Transcript prezentacja 1 - zagadnienia ogólne radiokomunikacji

Radiokomunikacja
zagadnienia ogólne
Autor:
K Miśkiewicz
Pojęcie radiokomunikacji
Przekazywanie informacji (mowa, obraz,
dane) za pośrednictwem fal
elektromagnetycznych rozchodzących
się w przestrzeni
Historia radiokomunikacji




James Clark MAXWELL – teoria fal
elektromagnetycznych (1973)
Heinrich HETRZ – doświadczalne wytworzenie
i odbiór fal elektromagnetycznych (1888)
Guglielmo MARCONI – praktyczne
zastosowanie radiokomunikacji (1898) –
radiotelegrafia w marynarce wojennej i
handlowej
SOS (save our souls) – 1909 katastrofa S/s
Slavonia (Azory)
Przykład systemu radiokomunikacyjnego
Fala elektromagnetyczna





Składowa magnetyczna H, elektryczna E
Częstotliwość f [Hz] 9kHz – 1000GHz
Długość l
Natężenie mV/m, dB
l *f=c – prędkość światła 300 000 km/s
Widmo fal elektromagnetycznych w
radiokomunikacji [V.431-7]
Zakres
3 Hz – 30 Hz
30 Hz – 300 Hz
300 Hz – 3000 Hz
Długość fali [m]
100 000 km – 10 000 km
10 000 km – 1 000 km
1 000 km – 100 km
3 kHz – 30 kHz
100 km – 10 km
30 kHz – 300 kHz
10 km – 1 km
300 kHz – 3 MHz
1 km – 100 m
3 MHz – 30 MHz
100 m – 10 m
30 MHz – 300 MHz 10m - 1m
300 MHz – 3 GHz
1 m – 10 cm
3 GHz – 30 GHz
10 cm – 1 cm
30 GHz – 300 GHz 1 cm – 10 mm
Oznaczenie
ELF, Extremely low frequency
SLF, Super low frequency
1. ULF, Ultra low frequency, fale hektakilometrowe
VLF, Very low frequency, fale myriametrowe, fale bardzo
długie
LF, Low frequency, fale kilometrowe, fale długie
MF, Medium frequency, fale hektametrowe, fale średnie
HF, High frequency, fale dekametrowe, fale krótkie
VHF, Very high frequency, fale metrowe, fale ultrakrótkie
UHF, Ultra high frequency, fale decymetrowe
SHF, Super high frequency, fale centymetrowe
EHF, Extremely high frequency, fale milimetrowe
Propagacja fal elektromagnetycznych



Fale powierzchniowe – fale długie, >2000km
Fale jonosferyczne – fale krótkie, tysiące km
Propagacja troposferyczna – prostoliniowa + ugięcia i
odbicia
Bilans mocy łącza radiowego
(przestrzeń swobodna)


PR=PT+GT+GR+20lg(l/4pr) – wzór Friisa
PR-SR>margines
Modulacja w radiokomunikacji




Amplitudy (AM)
Częstotliwości (FM)
Fazy (PM)
Modulacje złożone np. AM+PM
Modulacja amplitudy
1.5
1
0.5
0
-0.5
-1
-1.5
0
2
4
6
8
10
t, ms
12
14
16
18
20
Modulacja częstotliwości
sygnal modulujacy
1
0.5
0
-0.5
-1
0
1
2
3
4
5
t, ms
6
7
8
9
10
6
7
8
9
10
sygnal zmodulowany
2
1.5
1
0.5
0
-0.5
-1
-1.5
-2
0
1
2
3
4
5
t, ms
Modulacja fazy
sygnal modulujacy
1
0.8
0.6
0.4
0.2
0
0
1
2
3
4
5
6
7
5
6
7
t, ms
sygnal zmodulowany
2
1.5
1
0.5
0
-0.5
-1
-1.5
-2
0
1
2
3
4
t, ms
Widmo sygnału zmodulowanego amplitudowo
(modulacja dwuwstęgowa)
Radiotelefony – tryb simplex
FPP – filtr pasmowoprzepustowy
W - wzmacniacz mikrofonowy
Mod – modulator
Dem - demodulator
N/O przycisk nad/odb
System dyspozytorski - duosimplex
Wykorzystanie widma w
radiokomunikacji


Odbiornik powinien odbierać sygnał z tylko
jednego nadajnika
Realizacja:




Separacja przestrzenna – odpowiednia odległość
nadajników wykorzystujących ten sam kanał
Separacja częstotliwościowa – różne nadajniki
wykorzystują różne kanały częstotliwościowe
Separacja czasowa w danej chwili nadaje tylko
jeden nadajnik – dyscyplina obsługi nadajników,
mechanizmy w protokołach
Uregulowania prawne
Mechanizm powstawania zakłóceń w
radiokomunikacji
SYTUACJA NIEDOPUSZCZALNA
Bezzakłóceniowe wykorzystanie
widma




SEPARACJA
SEPARACJA
SEPARACJA
SEPARACJA
PRZESTRZENNA
CZĘSTOTLIWOŚCIOWA
CZASOWA
KODOWA (SYGNAŁOWA)
SEPARACJA PRZESTRZENNA
PRZYKŁAD SEPARACJI
PRZESTRZENNEJ

Nadajniki TVP1 na kanale 8




Katowice 200kW H
Koszalin 80kW V
Białystok 80 kW H
Muszyna, Piechowice, Włocławek małe
moce
Widmo sygnału z modulacją AM
Separacja
częstotliwościowa
- Odstęp
międzykanałowy
Separacja czasowa



Zapewnia użytkownik – nie wolna
nadawać jeżeli kanał jest zajęty
Mechanizmy wbudowane w
zaawansowane protokoły np. WiFi
802.11, WiMax, ZigBee
Wielodostęp z podziałem czasowym
(GSM)
Separacja sygnałowa


Kodowanie sygnału (np. kody GOLDA w
systemie GPS)
Systemy z rozproszonym widmem
Międzynarodowe regulacje
prawne


ITU-R Regulamin Radiokomunikacji
Światowa Tablica Przeznaczeń
Częstotliwości
Polskie regulacje prawne



Prawo Telekomunikacyjne – Dz. U.
2004 nr 171 poz 1800 – nadzór nad
gospodarką widma – UKE (Urząd
Komunikacji elektronicznej)
Krajowa Tablica Przeznaczeń
Częstotliwości
Dla użytkowania urządzenia
nadawczego – pozwolenie radiowe
Użytkowanie bez pozwolenia



Radiotelefony PMR 446 – 446MHz, 8 kanałów
analogowych, odstęp 12,5 kHz
PR 27 (CB Radio)
Urządzenia bliskiego zasięgu zdefiniowane w
Rozporządzeniu Dz. U. 2007 nr 138 poz 972
np:



Urządzenia telesterowania (433MHz)
Urządzenia identyfikacji RFID
Urządzenia radiowych sieci komputerowych
2,4GHz i 5 GHz
Wymagania formalne



Oznakowanie
spełnienie wymagań
dyrektyw: LDV, EMC, RTTE, ATEX
Dla urządzeń nadawczych klasy 2
Deklaracja zgodności (producent lub
importer UE)
Przykład deklaracji zgodności
Certyfikat
WE
Przykład tabliczki znamionowej
Radiokomunikacja w
kopalniach podziemnych





Przewody promieniujące
Systemy z widzialnością optyczną
Propagacja przez górotwór
Wykorzystanie metalowego
wyposażenia wyrobisk
Systemy rozległe (Wi-Fi, DECT)