Telekomunikacioni sistemi - Radio Sistemi

1. Propagacioni kanal

Predajnik i prijemnik cine elektronski deo naseg kanala. U tom elektronskom kanalu mi imamo elektricni signal, i tu imamo aditivni sum. Feding je multiplikativni sum, kad emitujemo talas on se prostire po raznim putanjama, razlicita su propagaciona kasnjenja i slabljenja. Kad sabiramo simbole sa tih razlicitih putanja obvojnica naseg ukupnog talasa koji dobijemo iza prijemne antene bice promenjena, i cim je obvojnica ona znaci mnozi nosilac, i zato kazemo da je to multiplikativni sum. U najgoroj situaciji mozemo da izgubimo signal. Feding se moze javljati povremeno, u razlicita godisnja doba, doba dana i slicno. Uobicajeno je da feding bude narrow band, i zato je opet dobro da imamo cofdm jer je ona dosta imuna i na feding. Smetnje i slabljenja signala u slobodnom prostoru su apsorpcija, difrakcija, refrakcija, refleksija, rasipanje i propagacino slabljenje. Apsorpcija je o razicite delove jonosfere, molekule vode, gasova itd, o razlicite prepreke, drvece itd. Refleksije o pokretne i nepokretne objekte. Rasejanje o razlicite prepreke, drvece sa razlicitim liscem, razlicite gustine suma itd. Refrakcija je promena smera kretanja talasa usled promene njegove brzine. Difrakcija predstavlja pojavu prividnog skretanja talasa sa prvobitnog pravca prostiranja pri njegovom nailasku na ivice otvora ili na prepreku (kaže se da talas zalazi u oblast geometrijske senke) Dakle uzroci su brojni, sredina je neprijateljska za prostiranje em talasa i mi se sa tim borimo

2. Sistemi elektronskih komunikacija u slobodnom prostoru Klasifikacija prema dijagramu zracenja Difuzno zračenje (radodifuzija: TV, radijski prenos). Sekundarna distribucija je ona koju dobija krajnji korisnik. Ona ide od predajnika, on ima svoj feeder, kabl za napajanje, antenski sistem, stub. Postoje dve vrste stubova - tower (toranj) i mast (resetkasta gvozdena konstrukcija). Tower je skup, a danasnja tehnologija ne trazi obavezno tako visoke konstrukcije. Industrijski (masovno) se proizvode stubovi do 3050m, a za sve preko recimo 70m moraju da imaju posebne dozvole zbog avio saobracaja i slicno. Usmereni (linkovi, RP veze,..).Koristi se za dotur signala do neke lokacije. U tv se to zove linkovi (linkovska veza) a u klasicnim tk radiorelejne veze. Znaci imamo usmereno zracenje od jednog ka drugom

predajniku. Potrebna je opticka vidljivost. Mikrotalasni linkovi su male antene vrlo usmerenog zracenja sa dobrim reflektorima Primarna i sekundarna distribucija

Tv kuca/produkciona kuca, dotur signala, onda ide s brda na brdo rr vezama, a onda tamo na istom stubu postoji antena koja daje sekundarnu distribucija. Na drugoj slici je i dotur i primarna optikom, postoji i kombinacija optika pa mikrotalasni linkovi sa brda na brdo.

Primarna. Radio veza: Linkovska veza je najcesce primarna distribucija, za dotur signala do neke lokacije. Posle se sa te lokacije sekundarno distribuira. Optičkim sistemima: I primarna moze biti optikom. Obicno danasnji emiteri koji poseduju velike broadcast mreze imaju obicno primarnu distribuciju linkovima s jedne strane i optikom s druge, imaju dobru redundansu. Satelitskim putem: Moze biti i satelitskim. Satelitski signal se prima, prekoduje i emituje sekundarnom distribucionom mrežom. To je skupo. Sekundarna moze da bude radio-prenos, kablovska, optickim sistemima, satelitska. Sve kombinacije primarna-sekundarna su moguce Multifrequency mreze, u kojoj svaki predajnik ima svoju f i ona je razlicita od komsijskog predajnika. Tu je dobro jer imate prostorni pristup (space access, prostorna raspodela kanala). Lose je sto potrosite dosta kanala, i nije efikasno iskoriscen spektar. Sada se zahvaljuci cofdm i guard intervalu moza napraviti single-frequency mreza. To znaci u jednoj oblasti radi 5-6 predajnika koji su svi na istoj f. Ovo je isto kao da imas 1 predajnik a na prijemu stizu signali sa 5 putanja, dosta zakasnjeni. Ovim se efikasnije koristi spektar. Satelitskom vezom. Signal saljem na kontribucioni satelit, on ima svrhu da izvrsi dotur signala. Kontribucioni sateliti su jeftini, treba da imaju dobro usmerenu vezu u oba smera. Sa kontribucionog se salje tamo gde treba, izmultipleksira signal, onda se posalje na distribucioni satelit koji emituje signal korisnicima Klasifikacije prema lokaciji predajnika/prijemnika Fiksni sistemi (RR, radijski prenos, TV prenos) Mobilni sistemi (mobili TK sistemi, mobilni TV) Portabl (TV prijemnici u saobracaju) Klasifikacija prema tipu veze

Broadcast sistemi (jedan izvor – svi prijemnici) LTE može da podrži broadcast jer on valjda nema automatsku regulaciju snage, prethodne generacije ne mogu Unicast sistemi (mobilna telefonija, jedan izvor – jedan prijemnik) Multicast sistemi (jedan izvor – grupa prijemnika) Tehnike primarne distribucije IP/MPLS se danas koristi za primarnu distribuciju. Sekundarna je kakva god da je. Signal se ubacuje iz headendova, u svakoj mrezi imate nacionalni i regionalni. Nacionalni je glavni, iz njega kontrolisete sve, danas postoje softverski paketi koji rade network management kojim upravljate mrezom, kontrolisete mrezu, menjate konfiguraciju, bukvalno vidite svaki uredjaj u njoj. Vi mozete i iz distribuirane mreze da upravljate, sto uglavnom nije dobro, osim kada se radi mreza za video saobracaj, mm sistemi (saobracaj velikih zahteva) tada je bolje da mreza ne bude centralizovana vec distribuirana. Pored IP/MPLS treba pomenuti i zastarele metode PDH (Plesiohrona Digitalna Hijerarhija) i SDH (Sinhrona Digitalna Hijerarhija).

3. Osnovni elementi u radio sistemima

U radio sistemima je od značaja da postoje: Antene za predaju i prijem (jedan element zrači efikasno ako je dimenzija antene reda veličine talasne dužine koja se zrači). Obrade signala u predajniku i prijemniku. Osnovna namena modulatora je da se dobije signal koji može efikasno da se zrači i koristi sredinu koja je na raspolaganju za prenos.

4. Princip višestruke modulacije

- NF blok treba da prilagodi opseg i snagu signala za potrebe sledećeg bloka. MF (međufrekvencijski deo) sadrži modulator i obezbeđuje da se spektar modulišućeg signala locira na željenu međučestanost. U VF delu se ostvaruje glavna modulacija (to može da bude neka od AM, FM, ФМ, a može da bude i neka od digitalnih modulacija). Prednost korišćenja višestruke modulacije: standardizacija delova primopredajnika do visokofrekvencijskog bloka. U mnogim sistemima nije moguće direktno translirati odnosno locirati spektar na željenu VF, moguće je modularno izgrađivati primopredajnik. Najćešće korišćena međufrekvencija je 70 MHz a ya digitalnu TV 35, nesto MHz - Treći blok na predaji (VF) služi za translaciju spektra signala sa međufrekvencije na frekvenciju odabranog kanala. Translacija spektra se najjednostavnije ostvaruje produktivnim modulatorom (mešačem, mikserom).

Učestanost lokalnog nosioca flo u VF delu se bira tako da se spektar signala na izlazu predajnika nalazi oko željene učestanosti na kojoj će se zračiti signal. - Modulacija se ostvaruje u dva koraka. Signal na izlazu predajnika je kombinovano modulisan na međufrekvenciji nekim od modulacionih postupaka AM, FM, ФM, a na visokoj frekvenciji AM modulacionim postupkom. To mogu biti analogne ili digitalne modulacije. Druga modulacija na VF može biti i drugog tipa. Razdvajanjem VF dela obezbeđuje se željena centralna učestanost spektra signala koji se zrači. Na primeru radiodifuzije 87,5-108MHz: a) Postoji veći broj radio predajnika, svi imaju jednake blokove do VF dela, a VF deo se razlikuje u učestanosti sintetizatora frekvencija, centralnoj učestanosti i propusnom opsegu izlaznog filtra b) Time se obezbeđuje da se ceo opseg podeli na podopsege i da svaki sistem radi u svom podopsegu. - U prijemniku se obavlja demodulacija, ali je ovim postupkom obezbeđeno da se, na ulazu MF dela, spektar signala uvek nalazi na učestanosti međufrekvencije. Prijemnik hvata neki kanal i spusti ga na mf. Problem u jednofrekvencijskim mrezama gde treba da budu mala kasnjenja. U mikrotalasnim linkovima od hopa do hopa se menja f, vrsi se demod i mod, i to trazi vreme. To u multifrekvencijskim mrezama nije bitno. Ovo moze da dodje na ispitu, valjda ce detaljnije objasnjavati kad dodje do linkova. Na kraju dobijemo neke kanale, njih odredjuje drzavna administracija. Propisuje se planovima namene, u svim opsezima se specificira cemu je namenjen opseg. Takodje postoje i medjunarodni dogovori i standardi. Jedan razlog je da bi mobilni uredjaji mogli da rade svuda, a drugi da bi se proizvodnja opreme fokusirala na odredjene opsege. ITU u tu svrhu koristi konferencije, tu se dogovara za spektar. Kad se napravi plan namene onda onaj ko odovara za spektar pravi plan raspodele. O tome cemo valjda govoriti kasnije u upravljanju spektrom.

5. Princip heterodinskog prijemnika - detaljno objašnjenje.

- U sistemima tačka-tačka, učestanosti nosilaca u VF delu (radio delu) su jednake. U sistemima tačka-više tačaka ili više tačaka-tačka mora da se obezbedi da se jednim prijemnikom primi željeni signal iz željenog podopsega. - Ako istovremeno zrači veći broj predajnika na različitim učestanostima, da bi se obezbedio prijem na bilo kojoj od njih , trebalo bi da se raspolaže VF delom za svaku pojedinu učestanost.

Obezbeđeno je da se u VF delu menja centralna učestanost, kao i granične učestanosti ulaznog filtra. Sada se prijemnik svojim VF delom podešava na željenu centralnu učestanost. Jedine izmene u prijemniku su podešavanje ulaznog propusnog opsega. Jedan prijemnik može da prihvati različite programe iz različitih opsega. Ovaj deo prijemnika se zove tjuner (tuner). -Do MF dela je ista oprema, on radi istu obradu za sve frekvencije, nezavisno sa koje je učestanosti signal stigao. VF deo se razlikuje za signale iz različitih opsega. Prijemnik može prihvatati različito modulisane signale. To znači da on mora da raspolaže bankom demodulatora. Propusni opseg BPF-a je podešen prema korisnom signalu. U nekim primenama centralna učestanost ovog filtra je promenljiva. On propušta spektar željenog signala, potiskuje spektre drugih signala van ovog opsega i ograničava snagu smetnji interferencije. - Zatim dolazi niskošumni pojačavač LNA (Low Noice Amplifier). Osnovna funkcija mu je da, kao prvi u kaskadi, ograniči efektivnu temperaturu sopstvenog šuma prijemnika svedenog na ulaz prijemnika. Otuda njegovo pojačanje ne mora biti od primarnog značaja i mnogo je važnije da unosi mali sopstveni šum. - Prvi demodulator pripada radio delu (VF delu). Njegov nosilac treba da je promenljive učestanosti i spregnut sa ulaznim kolom, ulaznim filtrom. Najčešće se promena učestanosti obezbeđuje iz sintetizatora učestanosti. Na izlazu prvog demodulatora se dobija signal na međufrekvenciji. To je modulisani signal (nekim od postupaka modulacije). On se dovodi na željeni nivo odgovarajućim pojačanjem. Pojačavač treba da bude linearan u opsegu oko međufrekvencije. U drugom demodulatoru se ostvaruje krajnja demodulacija i dobija signal na izlazu u osnovnom opsegu. Ovaj signal se dalje pojačava, uobličava, ekvivalentira i to je demodulisani signal.

6. Superheterodinski prijemnik Prijemnik RF signala:

Prijemnik može primati signal ako je njegov nosilac podešen na nosilac predajnika (koherentna demodulacija). Ako jedan prijemnik treba da primi signale različitih predajnika (signali stižu sa različitim nosiocima), umesto da se koristi onoliko prijemnika koliko ima predajnika, koristi se samo jedan sa mogućnošću izmene frekvencije lokalnog oscilatora. Izmenom parametara lokalnog oscilatora spektar se translira u željeni opseg. Bolje je spektar prvo translirati na međufrekvenciju (dobija se 𝑓1 − 𝑓𝐼𝐹 ). Ako je na ulazu AM signal učestanosti 𝑓1 , na izlazu će se na 𝑓𝐼𝐹 dobiti isti AM signal (princip superheterodinskog prijemnika). Zašto je dobar superheterodinski prijemnik: U radio prijemniku se razlikuje VF, IF i NF deo. Zahvaljujući heterodinskom principu, svi IF i NF delovi su isti, što je dobro za proizvodnju. 𝑓𝐼𝐹 ≡ 70𝑀𝐻𝑧 za profesionalne FM prijemnike (𝑓𝐼𝐹 se razlikuje za AM). VF se definiše za opseg i on se menja. Demodulacija nikad ne ide direktno, već preko međufrekvencije. Ovo omogućava prijem različitih vrsta signala pomoću jednog prijemnika. Ako se demodulacija vrši do međufrekvencije, vrši se samo transponovanje i prosleđivanje do KDS-a. Ako se demodulacija vrši do osnovnog opsega, signali (programi) se mogu i dodatno obrađivati: titlovanje, unos govora na nekom jeziku, zapisivanje, memorisanje...Potom se signali transponuju na željenu učestanost i čine jedan multipleksni signal.

7. Tjuner - odnos prema MF

- U heterodinskom prijemniku prvi deo čini VF sekcija. Taj deo se naziva tjuner. Obezbeđeno je da se u VF delu menja centralna učestanost, kao i granične učestanosti ulaznog filtra. Sada se prijemnik svojim VF delom podešava na željenu centralnu učestanost. Jedan prijemnik može da prihvati različite programe iz različitih opsega. - Najbitniji delovi tjunera su ulazni filtar propusnik opsega učestanosti i demodulator koji su u međusobnoj sprezi. PO propušta željeni signal,tj. izdvaja koristan signal i potiskuje interferenciju koja dolazi od drugih predajnika. Između ova dva bloka se umeće LNA pojačavač da podigne nivo signala na odgovarajući nivo. Demodulator služi da signal iz VF opsega prebaci na MF opseg. Na njegovom izlazu se dobija signal na MF frekvenciji. Nosilac demodulatora je promenljive frekvencije i najčešće se dobija iz sintetizatora učestanosti. Glavni zadatak tjunera je, dakle, da izabere koristan signal, da ga očisti od interferencije i demodulacijom spusti na konstantnu međufrekvenciju. Tako obrađen signal se dalje obrađuje u sledećim blokovima heterodinog prijemnika.

8. Princip radio-relejnog (RR) prenosa

- U radio-relejnom sistemu prenos se obavlja u dva smera. Svaka tačka ima i predajnik i prijemnik. Blok šema radio sistema tačka-tačka od A do B u najopštijem slučaju je kao na gornjoj slici. - Na obe lokacije i A i B se nalaze kompletni primopredajnici. Time je obezbeđen rad u punom dupleksu. Primopredajnici sa već opisanom strukturom se povezuju na jednu primopredajnu antenu. - Da bi se izbegla interferencija, centralna učestanost predaje i prijema se razlikuju. U jednom smeru f1, a u drugom smeru f2. Mora postojati kolo za kombinovanje, razdvajanje, signala u različitim smerovima (kombajner, razdvajač) ovde je naglasak na VF delu. - U VF delu imamo i granu za smer predaje. Na jednoj učestanosti imamo prijemni filtar i naponski vod za drugu učestanost. Učestanosti su izabrane shodno planu raspodele frekvencija u kome se daje namena ali i raspodela kanala. Kada se izabere željeni opseg rada, definiše se centralna učestanost. - Iz kanala se biraju parovi frekvencija iz nižeg i višeg dela za predaju i prijem. Odgovarajuće regulatorno telo daje dozvolu za taj par kanala. Postoji propisani razmak između frekvencija za predaju i prijem. Jedan radio-relejni sistem se realizuje najmanje sa jednom radio-relejnom tačkom. Najopštija struktura je prikazana na sledećoj slici.

- Za strukturu sa slike se kaže da se sastoji od dve deonice. Na radio-relejnom mestu (C) se ostvaruje prijem na jednoj učestanosti, odgovarajuća obrada i predaja na drugoj učestanosti, što važi za oba smera. Po pravilu to može biti isti par učestanosti ali, ako struktura sistema ne dozvoljava, to može biti i različiti par. Funkcije radio-relejne tačke: - Najjednostavnija je samo konverzija sa prijemne na predajnu učestanost. U tom slučaju obrada se vrši do nivoa međufrekvencije. Prijemni signal se demoduliše na međufrekvenciju, pojača, uobliči, a zatim sa međufrekvencije u VF delu predajnika translira na željenu učestanost. Ovo je aktivni repetitor ili radiorelejna tačka. Kaže se da je to sistem bez odgranjavanja. - Za slučaj da iz tačke (C) treba izdvojiti deo saobraćaja, odnosno određeni broj kanala signala, kao i obrnuti postupak, da se ubaci samo iz neke tačke u radio-relejni sistem, dobija se tačka odgranjavanja. Onda se u toj tački mora izvršiti i druga demodulacija (modulacija za suprotni smer), tj. da se signal dobije u osnovnom opsegu učestanosti.

9. Antene – osnovne karakteristike

Antene (zračeći elementi) treba da budu dimenzija talasnih dužina signala koje zrače, tada je efikasnost najveća. Veliki broj (konstruktivno) različitih antena: Polutalasni dipol, žične, usmerene, ... antene

10.Antene – dijagram zračenja

Dijagram zračenja antene pokazuje kojim se intenzitetom, u funkciji azimuta i elevacije (sferni sistem) šalje energija: • Azimut - ugao u horizontalnoj ravni, u odnosu na sever u smeru kazaljke na satu. • Elevacija - ugao u odnosu na površinu zemlje. Realni dijagram zračenja - pored zračenja u pravcu glavne ose (glavni list), realni dijagrami imaju i bočne listove, tj. energija se rasipa i bočno i unazad. Daje se i podatak o tro-decibelskoj (3dB) širini dijagrama zračenja (ugao gde snaga zračenja opadne za 50%). Što je ovaj ugao manji, to je dijagram zračenja antene usmereniji.

11.Polutalasni dipol Najjednostavniji je polutalasnidipol, dužine lambda/2, gde je lambda talasna dužina, lambda=c/f, c je brzina svetlosti (EM talasa) u posmatranoj sredini, a f je frekvencija signala. Dijagram zračenja polutalasnog dipola je neusmeren – podjednako se zrači u svim pravcima azimuta, dok je po elevaciji dijagram oblika dvostruke kardioide.

12. Antene - dobitak antene; EIRP Dobitak antene – U teoriji antena se uvodi pojam izotropnog radijatora, koji ravnomerno zrači u svim pravcima (po sferi). Mada je fiktivan, ovaj pojam dopušta da se dijagrami zračenja realnih antena jedinstveno opisuju u odnosu na izotropni radijator. Ovaj odnos je poznat kao dobitak antene i izražava se, uobičajeno, u decibelima. Kada je u pitanju polje, koristi se 20log (Gm/Gi), a za snage je 10log(x) – Gm je maksimum snage zračenja posmatrane antene u određenom pravcu, a Gi je snaga odgovarajućeg izotropnog radijator. EIRP (Equivalent Irradiated Power) - Efektivno izračena snaga u odnosu na izotropni radijator

13. Usmerene antene - Za usmerene RR veze, tj. linkove (direktne veze dve stanice) koriste se usmerene antene. One imaju

maksimum zračenja u određenom pravcu (određenim azimutom i elevacijom). Dijagrami zračenja treba da su tako orijentisani da im se ose zračenja poklapaju. - Za usmerene radio-relejne veze najčešće se koriste antene sa reflektorom. Glavno napajanje dolazi iz talasovoda koji se, najčešće, završava hornom (horn = rog). Reflektor je deo paraboloida. Iz primarnog napajanja izlazi sferni talas, koji posle reflektovanja postaje ravanski.

14. Osnovni princip proračuna snage u RR vezi Sve ispod 1kW je mala snaga, sve preko je velika. - Pri proračunu RR veze uzima se u obzir slabljenje koje unosi sredina za prenos između dve krajnje tačke i dodatna slabljenja usled prepreka. Slabljenja sredine za prenos se naziva slabljenje slobodnog prostora. Izotropni radijator zrači iz centra sfere, tako da je fluks po jedinici površine određen sa P T /4π [ W / Srad ]. - Na nekom rastojanju d fluks stvara odgovarajuću snagu proporcionalnu efektivnoj površi antene A i obrnuto proporcionalnu kvadratu rastojanja. Primljena snaga na rastojanju d efektivnom površinom antene A data je izrazom:

, gde je Veličina P T / P R predstavlja slabljenje u slobodnom prostoru između predajne i prijemne antene na rastojanju d i na talasnoj dužini λ. Slabljenje u slobodnom prostoru, u dB, dato je formulom: odnosno, za realne vrednosti:

Znači, snaga na mestu prijema opada sa povećanjem rastojanja d povećanjem učestanosti f. Pri projektovanju RR sistema polazi se od osetljivosti prijemnika tj. minimalne snage na mestu prijema. Na osnovu toga može da se odredi domet neke veze a isto tako i opseg u kome mora da radi veza da bi bili ispunjeni uslovi odnos S/N. U proračunu RR veze mora se uzeti u obzir, ako postoji, i odstupanje od usmeravanja tako da se na prethodni proračun slabljenja dodaje i uticaj dobitaka antene (dobitak antene se oduzima). Ako se računa slabljenje od predajnika do prijemnika onda se oduzima dobitak obe antene.

15. Proračun zakrivljenosti zemlje Kada se posmatra prostiranje talasa mora se razmatrati i atmosfera. Sa stanovišta EM talasa i atmosfere kao sredine za prenos razlikuju se troposfera, stratosfera i jonosfera. Usled prisustva gasova, čestica, turbulencije, promene sredine za prenos, u troposferi dolazi do povijanja radio talasa tako da taj talas prati krivinu zemlje. Kako će se saviti talas zavisi od indeksa refrakcije. Ako se posmatraju dve udaljene lokacije sa antenama, onda talas od mesta A do mesta B ne ide pravolinijski nego po krivoj putanji.

Krivina Zemlje je određena njenim poluprečnikom R = 6378 km (R ≈ 6400 km). Poluprečnik talasa je drugačiji i nema za centar Zemlje. Savijanje zavisi od indeksa refrakcije, promenljive je vrednosti ali je srednja vrednost na radio učestanosti konstantna n = 1,000315 (n je indeks prelamanja). Brzina prostiranja radio talasa u atmosferi (troposferi) je nešto manja od brzine svetlosti u vakuumu (n = 1). Uobičajeno se označava sa 𝒏 = 𝟏 + 𝑵 ∙ 𝟏𝟎−𝟔. Vrednost N se menja sa visinom i zavisi od vlažnosti i temperature, koji su, takođe, promenljivi sa visinom N(h) = 315exp(− 0,136h). Pri proračunu radio-relejne trase mora se uzeti u obzir i zakrivljenost snopa. Pošto su zakrivljeni i Zemlja i snop onda, radi jednostavnosti, može da se radi na dva načina: • I način Snop prostiranja se ucrtava kao prava linija. U tom slučaju mora se korigovati zakrivljenost Zemlje. Tada se govori o ekvivalentnom poluprečmiku Zemlje, odnosno ekvivalentnoj zakrivljenosti. Sada je poluprečnik Zemlje određen sa:

1 = kRo

1 dn + Ro dh

Za različite vrednosti h dobiće se i različite vrednosti k. Za normalne uslove, za normalnu atmosferu i frekvencije od interesa k = 4/3. U ovim proračunima od interesa je koliko je snop udaljen od površine Zemlje ako je ukupno rastojanje između A i B jednako d, na rastojanju x od mesta A, E(x) je visina snopa od tla. • II način U nekim primenama se poravnava luk Zemlje, tako da je između mesta A i B prava linija tla, što znači da je ekv.snop konkavan. Za potrebe jedne veze u optičkoj vidljivosti mora se uzeti u obzir i stvarna konfiguracija tla. To znači da se između mesta A i B određuju stvarni profili uzimajući u obzir brda, planine, doline, zgrade, šume ...

16. Slojevi atmosfere 1. Troposfera je oblast do 15km. Karakteriše se kretanjem vazdušnih masa i pojavom meteoroloških fenomena. Temperatura se smanjuje sa porastom visine, dominantan je uticaj vode, pare, oblaka i definiše se indeksom refrakcije koji prouzrokuje povijanje EM talasa. Na taj način sa jednog mesta izračeni talasi se povijaju i pristižu na neko drugo mesto koje nije u optičkoj vidljivosti. 2. Stratosfera (sloj iznad)-u njoj su mala kretanja vazduha sa približno konstantnom temperaturom i vlažnosti – pertubacija nema! Ova zona je na visinama od 15÷40km. 3. Jonosfera - nalazi se na visinama 40÷500km. Sastoji se od jonizovanih slojeva čija gust. jonizacije vrlo strogo zavisi od: 1. vremena kada se posmatra , od doba dana ili noći Savijanje talasa zbog refrakcije 2. od godišnje sezone pri čemu se uslovi ciklično ponavljaju sa periodom od 11.2 godina! Ovaj sloj ima važnu ulogu u prostiranju talasa, gde se odigrava: refrakcija, apsorpcija i refleksija.

17. Veze LOS tipa (Line of Optical Sight)

- Kod ovih sistema postoji direktna optička vidljivost. Direktna

komponenta signala dolazi prva i dominanta je u odnosu na ostale komponente koje stižu na prijemnik. - TK sistem koji koristi veštačke satellite i to aktivne za prenos velikog broja signala na velika rastojanja. Ova tehnika je veoma slična RR sistemima (satelit je udaljeni relej u liniji optičke vidljivos - Ako se porede putanje jednog sistema koji je u LOS od mesta A do mesta B koji nisu u LOS, moraju da se koriste radio-relejne stanice i odgovarajuće tehnike predaje i prijema signala. - Za svaku deonicu mora da se obezbedi slobodna I Fresnel-ova zona.

18.Veze NLOS tipa (Non Line Of Sight) - Veze koje se ostvaruju preko horizonta. - Nema direktne optičke vidljivosti, neke komponente stižu pre direktne na prijemnik. Tipovi NLOS veza su: 1) Komunikacije u opsegu kratkih talasa - Ove tehnike koriste refleksiju od jonosfere i ostvaruju vezu do nekoliko hiljada kilometara, međutim propusni opseg sredine za prenos je veoma uzan. Pored toga uslovi prostiranja, a i kvalitet veza strahovito varira u zavisnosti od doba dana i noći što dovodi do čestih prekida veza. Ovaj opseg HF je veoma zagušen, tako da je intenzivno korišćenje ovog načina prenosa umanjeno naročito posle pojave satelitskih sistema. 2) Sistemi sa rasipanjem - u ovoj tehnici koristi se osobina jonosfere da se talasi rasipaju slično kao što je prostiranje kroz troposferu. Opseg rada je na učestanostima do 100MHz, a domet u jednom skoku je nekoliko hiljada kilometara. Opseg za prenos je takođe ograničen i signali podležu velikim slabljenjima, pa se retko koriste. 3) Sistemi koji koriste meteorske komunikacije - u vreme kada nailazi kiša meteora! Koriste refleksiju od jonizovanih talasa u repovima mikro-meteora koji su uvek prisutni na većim visinama u atmosferi tako da obezbeđuju veze od nekoliko 100÷1000km. Kontinuitet veze ne može se obezbediti s obzirom na osobine sredine za prenos i zbog toga se prenos obavlja sporadično u burst režimu. Ova tehnika se ispituje i testira, ali nije u opštoj upotrebi.

4) Troposketer - način prenosa koji koristi rasipanje EM talasa u troposferi. Omogućava širi propusni opseg. • kod troposketer sistema između mesta A i B, moguće je ostvariti vezu u jednom skoku bez relejnih stanica. • izračeni EM talasi se rasipaju i deo EM energije dolazi na mesto prijema. • ako se pogledaju uslovi propagacije, poznato je da slabljenje talasa raste sa rastojanjem a kada nema prepreka ono se naziva slabljenje u slobodnom prostoru.

19. Slabljenje u slobodnom prostoru

Generalno gledano putanju koju talas pređe možemo podeliti u 3 zone: • LOS zona • Zona Difrakcije • Troposketer zona

Slabljenje u slobodnom prostoru. Zone i slabljenja za različite načine prenosa

1. LOS - S obzirom na uslove propagacije slabljenje raste sa porastom rastojanja. Kada nema prepreka između predaje i prijema to nazivamo slabljenje u slobodnom prostoru. 2. DIFRAKCIJA - Polje opada sa rastojanjem i dodatno se menja usled difrakcije:

Difrakcija na oštrici noža

Difrakcija ravne zemlje

3. Karakteristike troposketer radio-linkova. Domet u ovakvim sistemima je promenljiv i to od 100÷500km, a takođe je moguć domet i do 1000km, ali u najčešćem slučaju je od 100÷400km u zavisnosti od potrebe. Slabljenje na trasi uključuje slabljenje: 1. u slobodnom prostoru, 2. usled rasipanja. Stoga je slabljenje veoma veliko i reda 190÷240dB. Snage predajnika su reda:100W, 1kW, 10kW i zavise od dometa, a najčešće korišćena je snaga od 1kW. • Zbog slabljenja koriste se antene sa velikim dobitkom i to antene sa reflektorom, gde je prečnik antena od

nekoliko metara pa do 30 metara, mada ima sistema sa reflektorom od 40m. Međutim, takve antene imaju manji koeficijent efikasnosti, pa se veze realizuju u osetljivim prijemnicima sa nižim pragom prijema i one zahtevaju nosače, sa rešetkom i precizno postavljanje primarnog radijatora, trpe pritisak usled vetra itd. • Opseg ovih sistema je od 300÷5000MHz, a razlog za to nisu posledica rasipanja ili fizičkih fenomena,već uslovi praktičnih realizacija. Na donjoj granici radio-frekvencijskog opsega antene moraju imati velike dimenzije, da bi se ostvario željeni dobitak. Na gornjoj granici RF opsega, efikasnost antene je maladegradira se dobitak. • S obzirom na nestabilnosti sredine za prenos, kao i česte pojave dubokog fadinga-a (veliko ili naglo slabljenje), polje na mestu prijema varira. Zbog toga se koriste neke od tehnika diversity-a . U LOS

sistemima, po pravilu su to dualni sistemi dvostruki diversity, a kod troposketer često se koristi četvorostruki diversity. • Na mestu prijema pored korisnog signala postoje i druge smetnje kao posledice šumova i slučajnih signala. • Radi određivanja kvaliteta veza mora se definisati i odnos signal/šum. • Korisni signal je promenljiv i opisuje se Rayleigh-ovom raspodelom, dok šum potiče iz više izvora: pozadinski šum, intermodulacioni šum, vremenski promenljiv šum usled propagacije po više putanja, ISI... • Da bi se ostvario željeni kvalitet, primenjuju se neke od tehnika diversity-a, koje treba da obezbede što kvalitetniji i konstantniji odnos signal/šum, što se ostvaruje formiranjem nezavisnih putanja od predajnika do prijemnika. • AWGN snage: Pn = FkToB • F=faktor šuma prijemnika koji direktno zavisi od faktora šuma • k=Bolcmanova konstanta • To=apsolutna temperatura • B=propusni opseg prijemnika

20. Tehnike diversity - a

1. Prostorni diversity - Ostvaruje se na taj način što se emitovanje ili prijem vrši korišćenjem više antena, pri čemu je međusobno rastojanje antena veće od 10 talasnih dužina nosioca signala, da bi se postigla nekorelisanost putanje prenosa. Postoji nekoliko tipova: - predajni: više predajnih, samo jedna prijemna antena - prijemni: više prijemnih, samo jedna predajna antena - predajni i prijemni: postoji više predajnih i više prijemnih antena - Formiraju se dve putanje tako što postoje po dve antene na svakoj tački (A, B), a šematski se prikazuje kao na slici sa reflektor antenama i odgovarajućim primarnim radijatorima. T1 šalje signal R1 i ovde indeks 1 je iskorišćen za frekvenciju f1. T2 šalje signal R2. Na istom frekvencijskom planu radi i drugi antenski sistem. Radi efikasnog dobitka antene treba da budu dovoljno udaljene, a može se proračunati rastojanje na osnovu karakteristika. U praksi je pokazano da je to za ove sisteme reda 30m za 1GHz. Poenta jesignal dobijete sa dva mesta i nadjete srednju vrednost. 2. Frekvencijski diversity - Odlikuje se korišćenjem više predajnih / prijemnih antena sa različitim učestanostima nosioca, a razlika učestanosti nosioca je izabrana tako da ne postoji korelacija između kanala. Često se koristi u sistemima usmerenih radio veza. Ozbiljni nedostatak je korišćenje duplo šireg PO za prenos. Ovo je dobro za uskipojasni feding. - Koriste se dve frekvencije na istom reflektoru, kao na slici. Ideja potiče od činjenice da je feding različit na različitim frekvencijama, pa se isti signal moduliše sa 2 ili više frekvencije nosioca. Postoji i kombinacija četvorostrukog sa 1 dvostrukim prostornim i 1 dvostrukim frekvencijskim diversity-em. 3. Polarizacioni diversiti - označava rad u dve unakrsne polarizacije. Ravanski polarizovani talasi imaju horizontalnu i vertikalnu polarizaciju. Kod kružnih i eliptičkih razlikuje se leva i desna polarizacija. Na slici je dat primer četvorostrukog diversity-ja sa prostornim i dvostrukim polarizacionim diversity-jem. Ovakav diversity je jeftiniji od prostornog jer zahteva samo jednu antenu ali zato koristi više kanala. Polarizacioni diversity

sam za sebe nema efekta u sistemima sa velikim slabljenjem jer su dejstva sredine jednaka za obe polarizacije. Dobitak je 3dB. Ugaoni 4. Ugaoni diversiti - ugaoni diversity se ostvaruje antenama sa 2 primarna radijatora tako da se formiraju talasovodi i 2 zone rasipanja.

5. Vremenski diversiti - Ostvaruje se korišćenjem višestrukih vremenskih slotova za prenos iste informacije. Koristi se samo jedna predajna/prijemna antena. Signal se ponavlja posle nekog vremenskog intervala, tako da prijem nije korelisan u pogledu dejstva sredine za prenos. Kombinovanje signala se može vršiti pre i posle detekcije. Često se koristi u kombinaciji sa tehnikama kodovanja.