Zbirka nalog z rešitvami za predmet Mobilne in satelitske telekomunikacije

Avtor: dr. Patrik RitošaVprašanja: patrik.ritosa@telekom.si

Naloga 1Določi potrebno oddajno moč na 20 km oddaljenem oddajniku na frekvenci 800 MHz. Dobitek oddajne antene je 8dBi, sprejemne pa 15 dBi. Občutljivost sprejemnika je -90 dBm.

Naloga 2Določi minimalno jakost sprejetega signala, da bo razmerje S/N = 15 dB. Sprejemamo na frekvenci f = 2100 MHz, pri pasovni širini B = 5 MHz in temperaturi T = 20 ºC (293 ºK).

Naloga 3Izračunaj na kateri razdalji, bo zaradi ukrivljenosti zemlje izgubljena vidljivost med ploviloma.(h1=h2=40 m, Rz= 6300 km)

Naloga 4Ocenite dodatno slabljenje signala zaradi klinaste ovire na radijski prenosni poti. (d1=d2=10 km, f=900 MHz, h=30 m)

Naloga 5Smo na območju šibkega mobilnega signala, kjer lahko uporabljamo GSM omrežje samo zunaj hiše (Ps = -96 dBm). Operater je obstoječo bazno postajo preselil. Prestavil jo je za 5 km dlje od nas. Določi potreben dobitek zunanje antene, da bomo lahko uporabljali omrežje.

Naloga 6Izračunaj dobitek pasivnega repetitorja. (Gz= 15 dBi, Gn= 2.5 dBi, Aspoja= 0.1 dB, L= 16 m, Akabla= 0.19 dB/m)

Naloga 7Na razdalji r od oddajnika, sprejemnik sprejme -70 dBm signala, na razdalji 2r pa -82dBm. Kako upada jakost signala z oddaljenostjo (s katero potenco)?

Naloga 8Za koliko se poveča domet radijske postaje, če oddajniku podvojimo izhodno moč? Oddajnik je postavljen v okolje, kjer signal upada s četrto potenco (urbano okolje). Kako se poveča površina pokrivanja, če je oddajna antena neusmerjena?

Naloga 9Na avtomobilu opazite 2.5 m dolgo vertikalno anteno, brez člena za prilagoditev impedance. Za katero frekvenco je antena izdelana?

Naloga 10Ocenite za katero frekvenco je izdelana 6 elementna Yagi antena, ki je dolga (nosilec) 4 m in široka 1.5 m.

Naloga 11Antena ima smernost D= 7 dBi. Ker je antena zelo skrajšana je njena sevalna upornost Rs= 10 ohm. V anteni je prisotnih še Rizgub= 40 ohm ohmskih izgub. Izračunaj prilagoditev take antene na Zk= 50 ohm koaksialni kabel. Kakšen je dobitek take antene?

Naloga 12Pri montaži RF opreme so nenamerno položili zaboj na koaksialni kabel, ki vodi do oddajno/prejemne antene. Koaksialni kabel se je zaradi obremenitve poškodoval (sploščil na polovični presek). Izračunaj ali so se zaradi take poškodbe prenosne lastnosti kabla spremenile. Kakšne izgube signala lahko pričakujemo? (Zk= 50 ohm, εr= 2.5, D=10 mm, d=2.7 mm)

Naloga 13Določi ojačanje in šumno število za ojačevalnik, če smo na vhodu izmerili razmerje S/N = 14 dB in na izhodu razmerje S/N = 9.3 dB. Jakost signala na vhodu je Psin= -76 dBm in na izhodu Psout= -58 dBm.

Naloga 14Za pravilno delovanje sprejemnika potrebujemo 20 dB ojačanja. Na razpolago imamo dva tipa RF ojačevalnikov. Določi tip ojačevalnika, s katerim bomo dobili zahtevano ojačanje in minimalen dodatni šum. (ojačevalnik (a): GA= 10 dB, FA= 3 dB, ojačevalnik (b): GB= 20 dB, FB= 4 dB).

Naloga 15GSM sprejemnik potrebuje za delovanje razmerje signal/šum vsaj 9dB. Kolikšno je šumno število sprejemnika (pri sobni temperaturi), ki doseže to razmerje pri vhodnem signalu PSIN=-104 dBm. Širina sprejemnika je B= 170 kHz. (kb= 1.379e-23 W/HzK)

Naloga 16Radijski sprejemnik zahteva vsaj 1 μV signala na Z=50 ohm vhodu. Kakšna je občutljivost sprejemnika izražena v dBm?

Naloga 17Izračunaj razmerje med maksimalno in povprečno ter maksimalno in minimalno vrednostjo za 16QAM modulacijo.

Naloga 18Izračunaj razmerje med minimalno in maksimalno močjo signala pri OFDM modulaciji (LTE).

Naloga 19Za prenos podatkov se uprablja sodi paritetni bit, kot minimalni zaščitni mehanizem detekcije napake. Ugotovi kateri bajti so napačni. Ali za pravilne lahko 100% zagotovimo, da so pravilni?

01100101 sodo št. enic -> pravilen11011000 sodo št. enic -> pravilen11100101 liho št. enic -> napačen00101100 liho št. enic -> napačen01001101 sodo št. enic -> pravilen

Tudi za tiste ki imajo sodo število enic ne moremo biti 100%, da so pravilni. Lahko se med prenosom spremenita dva ali več bitov. V takem primeru paritetni mehanizem ni sposoben zaznati napake.

Naloga 20Kolikšno je razmerje med uporabniškimi in linijskimi biti, če uporabljamo BCH(15,11) FEC kodiranje. Koliko je redundantnih bitov?

Naloga 21Izračunaj kakšno obliko signala dobimo, če imamo dva CDMA uporabnika istočasno na skupnem prenosnem kanalu.

Naloga 22CDMA sprejemnik sprejme spodnji RF signal. Določi uporabniške podatke.

Naloga 23Radijski sistem deluje na vertikalni polarizaciji. Zaradi močnega vetra se je vertikalno polarizirana sprejemna antena nagnila za 45º. Določite za koliko dB se lahko spremeni jakost sprejetega signala.

Naloga 24Mobilni sistem za delovanje uporablja eno sprejemno anteno. Verjetnost izpada take zveze je 10%. Na koliko se zmanjša verjetnost izpada, če sprejem nadgradimo na raznoliki sprejem, kjer za vsako od obeh anten pričakujemo verjetnost izpada 10%.

Naloga 25Določi modulacijski indeks frekvenčne modulacije, če za prenos 200 kbit/s (Bu=200 kHz) uporabimo 1MHz radijske pasovne širine (Br= 1 MHz). Izračunaj za koliko se izboljša izhodno razmerje S/N po demodulaciji, ker uporabljamo večjo pasovno širino od potrebne.

Naloga 26Delovanje CDMA sprejemnika temelji na vhodni obdelavi signala, ki do določene stopnje omogoča detekcijo signala skritega v šumu. Takemu ojačanju pravimo dobitek ali ojačanje razširitvene kode. Izračunaj kakšno je to ojačanje, če prenašamo govor s hitrostjo 12.2 kb/s in kakšno če prenašamo podatke s hitrostjo 384 kb/s. Radijska širina CDMA spektra je 3.84 MHz.

Naloga 27Iz celičnega omrežja na sliki določite vzorec ponavljanja celic.

Naloga 28Iz celičnega omrežja na sliki določite vzorec ponavljanja frekvence.

Naloga 29V LTE 800 omrežju imamo vzorec N=3 ponavljanja PCI-jev. Določi povprečno razdaljo med celicami (od središča do središča), če ocenjujemo povprečno površino pokrivanja ene celice na 60 km2 in za lažje računanje privzamemo heksagonalno obliko celice.

Naloga 30V UMTS omrežju imamo vzorec ponavljanja razširitvenih kod N = 9. Izračunajte kakšno razmerje med signalom in motnjami lahko pričakujemo v sistemu. Upadanje radijskega signala aproksimiramo s četrto potenco (urbano okolje).

Naloga 31Na lokaciji mobilnega signala se oddajajo signali na različnih frekvencah. Izračunaj kateri signal (frekvenca), bi lahko zaradi štiri-valovnega mešanja, povzročala motnje za sprejemno frekvenco 910 MHz. (f1= 790 MHz, f2= 940 MHz, f3= 1850 MHz).

Naloga 32Na bazni postaji imamo dva delujoča frekvenčna kanala (CH1: DW=910 MHz, UP=880 MHz, CH2: DW=915 MHz, UP=885 MHz). Potrebno je dodati še tretjega, zato da povečamo prenosno kapaciteto. Kateremu kanalu se moramo izogniti, da bi preprečili interference zaradi štirivalovnega mešanja? (CHa: DW=920 MHz, UP=890 MHz, CHb: DW=935 MHz, UP=905 MHz)

Naloga 33Izračunajte frekvenci lokalnih oscilatorjev pri dvojnem superheterodinskem sprejemniku. Sprejemamo signal na 100.8 MHz, medfrekvenci sta 10.7 MHz in 455 kHz.

Naloga 34V TDMA sistemu imamo B= 270.833 kb/s prenosni kanal razdeljen v ponavljajoče časovne bloke, ki trajajo TB=4.615 ms. Vsak uporabnik ima za prenos podatkov interval Tui=576.9 μs. Koliko uporabnikov lahko sočasno uporablja sistem in s kako prenosno kapaciteto razpolaga posamezni uporabnik?

Naloga 35V delujočem mobilnem omrežju analiziramo 10 najbolj obremenjenih celic. Podatki pokažejo, da se preko teh v povprečju prenese 160 Erl/dan govornega prometa in naredi 6000 klicev/dan. Izračunaj povprečno trajanja klica?

Naloga 36V novi soseski, ki ima 400 stanovanj je potrebno zagotoviti pokritost z mobilnim omrežjem. Za vsako stanovanje lahko ocenimo 2.6 število stanovalcev, ki v povprečju uporabljajo omrežje 30 min na dan. Izračunaj potrebno število govornih kanalov bazne postaje, če želimo zagotoviti vsaj 95% dostopnost omrežja.

Naloga 37Za arheološke namene se uporablja LEO satelit za kartografinje širšega raziskovalnega področja. Koliko časa imamo na razpolago za prenos podatkov, ko se satelit nahaja nad obzorjem v našem vidnem področju. Tirnica satelita se nahaja 370 km nad Zemljo. Kroženje zemlje zanemarimo. (Rz = 6378 km, μ=3.986e14 m3/s2).

Naloga 38Za satelitsko zvezo razvijamo anteno z velikim dobitkom za frekvenco 1.5 GHz. Med izdelavo anteno umerjamo na merilnem stolpu, kjer za oddajo in sprejem vzamemo enaki anteni, referenčni RF oddajnik in sprejemni merilnik moči. Anteni postavimo na visoka stolpa na medsebojni razdalji 100 m. Koliko je dobitek take antene, če oddajamo 0 dBm moči in sprejemamo -18.2 dBm moči?

Naloga 39Doma imamo dostop do interneta s hitrostjo 128kbit/s. Za nakup video vsebine (3 GB) prek interneta imamo dve možnosti: dostava DVD-ja prek hitre pošte ali neposreden prenos prek interneta. Dostava traja 2 dni. Kateri način nakupa je hitrejši?