocy sygnału do mocy szumu na zaciskac anteny odbiorczej I m macierz jednostkowa m m H * macierz H sprzężona i transponowana Współczynnik wykorzystania pasma może wzrosnąć nawet m-krotnie 34

18 Ray Tracing - metoda analizy propagacji wielodrogowej w środowisku indoor 35 Ray Tracing 36

19 Ray Tracing 37 Ray Tracing 38

20 Ray Tracing 39 Ray Tracing 40

21 Ray Tracing 4 Ray Tracing 42

22 Ray Tracing 43 Ray Tracing 44

23 Ray Tracing 45 Ray Tracing 46

24 Ray Tracing 47 Ray Tracing Transmitancja kanału radiowego : H = H + H H n Transmitancja pojedynczego promienia radiowego : j2π rn λ e H n = Gn P Ri i rn G n zysk anteny nadawczej na kierunku transmisji, P wektor polaryzacji anteny nadawczej, R - R i współczynniki odbicia dla n-tego promienia, r n długość drogi pokonywanej przez n-ty promień radiowy, λ długość fali nośnej. 48

25 Ray Tracing - podsumowanie. Analiza możliwyc dróg propagacji między anteną nadawczą i odbiorczą 2. Odbicie fali radiowej : dwie polaryzacje fali różne współczynniki odbicia współczynniki odbicia zależne od kąta padania fali radiowej i przenikalności dielektrycznej płaszczyzny odbicia 3. Ograniczenie liczby odbić fali radiowej 4. Inne zjawiska : rozproszenie, dyfrakcja 5. Superpozycja (sumowanie) fal radiowyc w odbiorniku 49 Dziękuję za cierpliwość 50

Podobne dokumenty

Techniki diversity i systemy wieloantenowe. Paweł Kułakowski

Techniki diversity i systemy wieloantenowe. Paweł Kułakowski Tecniki diversity i systemy wieloantenowe Paweł Kułakowski Tecniki diversity Robocza definicja: Tecnika jednoczesnego odbioru kilku sygnałów lub wyboru najlepszego z nic stosowana w celu uniknięcia zaników