Edellisen kerran yhteenveto
1. Langaton lennätin 1800-1900 lukujen vaihteessa. Langallinen lennätin 50 vuotta aiemmin. Langaton aluksi
laivaliikenteeseen/Marconi
2. 1920-luvulla radiolähetykset ensin AM moduloituina ja sitten FM moduloituina. Radiotaajuuksien kansainvälinen säätely (ITU) alkaa.
3. 1900-luvun lopulla (80 ja 90-lukujen vaihteessa) aletaan siirtyä analogisista toteutuksista digitaalisiin ja kyetään entistä paremmin taistelemaan radiotien ongelmia vastaan sekä voidaan käyttää
radiotietä tehokkaammin.
4. Kotitehtävänä oli se Rayleigh faiding. Rayleigh faiding malli on stokastinen (satunnaisprosessi), jolla simuloidaan monitie-
etemisestä johtuvaa nopeasti häipyvää radiokanavaa. Käytetään
esimerkiksi Elektrobitin kanavasimulaattoreissa.
Ruuhkaa radiotiellä…
• Tahatonta / tahallista häirintää
• ITU (= International Telegraph Union) 1865 => sähkötyksen yhdenmukaistaminen
• Yleisradiolähetysten käynnistyminen 1920 => radiotaajuuksien jako
– 1927 International Radio Consultative Comittee (tutkimus, mittaukset ja standardointi)
• Nykyisin:
– ITU-R jakaa ja valvoo radiotaajuuksia
– IEEE luo ja ylläpitää elektroniikan ja tietotekniikan standardeja
– ETSI eurooppalainen standardointijärjestö, mm GSM ja UMTS standardit
• Viestintäviraston kuva radiotaajuuksien jaosta
• viestintäviraston esittelyvideo
Radioaaltojen synty ja
etenemismallit
Ryhmätyö
Lukekaa radioaallon etenemisestä annettu materiaali ja vastatkaa seuraaviin kysymyksiin
• Miten radiosignaalin vaimenemista käytetään ”hyödyksi”
solukkoverkoissa?
• Mitä tekniikoita käytetään hidasta häipymistä vastaan?
• Mistä nopea häipyminen syntyy?
• Miten tietoliikennesysteemin vastaanottimen pitäisi korjata signaalia, joka
on lähetetty kovaa vauhtia kohti tulevasta lähettimestä?
Laskutehtäviä
1. Mikä on 1 W, 2.4 GHz taajuisen signaalin teho 100 metrin etäisyydellä lähetysantennista, jos vaimentumisen oletetaan tapahtuvan vapaan tilan vaimenemisen mukaisesti?
d=100;f=2.4*10^9;c=3*10^8;l=c/f;vaimentuminen = 10*log10(((4*pi*d)/l)^2) ~ 80dB Vaimennus = 10*log(lähetysteho/vastaanotettu teho)
80 dB = 10*log(1W / vastaanotettu) 8 = log(1W / vastaanotettu) 1/vastaanotettu = 10^8 vastaanotettu = 1/10^8 = 10 nW
2. Entä miten käy 1W ja 5 GHz taajuiselle signaalille?
d=100;f=5*10^9;c=3*10^8;l=c/f;vaimentuminen = 10*log10(((4*pi*d)/l)^2)~86dB vastaanotettu = 1/10^8.6 ~ 2.5 nW
Vapaantilan vaimeneminen = 10 log10 [(4**d)/]2 ja = c/f = aallonpituus ja d = etäisyys.
3. Selitä doppler ilmiö ja pohdi, miten se vaikuttaa langattoman tietoliikennesysteemin vastaanottimessa.
Tekniikat radiotiellä
• Kanavakoodaus
• Bitti-ilmaisin
• Modulaationopeus
• Diversiteetti
A/D
Lähteen koodaus
A/D ”FEC”
koodaus
”ARQ”
koodaus Modulointi
D/A
Lähteen dekoodaus D/A
Vahvistin/
lähetin D/A
vahvistin/
vastaanotin De-
modulointi kanavan
korjaus/
bittipäätös
”FEC”
dekoodaus
”ARQ”
dekoodaus A/D
Radiotie
Ajoituksen säätö
Sign. tason säätö
Kanavakoodaus
• Virheitä korjaava koodi (konvoluutiokoodi tai turbo koodi)
– Yksi kooderiin menevä bitti vaikuttaa useaan ulos tulevaan => jos jokin bitti menee väärin, niin se osataan korjata kanavan ”muistin” avulla
– Koodauksen jälkeen bitit levitellään hujan hajan = interleavaus
– Dekoodauksessa käytetään hyväksi bitti-ilmaisimen pehmeitä bittipäätöksia (todennäköisyyksiä)
– Punkturoinnilla voidaan sovittaa bittinopeus annettuun lohkoon (= dekooderissa oletetaan että punkturoitujen bittien vastaanoton todennäköisyys = 0)
– Incremental redundancy = vähittäinen toiseen lisääminen
• Virheitä tunnistava
– CRC
– Fire koodi (osaa myös korjata purske virheen max 12 bitin matkalta)
• Jotkut järjestelmät luottavat vain virheiden tunnistukseen eivätkä yritäkään suojata virheiltä…
Bitti-ilmaisin
• Korjaa kanavan vaikutuksen
– Korjaa vaiheen vääristymän (=pyörittää signaalia optimaalista päätöstä varten) – Poistaa ISI:n tai summaa eri teitä edenneet signaalit samanvaiheisesti
– Määrittelee päätöskynnykset vastaanotetun signaalin perusteella
– Ja käyttää kaikkeen edelliseen jotain lähetettyä tunnettua bittisekvenssiä.
• Tekee pehmeät bittipäätökset kanava dekoodausta varten.
Modulaationopeus
Radiokanavan hyvyyden mukaan vaihdellaan modulaatiota (= link adaptaatio)
• BPSK => 1 bitti/symboli
• QPSK => 2 bittiä/symboli
• 16 QAM => 4 bittiä / symboli
• 64 QAM => 6 bittiä / symboli
Yleensä kontrollikanavilla hitaampi modulaatio ja ”voimakkaampi” kanavakoodi Vastaanotin voi joutua tunnistamaan sekä modulaation että kanavakoodin.
Diversiteetti
Diversiteetti = toiste
• Aika diversiteetti
• Taajuus diversiteetti
• Tila(space) diversiteetti
• Polarisaatio diversiteetti
Pyritään siihen, että kaikki signaalit eivät häipyisi samanaikaisesti
Sekä lähetin että vastaanotin diversiteetti ratkaisuja. Esim. WCDMA TX diversiteetti yhdellä vastaanottimella.
MIMO = Multiple Input / Multiple Output tekniikkaa voidaan käyttää joko parantamaan vastaanottoa tai lisäämään bittinopeutta
