1 / 45

מערכות תקשורת ניידות ותאיות

מצגת זו תכלול כנראה דיון של הקהל, אשר יביא ליצירת פריטי פעולה. השתמש ב- PowerPoint כדי לעקוב אחר פריטי פעולה אלה במהלך המצגת. בהצגת שקופיות, לחץ באמצעות לחצן העכבר הימני. בחר באפשרות “מפקח הישיבות”. בחר בכרטיסיה “פריטי פעולה”. הקלד את פריטי הפעולה כאשר הם מופיעים.

finn
Télécharger la présentation

מערכות תקשורת ניידות ותאיות

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. מצגת זו תכלול כנראה דיון של הקהל, אשר יביא ליצירת פריטי פעולה. השתמש ב- PowerPointכדי לעקוב אחר פריטי פעולה אלה במהלך המצגת. • בהצגת שקופיות, לחץ באמצעות לחצן העכבר הימני. • בחר באפשרות “מפקח הישיבות”. • בחר בכרטיסיה “פריטי פעולה”. • הקלד את פריטי הפעולה כאשר הם מופיעים. • לחץ על אישור כדי להסיר תיבה זו. פעולה זו תיצור אוטומטית שקופיות לפריטי פעולה בסוף המצגת, והנקודות שהעלית יוזנו בתוכה. מערכות תקשורת ניידות ותאיות ד"ר משה רן כל הזכויות שמורות לחברת MostlyTek Ltd. . אין לצלם, לשכפל או להעתיק בכל צורה שהיא ללא קבלת אישור בכתב מד"ר משה רן Dr. Moshe Ran/תקשורת ניידת ותאית – פרק 3

  2. תוכנית הקורס Dr. Moshe Ran /תקשורת ניידת ותאית - פרק 3

  3. תוכנית הקורס Dr. Moshe Ran /תקשורת ניידת ותאית - פרק 3

  4. תוכנית הקורס Dr. Moshe Ran /תקשורת ניידת ותאית - פרק 3

  5. פרק 3: מודלים להתפשטות גלים במערכות תאיות Large Scale Models • מבוא: מאפייני ערוץ תקשורת במערכת תקשורת תאית, Large Scale vs. Small Scale Models • חיזוי הפסדי נתיב במודל עם קוו ראיה (LOS) • מודל Friis • מושגי יסוד באנטנות • ניתוח תופעות פיזיקליות של החזרות (reflection) עקיפהdiffraction)), פיזור (scattering) • מודלים הסתברותיים להפסדי נתיב במערכות ללא קוו ראיה (NLOS) • מודלים מעשיים להתפשטות מחוץ לבניינים (outdoor) • מודלים להתפשטות בתוך בנינים (Indoor) • חישוב רדיוס כיסוי, תכנון מאזן ערוץ למערכת תאית בהתבסס על רדיוס הכיסוי Dr. Moshe Ran /תקשורת ניידת ותאית - פרק 3

  6. 4. מודלים סטטיסטיים להפסדי נתיב במערכות תאיות ללא קוו ראיה (NLOS) - • מודליםלחיזוי הפסדי נתיב בנויים על מדידות אינטנסיביות + מודלים סטטיסטיים המתחשבים בדיוקי המדידות. • המודלים – משקללים את כל התופעות הפיזיקליות המשפיעות על התפשטות הגלים (החזרות, עקיפה, פיזור) וכן גורמים אקראיים שלא ידועים בוודאות למתכנן. • חיזוי PL מאפשר חישוב SNR או SINR ומכאן לחשב ביצועים במובן BER Dr. Moshe Ran /תקשורת ניידת ותאית - פרק 3

  7. מערכות ללא קוו ראיה NLOS - קרן אחת (one ray) • ראינו שהפסדי נתיב ב LOS גדלים יחסית לגודל 10log(1/d2) כלומר, שיפוע של -20dB/dec • במערכות NLOS הפסדי נתיב בתלות במרחק עם שיפוע-10log(1/d)n לגודל n קוראים PL exponent . עבור LOS ערכו 2 עבור מערכות תאיות 2<n<6 (ערך אופייני 4 בשטח NLOS עירוני) Dr. Moshe Ran /תקשורת ניידת ותאית - פרק 3

  8. טבלת ערכי מקדם אקפוננט נתיב לתווך אופייני Dr. Moshe Ran /תקשורת ניידת ותאית - פרק 3

  9. מודל הפסדי נתיב LOS+ NLOS (ללא הסתרה) • הפסדי נתיב בתווך עירוני טיפוסי כוללים שני קטעים: • L(d0)הפסדי נתיב LOSלאורך מסלול d0 בו קיים קוו ראיה. לנקודה במרחק do נקרא נקודת יחוס. בד"כ לוקחים d0=100m ומבצעים מדידה מדויקת של הפסדים (כיול) • L(d)הפסדי נתיב NLOSלאורך מסלול מ d0 עד המקלט - נניח שאורכו d , d>d0 L(d0) L(d) d0 d Dr. Moshe Ran /תקשורת ניידת ותאית - פרק 3

  10. אפקט הסתרה – log-normal shadowing • מדידות של הפסדי נתיב על פני הרבה מדידות במרחק Tx-Rx זהה – מראות שונות גדולה בתוצאות. לכן – ניתן להתיחס להפסדי נתיב L(d) כמ.א. התלוי בגורמים שונים. עבור מרחק נתון d והפסדי נתיב בסקאלה לוגריתמית, הפסדי הנתיב מפולגים גאוסי (log-normal) סביב הערך המחושב • לתופעה קוראים log-normal shadowing : התופעה מיוצגת במודל ע"י מ.א מפולג גאוסי • נמדד ב dB ביחס להפסדי נתיב ממוצעים הנמדדים בסקאלה לוגריתמית. הגדלים מחושבים במודל על סמך מדידות מהשטח !! שים לב: L(d) הוא מ.א. גאוסי עם תוחלת וסטיית תקן וגם ההספק הנקלט בתאור הזה הוא מ.א. גאוסי Dr. Moshe Ran /תקשורת ניידת ותאית - פרק 3

  11. נספח: פילוג גאוסי, Q-function, erf, erfc • PDF של מ.א. גאוסי עם תוחלת סטיית תקן תוחלת שונות האינטגרל מייצג הסתברות לערכים של x בתחום אינו ניתן לפיתוח בצורה סגורה. לכן מנרמלים את המ.א. xלמשתנה חדש - גאוסי עם תוחלת 0 וסטיית תקן 1 (התפלגות "נורמלית") Dr. Moshe Ran /תקשורת ניידת ותאית - פרק 3

  12. ניספח: פילוג גאוסי המשך מגדירים מ.א. "מנורמל" הגדרה: Q-function מוגדרת ע"י ז.א. Q(z) מייצגת את השטח מתחת ל"זנב" של PDF עם התפלגות נורמלית. פונקציות (erf(z); erfc(zקשורות ישירות ל Q-function Dr. Moshe Ran /תקשורת ניידת ותאית - פרק 3

  13. תופעת הסתרה – Shadowing : חישוב הסתברותי למעבר סף • בתאור ההסתברותי של Pr(d) ניתן להשתמש כדי לענות על שאלות • מה הסתברות שעוצמת אות נקלט (הספק) תהיה מעל סף ? • מה הסתברות שעוצמת אות נקלט (הספק) תהיה מתחת סף ? מה ההסתברות שמתוך אזור הכסוי הכולל ברדיוס R יהיה שטח עם רדיוס r בו מתקיים Dr. Moshe Ran /תקשורת ניידת ותאית - פרק 3

  14. 5. מודלים מעשיים להתפשטות מחוץ לבניינים (outdoor) • מודל Okumura[68] • מודל HATA [80] • מודל [91] COST231 • Walfisch-Bertoni[88] • M.1225 ITU-R[97] • מודל Wideband PCS Microcell • מודל SUI [01] Stanford University Interim להפסדי נתיב במערכות תקשורת נייחות תקף לתחום 1800-3000MHz , =Fixed Broad Band Wireless FBWA הערה: הפסדי נתיב חושבו בפרק זה בערך מוחלט Dr. Moshe Ran /תקשורת ניידת ותאית - פרק 3

  15. הגדרת חציון median A. חישוב הפסדי נתיב בעזרת מודל Okumura [68] • מודל מעשי מבוסס על תוצאות נסיוניות – ללא הסברים אנליטיים . הפסדי נתיב גדלים בתדר. • לתקשורת ניידת, ערוצים צרי סרט תחומי תדר 1920-150MHz ; מרחקים 1 עד 100 ק"מ גובה אנטנות BS בין 30m עד 1000m; אנטנת מנוי נייד 1-10m . (האנטנות כלל כווניות, המודל ניתן ליישום עם אקסטרפולציה עד ל 3000MHZ). • חיזוי יחסית מדויק (סטיית תקן של המודל קטנה מ 14 ד"ב) לאזורים עירוניים, תת-עירוני. פחות טוב לאזורים כפריים, ולאזורים בהם יש שינוי מהיר בתואי השטח. • המודל נותן חיזוי לערך החציון (median) של PL - בעזרת: הפסדי נתיב חלל חופשי וכמה גורמי תיקון שנקבעו תוך התחשבות בסוג התואי, גובה אנטנות. (בסימון מייצג את הגודל ז.א. ערך מוחלט של ההפסדים עם סימן חיובי). הערה: הגובה האפקטיבי של משדר BS ומקלט MT הוא הגובה בפועל (כולל גובה בנין, הר/גבעה ) מעל פני השטח הממוצעיםבאזור הכיסוי. Dr. Moshe Ran /תקשורת ניידת ותאית - פרק 3

  16. מודל Okumura [68] המשך Dr. Moshe Ran /תקשורת ניידת ותאית - פרק 3

  17. מודל Okumura [68] המשך Dr. Moshe Ran /תקשורת ניידת ותאית - פרק 3

  18. מודל Okumura [68] המשך Dr. Moshe Ran /תקשורת ניידת ותאית - פרק 3

  19. דוגמא לשימוש במודל OKUMURA • נתונים: לחשב את הספק נקלט פתרון מתוך הגרפים ניתן לחלץ את פקטור גובה האנטנות המחושב: Dr. Moshe Ran /תקשורת ניידת ותאית - פרק 3

  20. B. מודל HATA[80] • המודל של Hata הוא קרוב בנוסחאות לגרפים של OKUMURA לסביבה עירונית. • המודל מספק גורמי תיקון לסביבות אחרות. נקרא בשל זאת גם Hata-Okumura • בקרוב טוב תוצאות החיזוי של Hata מתאימות לשל מודל OKUMURA ושניהם ישימים עבור d>1km . עבור מרחקים קצרים יותר יש צורך בתיקון המודל (מודל PCS) • HATA - שימושי לחיזוי הפסדי נתיב בתאים גדולים ואפשר להעריך בעזרתו את מקדם האקספוננט נתיב של ההפסדים. • סיכום הנחות וסימונים במודל: Dr. Moshe Ran /תקשורת ניידת ותאית - פרק 3

  21. הגדרת חציון median מודל Hata-Okumura • Lp= החציון * של הפסדי נתיב בין Tx-Rx (ערך מוחלט) • אנטנות עם הגבר יחידה d נמדד בק"מ (מרחק בין BS אל MT ), המקדמים A,B,C נקבעים ע"י נוסחאות התלויות ב: תדר ג"נ, גובה אנטנת BS , גובה אנטנת MT, סוג הסביבה, ומיצגים גדלים ב dB. Dr. Moshe Ran /תקשורת ניידת ותאית - פרק 3

  22. המשך Hata-Okumura • מקדמים נתונים ע"י Dr. Moshe Ran /תקשורת ניידת ותאית - פרק 3

  23. מודל Hata-Okumura - רישום מפורש עם הקבועים הוגדר כמו בשקף קודם Dr. Moshe Ran /תקשורת ניידת ותאית - פרק 3

  24. C. מודל COST-231 [91] : הרחבה של HATA עד 2GHz • המודל תקף כמו קודם מעל למרחקים של 1km Corr הוא "מקדם קורלציה" המתאר את השפעת סוג השטח בדומה ל Gareaשל Okumura המודל מבוסס על עבודה במיסגרת פורום EUTO-COST וקבוצת עבודה COST-231 Dr. Moshe Ran /תקשורת ניידת ותאית - פרק 3

  25. D. מודל Walfisch-Bertoni[88] • המודל משקלל תופעת דיפרקציה כתוצאה מפגיעה בגגות (תווך עירוני) המסודרים בגאומטריה של מבנים שווי גובה במרחק שווה. הביטוי האחרון תלוי בגאומטריה, גובה תחנת בסיס מעל קוו המבנים. נפרט מודל זה במיסגרת ITU-M.1225 Dr. Moshe Ran /תקשורת ניידת ותאית - פרק 3

  26. E. מודל ITU-R M.1225 • המלצה של ITU-R משנת 97 לניתוח ביצועים של מרכיבי טכנולוגיית הרדיו (RTT) עבור מערכות IMT-2000 . המלצה מתייחסת למשפחה רחבה של מקרים. היא מכלילה/מסתמכת על המודלים של COST-231 ושל Walfisch-Bertoni • Indoor office • Outdoor-to-indoor, pedestrian • Outdoor vehicular • הנחות מודל : נתייחס לשני המודלים האחרונים, למודל Indoor נתייחס בהמשך (פרק מודלים להתפשטות בתוך בנינים). Dr. Moshe Ran /תקשורת ניידת ותאית - פרק 3

  27. גיאומטריה של מודל התפשטות גלים הפרש בין גובה ממוצע של גגות ובין גובה אנטנה תחנה ניידת מרחק ממוצע אופקי בין תחנה ניידת לפינת הגג היוצרת diffraction Dr. Moshe Ran /תקשורת ניידת ותאית - פרק 3

  28. Rec. ITU-R M.1225: הפסדי נתיב עבור outdoor-to-indoor and pedestrian • באופן בסיסי הפסדי נתיב מכילים 3 מרכיבים הפסדים בשל התפשטות בחלל חופשי הפסדים בשל דיפרקציה מגגות-לרחוב הפסדים בשל multiple-screen-diffraction דוגמא אופיינית: כאשר המרחק x בין הנייד לגג המפזר הוא 15m, Dr. Moshe Ran /תקשורת ניידת ותאית - פרק 3

  29. Rec. ITU-R M.1225: הפסדי נתיב עבור vehicular • השינוי בפקטור המייצג את תופעת multiple diffraction screen בנוסף, מניחים שאנטנת בסיס מעל לגובה ממוצע של בנינים דוגמא אופיינית לתווך אורבני: Dr. Moshe Ran /תקשורת ניידת ותאית - פרק 3

  30. F. מודל Wideband PCS Microcell • המודלים לתחום קטן מ 1km מבוססים על מדידות באזור San Francisco וכן Oakland ב US. מדידות בהן LOS וגם עם מכשולים (OBS). התוצאות הנסיוניות הראו: • עבור LOS מודל 2-ray (עם החזרה אחת מהקרקע) מתאים לתוצאות הנמדדות • עבור סביבה OBS הפסדי נתיב עם log-distance התאים לתוצאות Dr. Moshe Ran /תקשורת ניידת ותאית - פרק 3

  31. מודל Wideband PCS Microcell • המרחק בו אזור פר-נל הראשון מוסתר ע"י פני כדור הארץ נתון בקרוב ע"י מודל למקרה של LOS Dr. Moshe Ran /תקשורת ניידת ותאית - פרק 3

  32. מודל Wideband PCS Microcell מודל למקרה של OBS המקדם n הוא מקדם אקספוננט הפסדינתיב, נתון בטבלה הבאה כפונקציה של hb שים לב שניתן גם לתאר הסתרה ע"י הוספת מ.א. גאוסי עם תוחלת אפס ושונות Dr. Moshe Ran /תקשורת ניידת ותאית - פרק 3

  33. G. מודלSUI להפסדי נתיב של מערכות אלחוטיות תאיות • מודל עדכני (16-07-2001) למערכות רחבות סרט תאיות (לא ניידות) – מודל SUI=Stanford University Interim הוצג ב IEEE802.16A מרכיב הפסדי נתיב LOS בנקודת יחוס d0 Dr. Moshe Ran /תקשורת ניידת ותאית - פרק 3

  34. המקדמים a,b,c קובעים את PL exponent דרך הקשרים בטבלה לעיל. :Terrain A Hilly terrain with moderate-to-heavy treedensities :Terrain B Intermediate path loss condition Mostly flat terrain with light tree densities : Terrain C Dr. Moshe Ran /תקשורת ניידת ותאית - פרק 3

  35. Dr. Moshe Ran /תקשורת ניידת ותאית - פרק 3

  36. Dr. Moshe Ran /תקשורת ניידת ותאית - פרק 3

  37. 6. מודלים להתפשטות בתוך בנינים (Indoor) • שני הבדלים עיקריים לעומת מודלי התפשטות מסוג outdoor • מרחקים קצרים בהרבה מאשר תקשורת ניידת תאית (micro cell) • שונות גדולה מאוד על פני מרחקים קצרים: תלות בחפצים בתוך המבנה, סוג המבנה, מיקום חלונות בתוך המבנה וכו'. • ניתן לחלק לשני סוגים עיקריים: LOS, NLOS • כאשר הגל חודר קירות – • הפסדי חדירה קטנים עם הגדלת התדר. תוצאות מדגמיות: 14.2dB --- 900MHz 13.4dB---- 1800MHz 12.8dB----- 2300MHz • הפסדי חדירה קטנים דרך חלון או גג (כ 6dB) לעומת קיר • מודלים למערכות Indoor מבוססים על המודל הבסיסי עם התאמות לתנאי ההתפשטות בתוך הבניין, שקלול מיקום תחנת הבסיס (בתוך הבנין, מחוץ לבנין, מספר הקומות בבנין וכו'). Dr. Moshe Ran /תקשורת ניידת ותאית - פרק 3

  38. מודלים פרמטריים מבוססים על COST-231 לתווך Indoor • Model-1: (מודל Wideband PCS Microcell ) d נמדד ב [m] וכן n מחושב מתוך התאמה למדידות בשטח. קשה לתת למודל כזה משמעות הקושרת אותו לתנאים במבנה (קירות, קומות וכו'). שים לב שיש בד"כ תלות בתדר הנכנסת דרך מקדם אקספוננט הנתיב n . תוצאות אופייניות למקדם n : Dr. Moshe Ran /תקשורת ניידת ותאית - פרק 3

  39. Model –2 (מבוסס על Keenan-Motley 90 ): מדידות בוצעו בתדר 1800MHz על שני סוגי קירות ורצפה אופיינית התלות במספר הקומות אינה ליניארית (גדולה יותר מהצפוי).ניתן לפשט את הנוסחא ולרשום: Dr. Moshe Ran /תקשורת ניידת ותאית - פרק 3

  40. :Model-3 מודל עם הנחתה אקספוננציאלית במרחק המודל האחרון מתאים למקרה בו תחנת בסיס בתוך בנין גדול (מדידות בתוך בנין בורסת NYC). המדידות הראו: הערה: במודלים 2-3 אין תלות בתדר (על פני תחום תדרים מספיק גדול) – פרט להבטי הגברי אנטנה וגורם הפסדים התלוי בתדר הקשור אל מרכיב LOS. Dr. Moshe Ran /תקשורת ניידת ותאית - פרק 3

  41. 7. חישוב טווח תקשורת וכיסוי תקשורת רדיו • טווח תקשורת הוא המרחק המקסימלי אליהם יגיעו גלי הרדיו, כך שהאות הניקלט יהיה לפחות בסף רגישות הקליטה. • LOS: מנוסחת Friisנציב במקום הספק ניקלט את רגישות הקליטה • NLOS: המודל הכי פשוט - נתייחס למסלול המורכב משני קטעים • d0 עם LOS • d עם NLOS Dr. Moshe Ran /תקשורת ניידת ותאית - פרק 3

  42. המשך – כיסוי תקשורת רדיו - NLOS • המודל הפשטני (ללא הסתרות) ככל שרגישות הקליטה משתפרת – הטווח גדל. המקרה של LOS הוא מקרה פרטי כאשר n=2. Dr. Moshe Ran /תקשורת ניידת ותאית - פרק 3

  43. ניספח: רגישות קליטה • רגישות קליטה – הספק האות הנדרש בכניסה לקיום יחס אות לרעש מינימלי רצוי במוצא . • בכמה צריך להיות האות המינימלי בכניסה מעל לרמת הרעש התרמי כדי לקבל את הביצועים הנדרשים ? Dr. Moshe Ran /תקשורת ניידת ותאית - פרק 3

  44. רגישות קליטה - דוגמא עבור T0=290oK וכן B=10KHz בהנחה שצריך ביציאת מקלט יחס אות-לרעש של 10dB נניח ספרת רעש של מקלט F=10dB רגישות קליטה כלומר, האות הניקלט צ"ל עם הספק של 20 dB מעל לרצפת הרעש התרמי. Dr. Moshe Ran /תקשורת ניידת ותאית - פרק 3

  45. הגבר מערכת System Gain • פרמטר שימושי מאוד בתכנון מערכות אלחוטיות. נותן למתכנן הערכה כוללת של מאזן ההספקים. • התכנון צריך להבטיח שיתקיים FMFade Margin= "שולי דעיכה" רזרבה למאזן הספקים שנועד לעמוד בדרישות הזמינות של המערכת למרות דעיכות בערוץ (מניחים שאין diversity) Dr. Moshe Ran /תקשורת ניידת ותאית - פרק 3

More Related