Transcript טרס תביחרמ תרושקתל אובמ 51276-1 (Introduction to Spread Spectrum)

‫מבוא לתקשורת מרחיבת סרט‬
‫‪(Introduction to Spread‬‬
‫)‪Spectrum‬‬
‫‪51276-1‬‬
‫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
‫‪Spread Spectrum -Dr. Moshe Ran‬‬
‫‪1‬‬
‫מטרות הקורס‪:‬‬
‫‪ ‬הכרת עקרונות בסיסיים במערכות תקשורת עם הרחבת סרט‬
‫‪ ‬ניתוח ביצועים של מערכות תקשורת ‪Spread Spectrum‬‬
‫‪ ‬יישומים מודרניים‪UWB ,CDMA :‬‬
‫‪Spread Spectrum/ Dr. Moshe Ran‬‬
‫‪2‬‬
‫היקף ודרישות‬
‫שם המרצה‪ :‬ד"ר משה רן‬
‫היקף הקורס‪ :‬סמסטר אחד‬
‫שעות שבועיות‪ ,4 :‬נקודות זכות‪3.5 :‬‬
‫דרישות קדם‪ 90050 :‬תקשורת ספרתית‬
‫דרישות מהסטודנטים‪ :‬מבחן‪/‬עבודות בית‬
‫‪100%‬‬
‫‪WWW.mostlyTek.com‬‬
‫‪Spread Spectrum/ Dr. Moshe Ran‬‬
‫‪3‬‬
‫רשימת מקורות‬
:‫ספרי לימוד‬
Dixon RC , “Spread Spectrum Systems”, 3th Ed.,John Wiley & Sons, 1994.
Simon M.K, Omura J.K, Shoultz, Levitt B.K,” Spread Spectrum Communication
Handbook”, McGraw Hill. Electronic Ed. Sep 2002
Peterson R.L., Borth D.E., Ziemer R.E , “ An Introduction to Spread Spectrum
Communications”, Prentice Hall, 1995
:‫ספרי עיון‬
L.W. Couch, “Digital and analog communication Systems”, 5th
Ed.,prentice-hall, 1997.
Feher K., “ Wireless Digital Communications: Modulation and Spread
Spectrum Applications ”, Prentice Hall, 1995.
Proakis, J.G., “Digital Communications Ch.16”, 5th Ed., McGraw-Hill, 1996.
http://www.sss-mag.com/w-cdma.html
4
Spread Spectrum/ Dr. Moshe Ran
‫נושאי לימוד‬
‫פרק ‪1‬‬
‫‪ 8‬שו"ת‬
‫פרק ‪2‬‬
‫‪ 8‬שו"ת‬
‫פרק ‪3‬‬
‫‪ 8‬שו"ת‬
‫פרק ‪*4‬‬
‫‪ 8‬שו"ת‬
‫פרק ‪*5‬‬
‫מבוא הסטורי לטכניקות ‪ Spread Spectrum‬הרחבת ספקטרום –‬
‫לשם מה? חזרה‪ -‬מושגי יסוד ועקרונות של מערכות תקשורת‬
‫ספרתיות; דרישות מערכתיות על התקשורת ;השוואת שיטות אפנון‬
‫ספרתיות; יעילות ספקטרלית; חזרה שיטות אפנון ספרתיות‬
‫מבוא למערכות מרחיבות סרט ‪ : (Spread Spectrum) -‬קונספט ומודלים למערכות‬
‫מרחיבות סרט; שיטות הרחבת סרט המבוססות על הרחבה ישירה )‪)DS‬‬
‫דילוגים בזמן )‪ )TH‬דילוגים בתדר )‪(FH‬‬
‫סדרות קוד למערכות מרחיבות סרט ‪ LFSR, Gold Sequence, Walsh -‬סדרות‬
‫קוד למערכות ‪. FH‬‬
‫ביצועים של מערכות עם הרחבת סרט ישירה )‪ ;(DS‬ביצועים של מערכות עם דילוגי‬
‫תדר )‪ ; (FH‬שיטות גילוי‪ ,‬עקיבה וסנכרון של אותות ‪Spread Spectrum‬‬
‫קודים לתיקון שגיאות‪ ,‬ביצועים של מערכות ‪ Spread Spectrum‬עם קודים לתיקון‬
‫שגיאות‬
‫‪ 8‬שו"ת‬
‫פרק ‪6‬‬
‫עקרונות‬
‫‪ CDMA‬בתקשורת תאית‬
‫‪ 8‬שו"ת‬
‫פרק ‪7‬‬
‫‪ 8‬שו"ת‬
‫שימושים ואפליקציות של מערכות ‪ :Spread Spectrum‬מערכות ‪Ultra WideBand‬‬
‫)‪(UWB‬‬
‫* נושאים בכוכבית ידונו בקורס המבוא בצורה מקוצרת‬
‫‪Spread Spectrum/ Dr. Moshe Ran‬‬
‫‪5‬‬
‫פרק ‪ :1‬מבוא ומושגי יסוד בהנדסת מערכת תקשורת‬
‫‪.1‬‬
‫‪.2‬‬
‫מבוא הסטורי לטכניקות ‪ ; Spread Spectrum‬הרחבת ספקטרום‬
‫לשם מה?‬
‫מושגי יסוד ועקרונות של מערכות תקשורת ספרתיות‬
‫‪ )1‬סכמת מערכת תקשורת ‪ ,‬מרכיבים עיקריים‬
‫‪ )2‬יחידות‬
‫‪ )3‬ערוץ התקשורת; רעשים והפרעות במערכות תקשורת ; ערוץ תקשורת רדיו‬
‫‪LOS‬‬
‫‪.3‬‬
‫‪.4‬‬
‫‪.5‬‬
‫‪.6‬‬
‫דרישות מערכתיות על התקשורת‬
‫סכימת מערכת תקשורת עקרונית (שנון) ומעשיות‬
‫יעילות ספקטרלית מול יעילות הספק‬
‫חזרה על שיטות אפנון ספרתיות‬
‫‪Spread Spectrum/ Dr. Moshe Ran‬‬
‫‪6‬‬
‫‪ 1.1‬מבוא הסטורי לטכניקות ‪Spread Spectrum‬‬
‫צמחה בתחילה מתוך דרישות "תקשורת צבאית" –‬
‫‪ ‬איך להגן על תקשורת רצויה מפני האזנה‪ ,‬וגילוי האותות?‬
‫‪Low Probability of Intercept =LPI‬‬
‫‪ ‬איך להגן על התקשורת הרצויה מפני הפרעות יזומות (חסימה)?‬
‫‪Antijam communication system = AJ‬‬
‫התפתחות לכוון יישומים מסחריים‪:‬‬
‫‪ ‬תקשורת תאית עם ריבוי משתמשים ‪CDMA‬‬
‫תקני תקשורת ניידת ‪IS-95, GSM , W-CDMA, 3GPP‬‬
‫‪ ‬הקטנת הפרעות הדדיות בתחומי תדר ללא רשיון ‪License-Exempt‬‬
‫‪WLAN -IEEE802.11‬‬
‫‪ ‬תקשורת לטווחים קצרים ‪)IEEE-802.15,WPAN) UWB‬‬
‫‪Spread Spectrum/ Dr. Moshe Ran‬‬
‫‪7‬‬
‫מה זה הרחבת ספקטרום ‪?Spread Spectrum‬‬
‫טכניקת תקשורת בה‬
‫‪ ‬האות המשודר "נמרח" בספקטרום )‪ (spreading‬מעבר לנידרש‬
‫לצורך העברתו בערוץ‪ .‬רוחב סרט האות "המרוח" גדול בהרבה‬
‫מקצב האינפורמציה‬
‫‪rb‬‬
‫‪BSS‬‬
‫‪bps‬‬
‫‪Hz‬‬
‫‪ ‬המקלט הרצוי מסוגל לבצע פעולה הפוכה )‪(despreading‬‬
‫כך שהאות המתקבל זהה לאות המשודר לפני ‪spreading‬‬
‫‪ ‬האות לאחר ‪ spreading‬הינו דמוי‪-‬רעש‪ ,‬ידוע לגמרי במערכת‬
‫התקשורת הרצויה ובלתי ידוע מראש לתקשורת הבלתי רצויה‬
‫(אויב‪)...‬‬
‫‪Spread Spectrum/ Dr. Moshe Ran‬‬
‫‪8‬‬
‫למה ספקטרום ‪?Spread Spectrum‬‬
‫הרעיון המרכזי בטכניקות ‪Spread Spectrum‬‬
‫‪ ‬אות רעש צר סרט‪ ,‬המופיע בערוץ התקשורת בין משדר‬
‫למקלט‪,‬‬
‫– "נמרח" על ציר התדרים ע"י פעולת ‪ despread‬במקלט‬
‫‪ ‬בעוד שהאות הרצוי המתקבל זהה לאות המשודר לפני‬
‫‪spreading‬‬
‫– כי הפעולה של ‪ despread‬מבטלת את ה ‪ spread‬בלי‬
‫לפגוע באכות האות‪.‬‬
‫‪ ‬ככל שפעולת ‪ spread‬מורחת את האות על רוחב סרט גדול‬
‫יותר‪ ,‬פעולת "דיכוי" ההפרעה צרת הסרט מוצלחת יותר‬
‫)‪(Process Gain‬‬
‫‪Spread Spectrum/ Dr. Moshe Ran‬‬
‫‪9‬‬
‫‪ 1.2‬מושגי יסוד ועקרונות של מערכות תקשורת ספרתיות‬
‫‪ (1‬סכמה כללית למערכת תקשורת עם מרכיבי עיבוד עיקריים‬
‫[‪[SAKLAR,88‬‬
‫‪rb‬‬
‫‪rc‬‬
‫‪r  1/ T‬‬
‫‪s‬‬
‫‪Spread Spectrum/ Dr. Moshe Ran‬‬
‫‪10‬‬
‫מרכיבי המערכת‬
‫‪ ‬מערכת התקשורת – מעבירה מידע (אינפורמציה) בין מקור לצרכן דרך‬
‫תווך (ערוץ התקשורת)‪.‬‬
‫‪ ‬להבנה מלאה של התהליכים בדרך‪ ,‬נידרשים מספר קורסים הנלמדים‬
‫בהתמחות התקשורת‪:‬‬
‫– שיטות לקידוד מקור (דחיסת מידע) ‪ ,‬שיטות אפנון‪ ,‬שיטות לגילוי ותיקון שגיאות‪,‬‬
‫שיטות סנכרון‪ ,‬ריבוי משתמשים‪ ,‬התפשטות גלים ואנטנות‪ ,‬תכנון מסננים‪,‬‬
‫טכניקות קליטה ושידור‪ ,‬חישובי מאזן ערוץ‪.‬‬
‫‪ ‬אנו נדון בעיקר באבני הבניין ‪Frequency Spread\despread -‬‬
‫ובהשפעתם על שאר מרכיבי המערכת‬
‫ידע קודם הכרחי "קורס תקשורת ספרתי"‬
‫ידע "הנדסת מערכת" תקשורת – יבנה במהלך הקורס‬
‫‪Spread Spectrum/ Dr. Moshe Ran‬‬
‫‪11‬‬
‫תקשורת ספרתית‪ -‬תהליכים עיקריים‪:‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫מקור מידע‪ :‬פולט סדרות של סימבולים (תוים) של מידע‬
‫הלקוחים מתוך אוסף נתון (אלף‪-‬בית) של סימבולים‪ .‬בד"כ –‬
‫סדרות אלו מכילות יתירות‪.‬‬
‫מקודד מקור‪ :‬דוחס את סדרות המקור‪ ,‬ומיצגן בצורה בינרית‬
‫עם מינימום יתירות‪ .‬קרי – דחיסה מירבית‪ .‬נסמן את קצב ביטים‬
‫במוצא מקודד מקור ]‪ .rb [bps‬ל ‪ rb‬נקרא "קצב הנתונים ללא‬
‫קידוד" )‪ )Uncoded Data rate‬או "קצב המידע"‬
‫)‪.(information rate‬‬
‫מקודד ערוץ‪+‬מאפנן‪ :‬נועדו להתאים את האות להעברה בתווך‬
‫התקשורת‪ ,‬ולהגן בפני שגיאות והפרעות‪ .‬מקודד הערוץ מגן‬
‫בפני שגיאות ע"י הכנסת יתירות‪ .‬במקום לשלוח "מילת מקור"‬
‫עם ‪ k‬ביטים שולחים "מילת קוד" עם ‪ n‬ביטים‪ .‬הגודל ‪n-‬‬
‫‪" k0‬יתירות של הקוד"‬
‫‪ Spread‬קצב המידע ביציאת מקודד ערוץ‬
‫‪R=k/n‬‬
‫קצב הקוד ‪ 1‬‬
‫‪Spectrum/ Dr. Moshe Ran‬‬
‫‪12‬‬
‫תקשורת ספרתית‪ -‬תהליכים עיקריים (המשך)‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫מקודד ערוץ‪ :‬מקסימום לאמינות התקשורת באילוצים של‬
‫– הספק אות משודר‬
‫– רוחב סרט המערכת‬
‫– סיבוכיות מימוש‬
‫השיפור באמינות ע"ח הקטנת קצב המידע‪ ,‬או הגדלת רוחב‬
‫סרט האות בערוץ בהשוואה למערכת ללא קידוד‬
‫מודולטור מתאים את מילות הקוד לשידור בערוץ‪ .‬ע"י שידור‬
‫אות ‪ M-ary‬מאפשר להגדיל את קצב העברת המידע ב"מגבלות‬
‫הערוץ"‪.‬‬
‫‪M-ary‬‬
‫מודולוציה‬
‫ביציאת‬
‫ביטים‬
‫מקודד‪ :‬ערוץ עוברים מיפוי לאות משודר‪ ,‬אחד מבין ‪M  2‬‬
‫אותות אפשריים‬
‫‪( T‬או לעתים נסמן ‪ )Ts‬משך אות משודר ( ‪(signaling interval‬‬
‫‪rs  1/ T‬‬
‫קצב הסימבולים‬
‫‪Spread Spectrum/ Dr. Moshe Ran‬‬
‫‪13‬‬
‫תקשורת ספרתית‪ -‬תהליכים עיקריים‬
‫(המשך)‬
‫‪( rs ‬קצב הסימבולים) קובע את רוחב הסרט המינימלי להעברת‬
‫האות בערוץ‪.‬‬
‫‪ ‬המודולוציה באופן כללי משנה את אחד הפרמטרים של הגל‪-‬‬
‫הנושא‬
‫– אמפליטודה‬
‫– פאזה‬
‫– תדירות‬
‫‪rb‬‬
‫בהתאם לאות המידע‬
‫‪r ‬‬
‫‪ ‬קצב הסימבולים מקיים‬
‫‪Spread Spectrum/ Dr. Moshe Ran‬‬
‫‪R‬‬
‫‪s‬‬
‫‪14‬‬
‫‪)2‬‬
‫יחידות מתח והספק וקשרים ביניהם‬
‫גודל פיזיקלי‬
‫יחידות‬
‫סימון‬
‫מתח‬
‫‪V‬‬
‫וולט‬
‫]‪[V‬‬
‫זרם‬
‫‪I‬‬
‫אמפר‬
‫]‪[A‬‬
‫עכבה‬
‫‪Z‬‬
‫אוהם‬
‫] ‪[‬‬
‫הספק‬
‫‪P‬‬
‫ווט‬
‫]‪[W‬‬
‫‪V=I*Z‬‬
‫‪Ohm rule‬‬
‫‪P = V * I = I2*Z = V2/Z‬‬
‫שם‬
‫ערך‬
‫סימון‬
‫מילי‬
‫‪10-3‬‬
‫‪m‬‬
‫מיקרו‬
‫‪10-6‬‬
‫‪m‬‬
‫‪Spread Spectrum/ Dr. Moshe Ran‬‬
‫‪15‬‬
‫יחידות לוגריתמיות – ‪dB, dBm, dBw‬‬
‫• נוח להשתמש ביחס לוגריתמי לבטא יחס בין הספקים‬
‫יחס בד"ב – למשל הגבר ‪ ,‬ההנחתה‬
‫יחס מוחלט‬
‫) ‪1 dB = 10 log ( P2/ P1‬‬
‫‪P2 = G*P1‬‬
‫מגבר‪G ,‬‬
‫‪P2‬‬
‫יחס לוגריתמי ]‪P2 [dBm] = G[dB] + P1 [dBm‬‬
‫‪P1‬‬
‫וכאן‪ ,‬הספק ביחידות לוגריתמיות‬
‫‪ 1dBm = 10log P/1mW‬או ‪1dBw= 10log P/1W‬‬
‫‪P2/P1‬‬
‫]‪[dB‬‬
‫‪100‬‬
‫‪20‬‬
‫‪10‬‬
‫‪8‬‬
‫‪6‬‬
‫‪4‬‬
‫‪2‬‬
‫‪1‬‬
‫‪0.1‬‬
‫‪20‬‬
‫‪13‬‬
‫‪10‬‬
‫‪9‬‬
‫‪7.8‬‬
‫‪6‬‬
‫‪3‬‬
‫‪0‬‬
‫‪-10‬‬
‫‪Spread Spectrum/ Dr. Moshe Ran‬‬
‫‪16‬‬
‫יחידות לוגריתמיות‬
‫• מתח ביחידות לוגריתמיות מחושב ע"י ‪:‬‬
‫‪dBmv,‬‬
‫) ‪1 dBmV = 20 log ( V/ 1mV‬‬
‫• הקשר בין יחס מתחים ליחס הספקים‬
‫‪V22‬‬
‫‪P2‬‬
‫‪V22‬‬
‫‪V2‬‬
‫‪Z‬‬
‫‪10 log‬‬
‫‪ 10 log‬‬
‫‪‬‬
‫‪10‬‬
‫‪log‬‬
‫‪‬‬
‫‪20‬‬
‫‪log‬‬
‫‪P1‬‬
‫‪V12‬‬
‫‪V12‬‬
‫‪V1‬‬
‫‪Z‬‬
‫‪V2/V1‬‬
‫]‪[dB‬‬
‫‪100‬‬
‫‪20‬‬
‫‪10‬‬
‫‪8‬‬
‫‪6‬‬
‫‪4‬‬
‫‪2‬‬
‫‪1‬‬
‫‪0.1‬‬
‫‪40‬‬
‫‪26‬‬
‫‪20‬‬
‫‪18‬‬
‫‪15.6‬‬
‫‪12‬‬
‫‪6‬‬
‫‪0‬‬
‫‪-20‬‬
‫דוגמא ‪ :1‬מפצל הספק ‪1:2‬‬
‫הספק בכל יציאה שווה למחצית הספק כניסה‪ ,‬ז‪.‬א‪ .‬הספק יציאה ‪ - 3dB‬לעומת כניסה‪.‬‬
‫מתח יציאה יורד בפקטור ‪ 2‬ז‪.‬א‪ -3dB .‬לעומת כניסה‬
‫דוגמא‬
‫‪ :2‬עבור ‪ Z=75 ‬חשב מתח והספק ביחידות לוגריתמיות עבור מתח ‪1mV‬‬
‫]‪1mV 0 dBmV ,P=V2/Z=10-6/75=1.33*10-8 [W]=13.3*10-6[mW‬‬
‫‪P[dBm]=10log(13.3)+10log(10-6) = 11.24 –60 = -48.76 dBm‬‬
‫מכאן‪,‬‬
‫‪Spread Spectrum/ Dr. Moshe Ran‬‬
‫‪17‬‬
‫‪ )3‬מושגי יסוד בתקשורת‪ :‬ערוץ התקשורת‬
‫ערוץ‬
‫–‬
‫–‬
‫–‬
‫)‪ :(channel‬תווך ההתפשטות בין המשדר למקלט‬
‫ערוץ רדיו עם קוו ראיה ‪ .LOS‬תאור מתמטי ‪AWGN‬‬
‫ערוץ רדיו ללא קוו ראיה ‪ .NLOS‬תאור מתמטי – ערוץ עם דעיכות‬
‫והחזרות‬
‫ערוץ קווי (זוג חוטים‪ ,‬כבל קואקסיאלי‪ ,‬סיב אופטי)‬
‫ריבוי צרכנים )‪ – (Multiple Access‬יוצר הפרעה המתווספת לרעש התווך‬
‫שימוש חוזר בתדרים ושימוש בתדרים סמוכים לערוץ נתון יוצר‪:‬‬
‫‪CCI=Co Channel Interference‬‬
‫‪ACI = Adjacent Channel Interference‬‬
‫‪( – Link‬נתיב‪" ,‬ערוץ כולל") מונח המתייחס לכל מסלול התקשורת‬
‫ממקור המידע עד קבלתו הסופית אצל הצרכן‪ .‬מושפע מכל שרשרת העיבוד‪.‬‬
‫‪ =Link Budget‬סיכום תמציתי של מאזן התקשורת‬
‫‪Spread Spectrum/ Dr. Moshe Ran‬‬
‫‪18‬‬
‫רעשים והפרעות בערוץ רדיו עם קוו ראיה ‪LOS‬‬
‫‪.1‬‬
‫רעש תרמי (רעש לבן)‬
‫‪.2‬‬
‫רעש ממקורות חיצוניים – חסימה‪CCI, ACI ,‬‬
‫‪.3‬‬
‫השפעת רעש על ביצועי מערכות תקשורת‬
‫‪.4‬‬
‫ספרת רעש‪ ,‬טמפרטורת רעש‬
‫‪.5‬‬
‫חיבור רעשים בשרשרת קליטה‬
‫‪.6‬‬
‫רגישות קליטה‬
‫‪.7‬‬
‫מאזן ערוץ‬
‫‪.8‬‬
‫התפשטות גלים בערוץ רדיו ‪LOS‬‬
‫‪Spread Spectrum/ Dr. Moshe Ran‬‬
‫‪19‬‬
‫‪ .1‬רעש תרמי (רעש לבן)‬
‫‪‬‬
‫רעש תרמי (רעש לבן)‪ :‬מוגדר מתמטית ע"י‬
‫רעש בעל עוצמה קבועה בכל‬
‫רוחב הסרט של האות‪.‬‬
‫‪PSD‬‬
‫[]‪N0 [Watt/Hz‬‬
‫ציר תדר‬
‫‪f‬‬
‫‪‬תאור פיזיקלי‪ :‬רעש במערכות אלקטרוניות הנובע מתנועת האלקטרונים‪.‬‬
‫תלוי בטמפרטורה מעל האפס המוחלט ‪( 0o K = -273oC‬באפס המוחלט‬
‫אין רעש תרמי)‬
‫הרכיבים‬
‫‪‬חלק מהרעש התרמי נוצר באנטנה‪ ,‬חלקו במקלט ע‬
‫‪Vn,rms‬‬
‫‪"kTRB‬י‪ 2 4‬‬
‫האלקטרוניים‪.‬‬
‫‪‬מתח אפקטיבי של רעש על פני נגד‬
‫‪ k‬קבוע בולצמן‪1.37*10-23 [joule/ oK] ,‬‬
‫טמפרטורת הנגד במעלות קלווין‪ R ,‬התנגדות הנגד‪,‬‬
‫‪T / Dr. Moshe Ran‬‬
‫‪Spread Spectrum‬‬
‫‪20‬‬
‫רעש תרמי על פני‬
‫נגד‬
‫‪‬‬
‫כאשר מקור מתח עם התנגדות מוצא ‪ R‬מזין עומס מתואם ‪ - RL=R‬הרעש‬
‫של מקור המתח מועבר לעומס‪ .‬הספק רעש מועבר יהיה‬
‫‪2‬‬
‫‪1‬‬
‫) ‪( Vn ,rms‬‬
‫‪Pn  2‬‬
‫‪ kTB‬‬
‫‪R‬‬
‫הגודל ‪kT = -204dBW/Hz = -174dBm/Hz= -114dBm/MHz‬‬
‫הוא הצפיפות הספקטרלית של הרעש בטמפ‪ .‬של החדר ‪.17oC = 290oK‬‬
‫כלומר ‪ ,‬הספק הרעש התרמי‬
‫‪Pn  N0 B  (kT ) B‬‬
‫מקובל לסמן את הספק הרעש התרמי גם באות ‪N‬‬
‫יחידה לוגריתמיות‬
‫‪Spread Spectrum/ Dr. Moshe Ran‬‬
‫)‪(dB, dBm‬‬
‫‪21‬‬
‫‪ 2‬רעש ממקורות חיצוניים – חסימה‪CCI, ACI ,‬‬
‫‪ ‬רעש "חסימה" ‪ :‬אות מפריע עם ‪ PSD‬של ‪ NJ‬בכל רוחב סרט ‪ B‬של‬
‫הערוץ‪.‬‬
‫חוסם מסוג זה – רעש לבן "יזום"‪.‬‬
‫יתכן ש ‪ NJ >> N0‬ואז הספק אות מפריע קובע את ביצועי הערוץ‪.‬‬
‫‪‬הפרעות במערכות תאיות‪:‬‬
‫‪ -CCI‬הפרעה מתאים שכנים הפועלים באותם תדרים בדיוק כמו בתא‬
‫)‪(Co-Channel Interference‬‬
‫‪ - ACI‬הפרעה מתאים שכנים העובדים בתדרים סמוכים‬
‫)‪(Adjacent Channel Interference‬‬
‫במערכות מסוג ‪ – CDMA‬הצרכנים באותו תא משתמשים באותו ערוץ ‪RF‬‬
‫ומופרדים בעזרת קודים שונים‪ .‬הפרעה עיקרית כאן נקראת ‪In cell‬‬
‫‪Interference‬‬
‫‪Spread Spectrum/ Dr. Moshe Ran‬‬
‫‪22‬‬
‫הגדרה של הפרעה מערוץ שכן ‪ACI -‬‬
‫היחס בין הספק האות המפריע הנמצא במרחק של‬
‫הגדרה ‪:1‬‬
‫‪ X‬ערוצים לאות הרצוי כך שמתקבל ‪ BER‬נתון‬
‫הספק המתקבל במוצא המסנן המתואם של‬
‫הגדרה ‪:2‬‬
‫המקלט לאות הרצוי כתוצאה מקליטת אות לא רצוי‬
‫בעוצמה זהה לאות רצוי ובמרחק ‪ X‬ערוצים‬
‫‪Spread Spectrum/ Dr. Moshe Ran‬‬
‫‪23‬‬
Interferences in Cellular system
Co- channel
Adjacent channel
24
Spread Spectrum/ Dr. Moshe Ran
‫‪ .3‬השפעת רעש על ביצועי מערכות תקשורת‬
‫‪ ‬תכנון כנגד רעש תרמי (רעש לבן מתחבר בערוץ ‪(AWGN -‬‬
‫– הגדלת הספק אות משודר כך שבקליטה יחס הספק אות רצוי ניקלט‬
‫לרעש שהתחבר אליו בערוץ יהיה גבוה כפי שנידרש לצורך עמידה‬
‫בביצועים‪.‬‬
‫– תכנון נכון של שרשרת קליטה ‪-‬להוריד השפעת הרעש למינימום‬
‫האפשרי‬
‫– שימוש בטכניקות ‪ECC=Error Correction Codes‬‬
‫‪ ‬תכנון כנגד רעש חסימה‬
‫– דילוג לתדר בו אין הפרעת חסימה‪Frequency-Hopping ,‬‬
‫– הרחבת סרט של אות משודר ע"י טכניקות ‪Spread Spectrum‬‬
‫‪ ‬תכנון כנגד ‪ ACI ,CCI‬וכן הפרעות בתוך התא‬
‫– הקטנת הספק משודר ע"י תחנה ניידת למינימום אפשרי כך שאיכות‬
‫האות בערוץ הבעייתי (תחנה ניידת אל תחנת בסיס‪" ,‬הערוץ העולה" )‬
‫תעמוד במינימום הנדרש של ביצועים‪ .‬בקרת הספק חשובה במיוחד‬
‫במערכות ‪CDMA‬‬
‫– תכנון תאי נכון של כל המערכת ברמות השונות –‪PHY, MAC,Network‬‬
‫‪PHY=PHYsical layer, MAC=Media Access Control‬‬
‫‪25‬‬
‫‪PHY+MAC = Air Interface of wireless‬‬
‫‪system‬‬
‫‪Spread Spectrum‬‬
‫‪/ Dr. Moshe Ran‬‬
‫‪ 4.‬ספרת רעש ‪F‬‬
‫‪ ‬מערכת קליטה מקבלת בכניסתה אות ‪ +‬רעש‪ .‬יעודה לשחזר בצורה אמינה ככל האפשר את אות‬
‫המידע המקורי‪ .‬אולם – גם מעגלי הקליטה תורמים לרעש ולכן יחס אות לרעש ביציאה‬
‫מתקלקל ביחס לכניסה‪.‬‬
‫‪So‬‬
‫‪Si‬‬
‫‪‬‬
‫‪No N i‬‬
‫מערכת קליטה‬
‫‪Si‬‬
‫‪Ni‬‬
‫בכניסה‬
‫‪ G=S‬ה"‬
‫‪ ‬ספרת רעש ‪ F‬מייצגת את‪/S‬תוספת‬
‫כניסה ‪Ni =kT0B‬‬
‫לרעשרעש‬
‫המקלטהספק‬
‫של רצוי‪,‬‬
‫הפנימי"אות‬
‫רעש הספק‬
‫הגבר‬
‫‪o i‬‬
‫‪ B‬רוחב סרט לרעש של המערכת‬
‫ספרת רעש ‪ F‬הגדרה ‪:1‬‬
‫‪SNRin‬‬
‫‪Si N o 1 N o‬‬
‫‪F‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪ ‬‬
‫‪SNRout So N i G N i‬‬
‫רעש היציאה בפועל מוגבר יותר מהגודל הצפוי ‪G‬‬
‫‪ . Ni‬תוספת הרעש במערכת ‪N=No-GNi =(F-1)GNi‬‬
‫‪Spread Spectrum/ Dr. Moshe Ran‬‬
‫‪N o  FGN i‬‬
‫‪26‬‬
‫ספרת רעש ‪( F‬המשך)‬
‫‪‬הגדרה קודמת ל ‪F‬‬
‫‪SNRin‬‬
‫‪S N‬‬
‫‪1 N‬‬
‫‪ i  o   o‬‬
‫‪SNRout So N i G N i‬‬
‫‪F‬‬
‫‪N o  FGN i  GN i  N‬‬
‫‪‬נרשום את הספק רעש היציאה ע"י ‪ No =GNi + N‬ומכאן נקבל הגדרה‬
‫נוספת‪ .‬ספרת רעש ‪ – F‬הגדרה ‪2‬‬
‫‪1 N  GNi‬‬
‫‪N‬‬
‫‪F ‬‬
‫‪ 1‬‬
‫‪G‬‬
‫‪Ni‬‬
‫‪GNi‬‬
‫‪‬כזכור‪ ,‬הנחנו לאורך כל הפיתוח שרעש הכניסה הוא רעש תרמי‪N i  kT0 B‬‬
‫‪S‬‬
‫‪S‬‬
‫‪‬סיכום ביניים‪ :‬יחס אות לרעש)‪ (dB‬ביציאת מקלט‬
‫‪    F‬‬
‫‪ N out  N in‬‬
‫מתקלקל ב ]‪F [db‬‬
‫‪Spread Spectrum/ Dr. Moshe Ran‬‬
‫‪27‬‬
‫ספרת רעש‬
‫(המשך)‬
‫‪ ‬ספרת רעש של רכיב פסיבי – עם ניחות ]‪ L[dB‬היא‬
‫‪Nout‬‬
‫הוכחה‪ :‬מהגדרה ‪1‬‬
‫‪F=L‬‬
‫‪1 Nout‬‬
‫‪F ‬‬
‫‪ L‬‬
‫‪L‬‬
‫‪G Nin‬‬
‫‪Nin‬‬
‫רכיב פסיבי לא מוסיף רעש‪Nout=Nin ,‬‬
‫‪ ‬טמפרטורת רעש שקולה – (הגדרה ‪ 3‬לספרת רעש)‪:‬‬
‫‪Te‬‬
‫‪1  , T0  290o K  17o C‬‬
‫‪T0‬‬
‫‪F‬‬
‫)‪Te=T0(F-1‬‬
‫מכאן‪ Te ,‬טמפ‪ .‬רעש שקולה‬
‫דוגמא‪Te=290*9=2610oK , F=10dB=10 :‬‬
‫‪Spread Spectrum/ Dr. Moshe Ran‬‬
‫‪28‬‬
‫ חיבור רעשים בשרשרת קליטה‬.5
‫ חיבור שתי מערכות בטור‬
G1,F1
Sin
Nin=kT0B
G2,F2
S1
S2
N1
N2
S1=G1 Sin,
N1=F1G1Nin
S2=G2S1,
N2=G2N1
+
N2
= G2N1+[F2-1]G2Nin=
=G2 F1G1Nin +[F2-1]G2Nin=(F1G1+ F2-1) G2Nin
Sin Nin
Sin Nin
F1G1  F2  1
F2  1
FT 


 F1 
S2 N 2 G1G2 Sin ( F1G1  F2  1)G2 Nin
G1
G1
29
Spread Spectrum/ Dr. Moshe Ran
)‫(המשך‬
‫ מערכות בטור‬n -‫חיבור רעשים בשרשרת קליטה‬
G1,F1
Sin
Nin=kT0B
S1=G1 Sin,
Gn
Fn
G2,F2
S1
S2
Sn
N1
N2
Nn
N1=F1G1Nin
S2=G2S1= G2G1Sin,
N2=G2N1+N2= (F1G1+ F2-1) G2Nin
:
:
Sn=GnS n-1=G1G2..Gn Sin
Nn =GnN n-1 +Nn = GnN n-1+(Fn –1)GnNin
30
Spread Spectrum/ Dr. Moshe Ran
.
)‫(המשך‬
‫ מערכות בטור‬n -‫חיבור רעשים בשרשרת קליטה‬
G1,F1
Sin
Nin=kT0B
Gn
Fn
G2,F2
S1
S2
Sn
N1
N2
Nn
Sin Nin
F2  1 F3  1
FT 
 F1 


S0ut Nout
G1
G1G2
Fn  1

G1G2 Gn1
LNA ‫ המגבר הראשון – קריטי‬.‫ לא משפיע על ספרת הרעש‬Gn ‫ מגבר סופי‬
31
Spread Spectrum/ Dr. Moshe Ran
‫‪6‬‬
‫רגישות קליטה‬
‫‪ ‬רגישות קליטה – הספק האות הנדרש בכניסה לקיום יחס אות לרעש מינימלי‬
‫רצוי במוצא ‪.‬‬
‫‪S‬‬
‫‪S‬‬
‫‪ Nin F  ‬‬
‫‪ kTB dB  F dB   ‬‬
‫‪ N out ,min‬‬
‫‪ N out ,min,dB‬‬
‫‪Smin‬‬
‫‪ ‬בכמה צריך להיות האות המינימלי בכניסה מעל לרמת הרעש התרמי כדי‬
‫שביציאה (לאחר גילוי‪ ,‬תיקון שגיאות וכו') יתקבל יחס אות לרעש נתון?‬
‫‪Spread Spectrum/ Dr. Moshe Ran‬‬
‫‪32‬‬
‫רגישות קליטה ‪ -‬דוגמא‬
‫עבור ‪ T0=290oK‬וכן ‪ B=10KHz‬בהנחה שצריך ביציאת מקלט יחס אות‪-‬לרעש של ‪10dB‬‬
‫נניח ספרת רעש של מקלט ‪F=10dB‬‬
‫רגישות קליטה‬
‫‪out ,min dB‬‬
‫‪S‬‬
‫‪Sin  114  10 log BMHz  FdB ‬‬
‫‪N‬‬
‫‪ 114  10 log 0.01  10  10  114 dBm‬‬
‫‪Spread Spectrum/ Dr. Moshe Ran‬‬
‫‪33‬‬
‫‪ .7‬מאזן ערוץ ‪Link Budget‬‬
‫‪ ‬למה מתכוונים כאשר מתייחסים אל ‪?Link‬‬
‫– האם לערוץ הפיזי בין משדר למקלט? לא‪..‬‬
‫‪ ‬המונח ערוץ תקשורת ‪ Communication Link -‬מתייחס אל כל מסלול‬
‫התקשורת בין מקור האינפורמציה‪ ,‬דרך מסלול עיבוד האות הפס בסיס )‪(baseband‬‬
‫‪ ,‬אפנון‪ ,‬מעבר דרך דרגות המשדר השונות‪ ,‬דרך הערוץ‪ ,‬ודרך כל מסלול עיבוד האות‬
‫במקלט‪ -‬עד ליעד הסופי בו משחזרים את המידע‪.‬‬
‫‪ – Link Budget ‬הוא שיטה לנתח את ההספקים וההפסדים בערוץ התקשורת הנתון‬
‫כדי לתת הערכה כוללת על הביצועים‪ ,‬עד כמה התכנון גבולי או אמין ‪(Link‬‬
‫)‪. Margin‬‬
‫‪ ‬מ ‪ – Link Budget‬ניתן לגזור משמעויות על‬
‫– משקל‪ ,‬צריכת הספק וממדים של הציוד‬
‫– סיכוני פיתוח ומחיר‬
‫‪ ‬בתכנון תאי –מאזן ערוץ הוא כלי מרכזי שהנו חלק מהותי מהתכנון לכיסוי שטח‪ .‬נותן‬
‫תשובה לגבי מקסימום כיסוי אפשרי (בלי לקחת בחשבון ‪ CCI‬וכן הפרעות תאיות‬
‫אחרות‪ .‬הפרעות אלה צריך לנתח כחלק מהתכנון התאי שמטרתו להציג את "קיבול"‬
‫התקשורת בס"ה במערכת )‪.‬‬
‫הערה‪ Link Budget :‬כלי מרכזי למהנדס מערכת תקשורת‪.‬‬
‫‪Spread Spectrum/ Dr. Moshe Ran‬‬
‫‪34‬‬
‫‪ 8‬התפשטות גלים בקוו ראיה‬
‫‪(Line Of Sight,‬‬
‫)‪LOS‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫המודל הכי פשוט להתפשטות גל א‪.‬מ מניח קוו ראיה )‪ (LOS‬בין אנטנה‬
‫משדרת לקולטת‪.‬‬
‫נניח אנטנות עם הגבר יחידה‪ ,‬מרחק בין אנטנות הוא ‪ R‬תדירות גל ‪f‬‬
‫הגל מונחת בתלות בשני גורמים‪ :‬מרחק‪ ,‬תדירות‪.‬‬
‫היחס ‪ Pr/Pt‬בין הספק נקלט ‪ Pr‬ובין הספק משודר ‪ Pt‬נקרא הפסד‬
‫נתיב )‪(Path Loss‬‬
‫‪2‬‬
‫‪Pr     c ‬‬
‫‪PathLoss   ‬‬
‫‪‬‬
‫‪ ‬‬
‫‪Pt  4 R   4 Rf ‬‬
‫‪2‬‬
‫‪ ‬כלומר‪ ,‬הכפלת מרחק‪ ,‬או הכפלת תדר מגדילים ‪ PL‬ב ‪ 6dB‬או גם‬
‫פקטור ‪ 10‬במרחק או בתדר מגדילים ‪ PL‬ב ‪20dB‬‬
‫‪Spread Spectrum/ Dr. Moshe Ran‬‬
‫‪35‬‬
LOS ‫התפשטות גלים באוויר‬
‫ נוסחת הפסדי נתיב ברישום לוגריתמי‬
Pr
 R 
 f 
L0  10 log  32.4  20 log 
  20 log 

Pt
 km 
 MHz 
R
 f 
 27.6  20 log    20 log 

m
 MHz 
36
R=1 km
R=10 km
R=20 km
f=1GHz
92.4dB
112.4dB
118.4dB
f=2.5GHz
100.4dB
120.4dB
126.4dB
f=38GHz
124 dB
144dB
150 dB
Spread Spectrum/ Dr. Moshe Ran
‫ עם הגבר אנטנות‬LOS ‫נוסחת הפסדי נתיב‬
Gr ‫ והגבר של אנטנה קולטת‬Gt ‫ נניח הגבר של אנטנה משדרת‬
 c 
Pr
  
PathLoss   Gt Gr 

  Gt Gr 
Pt
 4 R 
 4 Rf 
2
2
‫ ברישום לוגריתמי עם הגברי אנטנות‬LOS ‫הפסדי נתיב‬
Pr
L0  10log 
Pt
 R
 f 
10log Gt  10log Gr  32.4  20log    20log 

km
MHz
 


37
Spread Spectrum/ Dr. Moshe Ran
‫‪EIRP = Effective Isotropic Radiated Power‬‬
‫‪ ‬לגודל ‪ PtGt‬קוראים הספק אפקטיבי מוקרן ‪ .EIRP‬המושג חשוב כי תקנים ורגולציה‬
‫חוסמים ערכים גבוהים מדי (הקטנת הפרעות לאחרים‪ ,‬שיקולי בטיחות)‬
‫‪ ‬הספק נקלט ע"י מכשיר מדידה לא יבדיל בין שידור עם מגבר הספק שגודלו ‪ PtGt‬ואנטנה‬
‫איזוטרופית עם הגבר יחידה‪ ,‬ובין מקרה של שידור עם אנטנה כיוונית שיש לה הגבר (יכולת‬
‫לרכז את האנרגיה של הקרינה בכוון מסוים) ‪ Gt‬והספק משודר ‪. Pt‬‬
‫‪ -3dB‬מהשיא‬
‫הספק שיא של שדה‬
‫א‪.‬מ‪.‬‬
‫‪‬בפועל‪ EIRP ,‬מתחשב בהפסדי כבלים‪OBO ,‬‬
‫‪Spread Spectrum/ Dr. Moshe Ran‬‬
‫‪38‬‬
‫ במערכת תקשורת אלחוטית תאית‬EIRP ‫דוגמא מעשית ל‬
TX parameter
BTS Power
Amplifier
+44
25
dBm
Watts
Output Back Off
(OBO)
-9
dB
LOSS (cable,
duplexer)
-2
dB
TX antenna Gain
(60o x14o)
17
dBi
50
dBm
EIRP
39
units
Spread Spectrum/ Dr. Moshe Ran
‫מושגי יסוד באנטנות‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫אנטנת שידור היא המתמר הממיר אנרגיה חשמלית (זרם) לאנרגיה של‬
‫שדה אלקטרו‪-‬מגנטי‪ ,‬המתפשט כגל במרחב‪.‬‬
‫אנטנת קליטה – מבצעת את התהליך ההפוך‪ :‬המרה מגל אלקטרו‪-‬מגנטי‬
‫לזרם חשמלי‪.‬‬
‫הקשרים בין תנועת מטענים (זרם) במוליך ובין השדה המגנטי והחשמלי‬
‫הנוצר נתון ע"י משוואות מקסוול‪ .‬כל זרם יוצר שדה מגנטי מושרה‪ .‬השדה‬
‫יהיה קבוע כאשר הזרם קבוע‪ .‬כאשר הזרם ישתנה‪ ,‬נוצר שדה מגנטי‬
‫משתנה‪ ,‬וכתוצאה מכך נוצר שדה חשמלי‪ .‬וגם ההפך – שינויים בשדה‬
‫חשמלי יוצרים שדה מגנטי‪.‬‬
‫משפט הדדיות‪ :‬התכונות של האנטנה כממיר אות חשמלי לקרינה (שידור)‬
‫זהות לשל האנטנה כממיר מקרינה לאות חשמלי (קליטה)‪ .‬ההבדל בין שני‬
‫המצבים –ההספקים המועברים דרך האנטנה במצב שידור גבוהים בהרבה‬
‫לעומת מצב קליטה‪.‬‬
‫‪Spread Spectrum/ Dr. Moshe Ran‬‬
‫‪40‬‬
‫‪ .A‬פילוג הזרם והמתח על אנטנה‬
‫מתח‬
‫‪ ‬אנטנה פשוטה ‪ -‬דיפול‬
‫‪+‬‬
‫‪/4‬‬
‫אנטנה זו הנה קוו תמסורת פתוח – כדי שיתקיים‬
‫תנאי תהודה אורכה צריך להיות כפולה שלמה של‬
‫‪/2‬‬
‫פילוג הזרם‬
‫באנטנה‬
‫בתדר ‪ 300kHz‬אורך גל ‪ 1000‬מטר‪ ,‬אורך‬
‫אנטנת דיפול צ"ל ‪ 500‬מטר‪.‬‬
‫~‬
‫‪/4‬‬
‫_‬
‫תכונות האנטנה נקבעות ביחס בין האורך הפיזי ‪ D‬של האנטנה ובין אורך‬
‫הגל המשודר או נקלט דרכן‪.‬‬
‫אורך חשמלי של אנטנה = היחס בין אורכה הפיזי ‪ D‬לאורך הגל ‪‬‬
‫למשל‪ :‬אנטנה באורך פיזי של ‪ /2‬תשדר באורך גל כפול מאורכה‪.‬‬
‫‪Spread Spectrum/ Dr. Moshe Ran‬‬
‫‪41‬‬
‫‪ .B‬כווניות ושבח אנטנה‬
‫‪ ‬אנטנה כלל‪-‬כוונית או איזוטרופית היא אנטנה המשדרת אנרגיה או הספק‬
‫במידה שווה לכל הכיוונים‪ .‬שטף הקרינה ‪ ‬במרחק ‪ d‬הוא קבוע‪ .‬אנטנה זו‬
‫הנה תאורטית‪ :‬נקודה המקרינה לכל הכוונים במידה שווה ‪.‬‬
‫‪ watt / m 2 ‬‬
‫‪Pt‬‬
‫‪4 d 2‬‬
‫‪‬‬
‫‪ ‬עקום קרינה של אנטנה – מתאר את פילוג עוצמת שדה חשמלי במרחב‬
‫מסביב לאנטנה ביחס לכוון המועדף של האנטנה בו השדה מקסימלי‪.‬‬
‫(התיאור הוא של עוצמה יחסית‪ -‬אינו תלוי בהספק המקור המזין את האנטנה‪,‬‬
‫אינו תלוי במרחק מהאנטנה)‪.‬‬
‫‪ ‬כווניות )‪ (Directivity‬של אנטנה יחס בין הספק מוקרן ע"י האנטנה בכוון‬
‫מסוים לבין הספק שהיה מוקרן ע"י אנטנה כלל כוונית כאשר שתיהן מוזנות‬
‫ממקור זהה‪ .‬ככל שכווניות גבוהה יותר האנטנה מרכזת יותר אנרגיה בכוון‬
‫מועדף‪ .‬כלומר‪ ,‬כווניות מודדת את הגבר הקרינה התאורטי‪.‬‬
‫הערה‪ :‬נסמן ‪ Directivity‬ע"י האות ‪ D‬עם יחידות של ‪dB‬‬
‫‪Spread Spectrum/ Dr. Moshe Ran‬‬
‫‪42‬‬
‫‪ .C‬דיאגרמת קרינה‪ :‬אונה ראשית ואונה משנית‬
‫‪ ‬דיאגרמת הקרינה של דיפול‬
‫‪/2‬‬
‫כוון שדה‬
‫מקסימלי‬
‫נקודת ‪3dB‬‬
‫מחצית הספק‬
‫פילוג‬
‫זרם‬
‫~‬
‫‪/2‬‬
‫_‬
‫דיאגרמת קרינה דיפול אנכי – שדה מקסימלי בכוון מאונך לאנטנה ‪-‬בו‬
‫הזרם בקוו התמסורת הפתוח מקסימלי‪.‬‬
‫‪Spread Spectrum/ Dr. Moshe Ran‬‬
‫‪43‬‬
‫‪ .D‬קיטוב‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫קיטוב מתייחס לכוון וקטור השדה החשמלי ביחס לכוון התקדמות הגל‬
‫הא‪.‬מ‪ .‬המוקרן מהאנטנה וביחס למשטח המחזיר‪ .‬בקיטוב ליניארי (אנכי או‬
‫אופקי) כוון השדה החשמלי אינו תלוי בזוית האזימוט או ההגבהה‪ .‬במקרה‬
‫זה אין גם השתנות בזמן לוקטור כוון השדה החשמלי‪ .‬בקיטוב מעגלי‬
‫השדה החשמלי מסתובב סביב וקטור כוון התקדמות הגל‬
‫קיטוב אנכי ‪ :‬וקטור השדה החשמלי ניצב למשטח בו פוגע הגל והוא‬
‫במקביל למישור הפגיעה (מכיל את הקרן הפוגעת‪ ,‬חודרת ומוחזרת – ראה‬
‫ציור )‪ .‬קיטוב אנכי נוצר ע"י אנטנה עם אוריינטציה אנכית‬
‫קיטוב אופקי‪ :‬כמו קודם אנטנה עם אוריינטציה אופקית‬
‫קיטוב מעגלי ימני ‪RHC‬‬
‫קיטוב מעגלי שמאלי ‪LHC‬‬
‫הפסדים בשל קליטת אות ע"י אנטנה בקיטוב לא נכון בין ‪ 0‬ל ‪.30dB‬‬
‫‪Spread Spectrum/ Dr. Moshe Ran‬‬
‫‪44‬‬
‫תאור ציורי לקיטוב אנכי ואופקי‬
‫‪Ei‬‬
‫‪Er‬‬
‫‪Ei‬‬
‫‪Hi‬‬
‫‪Er‬‬
‫‪Hi‬‬
‫‪Hr‬‬
‫‪i‬‬
‫‪r‬‬
‫‪Hr‬‬
‫‪Hr‬‬
‫‪i‬‬
‫‪r‬‬
‫‪t‬‬
‫‪t‬‬
‫מישור מחזיר‬
‫‪Et‬‬
‫קיטוב אופקי‪ :‬שדה חשמלי נמצא על מישור‬
‫קיטוב אנכי‪ :‬שדה חשמלי נמצא על מישור מאונך‬
‫מקביל למישור מחזיר (במאונך למישור המכיל למישור מחזיר (במקביל למישור המכיל את‬
‫את קרניים ‪) i,t,r‬‬
‫קרניים ‪) i,t,r‬‬
‫‪Spread Spectrum/ Dr. Moshe Ran‬‬
‫‪45‬‬
‫‪ .E‬התנגדות קרינה‬
‫‪ ‬עכבת אנטנה – יחס בין מתח לזרם על פני האנטנה‪ .‬אולם – באנטנה הערכים‬
‫האפקטיביים של מתח וזרם משתנים לאורך האנטנה בתלות במרחק‪.‬‬
‫‪ Za ‬עכבת מבוא – היא העכבה בנקודת ההזנה של האנטנה‪:‬‬
‫‪Z a  Ra  jX a‬‬
‫‪ Ra‬מורכב משני מרכיבים‪:‬‬
‫• התנגדות קרינה ‪Rrad‬‬
‫‪Za‬‬
‫‪V‬‬
‫• התנגדות הפסדים ‪Rloss‬‬
‫התנגדות קרינה היא היחס בין ההספק המוקרן ע"י‬
‫האנטנה לרבוע הזרם האפקטיבי דרך האנטנה‬
‫‪Spread Spectrum/ Dr. Moshe Ran‬‬
‫‪ZL‬‬
‫~‬
‫‪Vant‬‬
‫‪Rrad  P / I 2‬‬
‫‪46‬‬
‫‪ .F‬התנגדות הפסדים‬
‫‪ ‬נגרמים ע"י גורמים שונים כגון‪:‬‬
‫– התנגדות קרקע‪ ,‬שגורמת להחזרות ולהקטנת‪/‬הגדלת הזרם באנטנה‬
‫– תופעות התפרקות חשמלית באוויר‬
‫– הפסדים בחומרים דיאלקטרי בלתי מושלמים בקרבת האנטנה‬
‫– זרמי מערבולת מושרים בחפצים מתכתיים הנמצאים בשדה ההשראה‬
‫של האנטנה‪.‬‬
‫‪Spread Spectrum/ Dr. Moshe Ran‬‬
‫‪47‬‬
‫‪ .G‬נצילות אנטנה‬
‫‪ ‬יחס בין אנרגיה מוקרנת ע"י האנטנה ובין האנרגיה החשמלית בכניסת האנטנה‬
‫‪I 2 Rrad‬‬
‫‪Rrad‬‬
‫‪Pr‬‬
‫‪‬‬
‫‪ 2‬‬
‫‪‬‬
‫‪Pin I ( Rrad  Rloss ) Rrad  Rloss‬‬
‫מעשית – נצילות אנטנה בין ‪ 70%‬ל ‪ . 90%‬בתדרים נמוכים נצילות נמוכה‪.‬‬
‫המושג שמתייחס גם אל כווניות וגם אל הנצילות של האנטנה הוא –‬
‫‪ G‬שבח האנטנה )‪(Power GAIN‬‬
‫‪G   D‬‬
‫הוא גודל קטן יותר מאשר כווניות ‪D‬‬
‫ומביע את ההגבר המעשי של האנטנה‬
‫‪Spread Spectrum/ Dr. Moshe Ran‬‬
‫‪48‬‬
‫‪ .H‬רוחב סרט של אנטנה‬
‫‪ ‬תחום התדרים עבורם ביצועי האנטנה עונים על דרישות מוגדרות מראש‪.‬‬
‫אפשרות מקובלת – רוחב סרט של אנטנה הוא תחום התדרים בהם הירידה‬
‫בהספק המוקרן בכוון המועדף היא לכל היותר ‪ 3dB‬ביחס להספק המרבי‬
‫בכוון הזה‪.‬‬
‫‪ ‬קשר מקורב בין רוחב אלומה של אנטנה לשבח חשמלי ‪( : G‬הנחת נצילות‬
‫‪)65%‬‬
‫‪27, 000‬‬
‫‪ az el‬‬
‫‪G‬‬
‫הגבר אנטנה במספר (לא ‪)dB‬‬
‫‪ az azimuth beam angle in degrees, specified at -3dB points‬‬
‫‪ el elevation beam angle in degrees‬‬
‫כלומר‪ ,‬עבור אנטנה כוונית ברוחב אונה של ‪ 1‬מעלה באזימוט ובהגבהה – הגבר‬
‫אנטנה בערך ‪ 27,000‬שהם ‪. 44dBi‬‬
‫עבור אנטנה של ‪ 90o‬על ‪ 10o‬נקבל הגבר של‬
‫‪Spread Spectrum/ Dr. Moshe Ran‬‬
‫‪27, 000‬‬
‫‪ 30  15dBi‬‬
‫‪10 x90‬‬
‫‪G‬‬
‫‪49‬‬
‫ הגבר יחידה‬,‫ ) ללא הפסדי מערכת‬Friis ‫ הוכחת נוסחת‬.I
)‫קליטה‬/ ‫לאנטנות שידור‬
G 
1
4 Ae
4 Ae
2

2
‫ ע"י‬G ‫ קשור ל‬Ae ‫מיפתח אפקטיבי של אנטנה‬
2
 Ae 
4
‫ לכן‬G=1 ‫באנטנה כלל כוונית הגבר‬
Ae ‫הספק נקלט ע"י אנטנה עם מפתח אפקטיבי‬
PA
Pr   Ae  t e2
4 d
2
P

isotrophoc antenna
t


2
2 2

Ae 
(4

)
d
4
Ae
Pr
    c 



 
2
Pt 4 d
 4 d   4 df 
2
50
2
Spread Spectrum/ Dr. Moshe Ran