propagacja

Propagacja wielodrogowa sygnau radiowego

Pawe Kuakowski Linie radiowe 2006 www.kt.agh.edu.pl/~brus/linie_radiowe1

Plan wykadu1. Wprowadzenie zjawisko propagacji wielodrogowej, modele kanau radiowego 2. Strefy odbicia w przsach linii radiowych - gbokoci zanikw w zale noci od rodzaju terenu - wyznaczanie stref odbicia dla przse linii radiowych - sposoby unikania lub zmniejszania gbokoci zanikw wielodrogowych 3. Systemy wieloantenowe MIMO 4. Analiza wielodrogowej propagacji fal radiowych - Ray Tracing2

Propagacja wielodrogowa w terenie otwartym - outdoor multipath propagation

3

Propagacja wielodrogowa wewntrz budynkw - indoor multipath propagation

4

Modele kanau radiowego LoS (Line-of-Sight) NLoS (Non-Line-of-Sight) model Rayleigha - propagacja wielodrogowa, - brak fali bezporedniej, - nie istnieje promie o mocy znaczco wikszej od pozostaych model Ricea (model Rayleigha + fala bezporednia)

5

Strefy odbicia w przsach linii radiowych

6

Linie radiowe wybr wysokoci zawieszenia antenPierwsza strefa Fresnela:

r1 =

d1 d 2 d

Wybr wysokoci zawieszenia anten zale y od: wysokoci przeszkd terenowych, wzgldnej krzywizny Ziemi z uwzgldnieniem wspczynnika nasilenia refrakcji, rozmiaru pierwszej strefy Fresnela okrelajcej przestrze propagacji fali radiowej.7

Linie radiowe interferencja fal odbitychFale radiowe docierajce od anteny nadawczej do anteny odbiorczej : fala bezporednia fale propagujce przez wy sze warstwy atmosfery fale odbite od powierzchni Ziemi

8

Gbokoci zanikwTyp terenu Gboko zanikw [dB]

Gsty las Pojedyncze drzewa, krzewy Wysokie trawy Niskie trawy Gadka powierzchnia Ziemi lub morza

0-2 2-5 5 - 10 10 - 20 20 - 409

Wspczynnik nasilenia refrakcji

10

Wyznaczanie stref odbicia

11

Wyznaczanie stref odbiciaGranice strefy odbicia : DI = d nI DG = d nG

DI, DG - odlegoci granic strefy odbicia od ni szej anteny d dugo przsa h1 wysoko zawieszenia ni szej anteny h2 wysoko zawieszenia wy szej anteny

12


13


nI = 1

1 h1 = ... = h h1 + h2 1+ 1 h2

nG = 1 1+

1 h1 h2

= ... =

h1 h1 + h2

DI = d

h1 h1 + h2

DG = d

h1 h1 + h2

14


15


16


17


18

Wyznaczanie stref odbiciaUwzgldnienie : nachylenia terenu przesaniania stref odbicia

odbicia.cpp i odbicia.exe na stronie www19


Procedura powtarzana dla ka dego prostego odcinka przsa radiowego : obrt ukadu i obliczenie nowych wsprzdnych sprawdzenie przesaniania strefy sprawdzenie odbicia

20


21


22


Strefy odbicia : 3.33 5.00 km, 7.78 7.90 km, 16.36 16.66 km23


Strefy odbicia : 4.78 5.00 km, 16.05 16.92 km24


Strefa odbicia : 16.00 17.00 km25

Sposoby unikania lub zmniejszania gbokoci zanikw wielodrogowych

1. Regulacja wysokoci zawieszenia anten 2. Zwikszenie kta inklinacji przsa radiowego 3. Zwikszenie ktw elewacji obu anten 4. Osonicie anteny przed fal odbit 5. Wykorzystanie polaryzacji wertykalnej fali radiowej w przsach znajdujcych si nad zbiornikami wodnymi 6. Zastosowanie odbioru zbiorczego

26

Pozytywne aspekty propagacji wielodrogowej - systemy wieloantenowe MIMO (Multiple Input Multiple Output)

27

Systemy MIMO

Tradycyjny system radiokomunikacyjny :

28

Systemy MIMOSystem (1,1) :

y ( f ) = h( f ) x ( f ) + ngdzie: f czstotliwo sygnau radiowego y(f) sygna wyjciowy h(f) transmitancja kanau radiowego x(f) sygna wejciowy n poziom szumu

29

Systemy MIMOSystem wieloantenowy :

30

Systemy MIMOSystem wieloantenowy :

31

Systemy MIMOSystem (m,m) :

Y ( f ) = H m m ( f ) X ( f ) + Nf = const

Y = H mm X + N

X H 1 Y32

Systemy MIMOZao enia :1. Transmitancje poszczeglnych kanaw nie zmieniaj si albo zmieniaj si powoli. 2. Wskie pasmo czstotliwoci charakterystyki (transmitancje) kanaw s niezale ne od czstotliwoci. 3. Charakterystyki kanaw s znane w odbiorniku. 4. Transmisja odbywa si w rodowisku z du iloci obiektw odbijajcych i rozpraszajcych nadawane sygnay. 5. Odlegoci pomidzy poszczeglnymi antenami nadawczymi i odbiorczymi s rwne co najmniej /2. 6. Szum jest typu AWGN (Additive White Gaussian Noise)

33

Przepustowo systemu MIMOSystem (1,1) : System (m,m) :

= log 2 (1 + SNR ) = log 2 (det( I m +SNR HH * )) m

- wspczynnik wykorzystania pasma [b/s/Hz]SNR redni stosunek mocy sygnau do mocy szumu na zaciskach anteny odbiorczej Im macierz jednostkowa mm H* macierz H sprz ona i transponowana

Wspczynnik wykorzystania pasma mo e wzrosn nawet m-krotnie34

Ray Tracing- metoda analizy propagacji wielodrogowej w rodowisku indoor

35

Ray Tracing

36

Ray Tracing

37

Ray Tracing

38

Ray Tracing

39

Ray Tracing

40

Ray Tracing

41

Ray Tracing

42

Ray Tracing

43

Ray Tracing

44

Ray Tracing

45

Ray Tracing

46

Ray Tracing

47

Ray TracingTransmitancja kanau radiowego :

H = H 1 + H 2 + ... + H nTransmitancja pojedynczego promienia radiowego : j 2 rn

H n = Gn P R i iP wektor polaryzacji anteny nadawczej,

e

rn

Gn zysk anteny nadawczej na kierunku transmisji,

R1 - Ri wspczynniki odbicia dla n-tego promienia, rn dugo drogi pokonywanej przez n-ty promie radiowy, dugo fali nonej.48

Ray Tracing- podsumowanie 1. Analiza mo liwych drg propagacji midzy anten nadawcz i odbiorcz 2. Odbicie fali radiowej : dwie polaryzacje fali r ne wspczynniki odbicia wspczynniki odbicia zale ne od kta padania fali radiowej i przenikalnoci dielektrycznej paszczyzny odbicia 3. Ograniczenie liczby odbi fali radiowej 4. Inne zjawiska : rozproszenie, dyfrakcja 5. Superpozycja (sumowanie) fal radiowych w odbiorniku49

Dzikuj za cierpliwo

www.kt.agh.edu.pl/~brus/linie_radiowe

50

Documents

propagacja