1. Εισαγωγή

1. 1. Εισαγωγή 2. Εξέλιξη των συστημάτων των επικοινωνιών κινητών 3. Χαρακτηριστικά περιβάλλοντος επικοινωνιών κινητών 1. Εισαγωγή 4. Βασικά χαρακτηριστικά της κυψελωτής δομής 5. Το «σήμερα» στις επικοινωνίες κινητών Καθ. κ.Τόμπρας Επιμέλεια Μανδράκης Χ. ΡΗ-2010

2. 1. Εισαγωγή Ισχύει για σχήματα τηςμορφής: Κάθε μορφή «οργανωμένης» επικοινωνιακής σύνδεσης ανάμεσα σε μέρη που βρίσκονται είτε σε σχετική κίνηση μεταξύ τους, είτε εμφανίζονται ακίνητα σε μη προκαθορισμένα σημεία και χρονικά διαστήματα • Κινητό-κινητό • Κινητό-ακίνητο-κινητό • Ακίνητο - κινητό downlink • Κινητό-ακίνητο uplink Καθ. κ.Τόμπρας Επιμέλεια Μανδράκης Χ. ΡΗ-2010

3. 1. Εισαγωγή Συστήματα Ασύρματης Επικοινωνίας (Radiophones,walkie-talkies) Διαθέτουν έναν αριθμό καναλιών που το καθένα μπορεί να χρησιμοποιηθεί από τον οποιοδήποτε χρήστη, αρκεί να είναι ελεύθερο Π.χ. CB (citizens band) λειτουργία εκπομπής ή λήψης σε 40 παραχωρημένα κανάλια Μορφές επικοινωνιών κινητών Καθ. κ.Τόμπρας Επιμέλεια Μανδράκης Χ. ΡΗ-2010

4. 1. Εισαγωγή Συστήματα «Αποστολής» (Dispatching systems) • Ένα κανάλι, όπου όλοι ακούν το κέντρο και ανά ένας μιλούν προς αυτό (π.χ. Αστυνομία, ταξί) Μορφές επικοινωνιών κινητών • Ανοικτό κανάλι, που όλοι μιλούν με όλους Καθ. κ.Τόμπρας Επιμέλεια Μανδράκης Χ. ΡΗ-2010

5. 1. Εισαγωγή Συστήματα τηλεειδοποίησης (Radio paging) • Απλή εκπομπή σήματος (σηματοδοσία απλού δρόμου) Packet radio Μορφές επικοινωνιών κινητών Κυψελωτά συστήματα (cellular systems) • Κινητή τηλεφωνία Δορυφορικά συστήματα Καθ. κ.Τόμπρας Επιμέλεια Μανδράκης Χ. ΡΗ-2010

6. 2. Εξέλιξη των συστημάτων των επικοινωνιών κινητών 2. Εξέλιξη των συστημάτων των επικοινωνιών κινητών 3. Χαρακτηριστικά περιβάλλοντος επικοινωνιών κινητών 1.Εισαγωγή 4. Βασικά χαρακτηριστικά της κυψελωτής δομής 5. Το «σήμερα» στις επικοινωνίες κινητών Καθ. κ.Τόμπρας Επιμέλεια Μανδράκης Χ. ΡΗ-2010

7. 2. Εξέλιξη των συστημάτων επικοινωνιών κινητών Κρατικές υπηρεσίες Β΄ παγκόσμιος πόλεμος Α΄ παγκόσμιος πόλεμος Δημόσια χρήση Καθ. κ.Τόμπρας Επιμέλεια Μανδράκης Χ. ΡΗ-2010

8. 2. Εξέλιξη των συστημάτων επικοινωνιών κινητών 1974 Εισαγωγή της κυψελωτής δομής 1978 Πρώτη εφαρμογή της 2.1 Συμβατικά συστήματα 2.2 Σύγχρονα συστήματα Καθ. κ.Τόμπρας Επιμέλεια Μανδράκης Χ. ΡΗ-2010

9. 2. Εξέλιξη των συστημάτων επικοινωνιών κινητών 1946-1964:D.P.L.M.R.S. (Domestic Public Land Mobile Radio Service) 1946 1ο Αστικό σύστημα(St. Liouis) – 150 MHz 2.1 Συμβατικά συστήματα 1ο Σύστημα αυτοκινητοδρόμου (Ν.Υόρκη-Βοστόνη) – 150 MHz 1947 1978 Πρώτη χρήση των 450 MHz Καθ. κ.Τόμπρας Επιμέλεια Μανδράκης Χ. ΡΗ-2010

10. 2. Εξέλιξη των συστημάτων επικοινωνιών κινητών 1964-1978:I.T.M.S. (Improved Mobile Telephone Service) 1964 MJ – 150 MHz - (11 κανάλια) 2.1 Συμβατικά συστήματα 1969 ΜΚ – 450 MHz - (12 κανάλια) Αυτόματη εμβέλεια(~80 Km) Καθ. κ.Τόμπρας Επιμέλεια Μανδράκης Χ. ΡΗ-2010

11. Κέντρο εκπομπής/λήψης(σταθμός βάσης) {F1} Επανέναρξη συνδιάλεξης {F2} 2. Εξέλιξη των συστημάτων επικοινωνιών κινητών 2.1.1 Λειτουργία συμβατικών συστημάτων {F1} {F2} Κυψέλη Α Τα αντίστοιχα σύνολα καναλιών Κυψέλη Β Καθ. κ.Τόμπρας Επιμέλεια Μανδράκης Χ. ΡΗ-2010

12. 2. Εξέλιξη των συστημάτων επικοινωνιών κινητών Μεγάληισχύς εκπομπής για μεγάλη εμβέλεια, αλλά: Μη αποδοτική διαχείριση των συχνοτήτων, π.χ. Ένα κανάλι ανά συνδιάλεξη 2.1.2. Βασικά χαρακτηριστικά – Περιορισμοί Μικρός αριθμός χρηστών (μικρή χωρητικότητα) Καθ. κ.Τόμπρας Επιμέλεια Μανδράκης Χ. ΡΗ-2010

13. 2. Εξέλιξη των συστημάτων επικοινωνιών κινητών αριθμός χρηστών Μο= πλήθος καναλιών (συμβατικά συστήματα) Τί είναι το Μο; 2.1.2. Διαχείριση των συχνοτήτων Μέτρο χρήσης των διαθέσιμων καναλιών Είναι ένα μέτρο της φασματικής απόδοσης (spectral efficiency)ενός συστήματος και σχετίζεται άμεσα με τη χωρητικότητα ή ραδιοχωρητικότητά του (radio-capacity) Καθ. κ.Τόμπρας Επιμέλεια Μανδράκης Χ. ΡΗ-2010

14. 2. Εξέλιξη των συστημάτων επικοινωνιών κινητών Παράδειγμα: Μπορεί να υπολογιστεί ότι σε μία μέση διάρκειασυνομιλίας 1.76min, η πιθανότητα «κατειλημμένης γραμμής» (blocking probability) θα είναι: 2.1.2. Διαχείριση των συχνοτήτων Μέτρο χρήσης των διαθέσιμων καναλιών • 50% για το σύστημα MJ με 6 κανάλια για320 χρήστες (Μο=53χρ./καν.) • 33% για το σύστημα MΚμε 6 κανάλια για225 χρήστες (Μο=37χρ./καν.) Καθ. κ.Τόμπρας Επιμέλεια Μανδράκης Χ. ΡΗ-2010

15. 2. Εξέλιξη των συστημάτων επικοινωνιών κινητών Άρα: Το ιδανικόσύστημα π.χ.κινητής τηλεφωνίας, θα πρέπει λειτουργώντας σε ένα περιορισμένο φάσμα συχνοτήτων, να εξυπηρετεί απεριόριστο αριθμό χρηστών 2.1.2. Διαχείριση των συχνοτήτων Μέτρο χρήσης των διαθέσιμων καναλιών Καθ. κ.Τόμπρας Επιμέλεια Μανδράκης Χ. ΡΗ-2010

16. 2. Εξέλιξη των συστημάτων επικοινωνιών κινητών • Υψηλή απόδοση διαχείρισης των διαθεσίμων συχνοτήτων • Μεγάλος αριθμός χρηστών (μεγάλη χωρητικότητα) • Όχι διακοπή και επανέναρξη συνδιαλέξεων 2.1.3 Απαιτήσεις των Σύγχρονων ΣυστημάτωνΕπικοινωνιών Κινητών (Ε.Κ.) • Μεταπομπή(hand-over) • Δυνατότηταμετακίνησης των χρηστών σε διαφορετικές περιοχές • περιαγωγή(roaming) • Ποικιλίαυπηρεσιών Καθ. κ.Τόμπρας Επιμέλεια Μανδράκης Χ. ΡΗ-2010

17. 2. Εξέλιξη των συστημάτων επικοινωνιών κινητών • Ανάπτυξη ζευξιμότητας (trunking) • Εφαρμογήκυψελωτής δομής Επαναχρησιμοποίησηκαναλιών (frequency re-use) Πώς; • μεταπομπή(hand-offή handover): 2.1.4 Δυνατές λύσεις: Αυτόματη αλλαγή από ένα κανάλι σε ένα άλλο είτε κατά τη διάρκεια μιαςσυνδιάλεξης είτε όχι μετά από αξιολόγηση της ραδιο-επαφής σε σχέση με τη θέση ή την κίνηση της κινητής μονάδας • δυνατότητα εντοπισμού(locating) • περιαγωγή(roaming) Καθ. κ.Τόμπρας Επιμέλεια Μανδράκης Χ. ΡΗ-2010

18. 2.1.4 Δυνατές λύσεις: 2. Εξέλιξη των συστημάτων επικοινωνιών κινητών • Με παράλληλη ανάπτυξη και χρήση τεχνικών πολλαπλής προσπέλασης • Πολλοί χρήστες στο ίδιο «κανάλι»(FDMA, TDMA, CDMA) Καθ. κ.Τόμπρας Επιμέλεια Μανδράκης Χ. ΡΗ-2010

19. 2.1.5 Απόδοσης ζευξιμότητας (trunking efficiency)κατά την κάλυψη μιας περιοχής από ένα ή δύο συστήματα 2. Εξέλιξη των συστημάτων επικοινωνιών κινητών Ερώτημα: Τί τηλεφωνική κίνηση εξυπηρετείται σε μία περιοχή από ένα ή δύο συστήματα,που διαχειρίζονται δεδομένο αριθμό καναλιών; Έστωη περίπτωση Α1 ενός συστήματος με 666 κανάλια και η περίπτωση Α2 δύο συστημάτων με 333 κανάλια το καθένα. Και στις δύο περιπτώσεις η αρχική περιοχή χωρίζεται σε 7 υποπεριοχές, στις οποίες αντιστοιχούν: Ν1 =666/7=95 κανάλια Ν2 =333/7=47,5 κανάλια Καθ. κ.Τόμπρας Επιμέλεια Μανδράκης Χ. ΡΗ-2010

20. 2.1.5 Απόδοσης ζευξιμότητας (trunking efficiency)κατά την κάλυψη μιας περιοχής από ένα ή δύο συστήματα 2. Εξέλιξη των συστημάτων επικοινωνιών κινητών Ανη πιθανότητακατειλημμένης γραμμής είναι Β=2% και η μέση διάρκεια συνδιάλεξης 1,76 min, τότε: A(Erlangs)=μέσος χρόνος συνδιάλεξης(Min)x συνολικός αριθμός χρηστών / 60 min Η τηλεφωνική κίνησηθα είναι: Τίπαρατηρούμε; Α1 =83.1 Erlangs A2 =38 Erlangs Α1 >2 Α2 Καιο αριθμός κλήσεων: Q1 > Q2 Q2=2 x 1295,45calls/h Q1 =2832,95 calls/h Καθ. κ.Τόμπρας Επιμέλεια Μανδράκης Χ. ΡΗ-2010

21. 2.1.5 Απόδοσης ζευξιμότητας (trunking efficiency)κατά την κάλυψη μιας περιοχής από ένα ή δύο συστήματα 2. Εξέλιξη των συστημάτων επικοινωνιών κινητών Συμπέρασμα Η τελική απόφαση εξαρτάται από οικονομικούς λόγους (π.χ. Αποκλεισμός μονοπωλιακών καταστάσεων) Καθ. κ.Τόμπρας Επιμέλεια Μανδράκης Χ. ΡΗ-2010

22. 2.2Σύγχρονα συστήματα 2. Εξέλιξη των συστημάτων επικοινωνιών κινητών • AMPS: ΗΠΑ • TACS: Αγγλία, Ιρλανδία • NMT 400 – 900:Σκανδιναβικές και Κάτω χώρες, Δανία, Αυστρία, Ελβετία,Ισπανία • C450: Γερμανία, Πορτογαλία 1990:Ψηφιακά πανευρωπαϊκά συστήματα (2η γενιά) 1978:Αναλογικά κυψελωτά συστήματα (1η γενιά) • GSM:(κυψελωτή τηλεφωνία) • DECT:(ασύρματη τηλεφωνία) • ERMES:(τηλεειδοποίηση) 2000:Παγκόσμιο σύστημα επικοινωνιών PCN (3η γενιά) • UMTS - UPTS • FPLMTS Καθ. κ.Τόμπρας Επιμέλεια Μανδράκης Χ. ΡΗ-2010

23. 2. Εξέλιξη των συστημάτων επικοινωνιών κινητών • Αύξηση ραδιοχωρητικότητας • Επαναχρησιμοποίησησυχνοτήτων Πώς επιτυγχάνεται αυτό; • Διαίρεση κυψελών 2.2.1 Εφαρμογή κυψελωτής δομής • μακροκυψέλες • μικροκυψέλες • πικοκυψέλες Καθ. κ.Τόμπρας Επιμέλεια Μανδράκης Χ. ΡΗ-2010

24. 2. Εξέλιξη των συστημάτων επικοινωνιών κινητών Αν Μ είναι ο συνολικός αριθμός των διαθέσιμων καναλιών σε μια ευρύτερη περιοχή και Ν ο αριθμός κυψελών στην περιοχή αυτή, τότε: M Σε κάθε κυψέληαντιστοιχούν m= κανάλια N 2.2.1 Εφαρμογή κυψελωτής δομής Ο αριθμός αυτός μεταβάλλεται ουσιαστικά,αν μέρος των καναλιών αυτών χρησιμοποιούνται σε περισσότερες από μία κυψέλες, που βρίσκονται σε επαρκή απόσταση μεταξύ τους Καθ. κ.Τόμπρας Επιμέλεια Μανδράκης Χ. ΡΗ-2010

25. 2. Εξέλιξη των συστημάτων επικοινωνιών κινητών Άμεσες συνέπειες: • Αυξάνεταισημαντικά η χωρητικότητα του συστήματος, καθώς μπορεί να ικανοποιηθεί πολύ περισσότερος αριθμός χρηστών • Με τη διαίρεση των κυψελών επιτυγχάνεται αντιστοίχηση του διαθέσιμου αριθμού καναλιών με την κατά τόπουςαναμενόμενη κίνηση: 2.2.1 Εφαρμογή κυψελωτής δομής μικρή κίνηση Μεγάλεςκυψέλες μεγάλη κίνηση Μικρέςκυψέλες Καθ. κ.Τόμπρας Επιμέλεια Μανδράκης Χ. ΡΗ-2010

26. Ποιότητα συνδιαλέξεων 5 : άριστη, 0 : μη χρησιμοποιήσιμη 2. Εξέλιξη των συστημάτων επικοινωνιών κινητών • Ποιότητα παρεχομένων υπηρεσιών • ραδιοκάλυψη • Μικρός αριθμός διακοπτόμενων συνδιαλέξεων δηλ., μικρόςαριθμός διακοπής συνδιαλέξεων • Μικρήπιθανότητα κατειλημμένης γραμμής σε ώρα αιχμής 2.3 Κριτήρια αξιολόγησης σύγχρονων συστημάτων Ε.Κ. • Υψηλήαπόδοση ζευξιμότητας (trunking efficiency) • Παροχήπρόσθετων υπηρεσιών • Αναμονήκλήσης, καταγραφή μηνυμάτων • Fax,μετάδοση δεδομένων • Πληροφορίεςδιαδρομών Καθ. κ.Τόμπρας Επιμέλεια Μανδράκης Χ. ΡΗ-2010

27. 3. Χαρακτηριστικά περιβάλλοντος επικοινωνιών κινητών 2. Εξέλιξη των συστημάτων των επικοινωνιών κινητών 3. Χαρακτηριστικά περιβάλλοντος επικοινωνιών κινητών 1. Εισαγωγή 4. Βασικά χαρακτηριστικά της κυψελωτής δομής 5. Το «σήμερα» στις επικοινωνίες κινητών Καθ. κ.Τόμπρας Επιμέλεια Μανδράκης Χ. ΡΗ-2010

28. 3. Χαρακτηριστικά περιβάλλοντος επικοινωνιών κινητών 3.1 Υπόδειγμα συστήματος επικοινωνίας 3.3 Τύποι παραμόρφωσης στα επικοινωνιακά κανάλια 3.4 Μειώσεις ισχύος ή απώλειες δρόμου διάδοσης (propagation path loss)των σημάτων σε περιβάλλον Ε.Κ. 3.2 Κανάλι επικοινωνίας 3.5 Πολυδιόδευση στις Ε.Κ. 3.6 Η αρχή της Αντιστρεψιμότητας στις Ε.Κ. (reciprocity principle) 3.7 Περιγραφή του σήματος στο χρόνο και στο χώρο Καθ. κ.Τόμπρας Επιμέλεια Μανδράκης Χ. ΡΗ-2010

29. 3. Χαρακτηριστικά περιβάλλοντος επικοινωνιών κινητών πομπός Κανάλι επικοινωνίας δέκτης Είσοδος x(t) Συνάρτηση μεταφοράς Hc(f) Έξοδος y(t) θόρυβος 3.1 Υπόδειγμα συστήματος επικοινωνίας y(t) = k x(t-td) Έστω ότι έχουμε μετάδοση χωρίς παραμόρφωση: Όπου: • td είναι η χρονική καθυστέρηση (συνάρτηση της f) • k είναι ο συντελεστής εξασθένισης, δηλ. το μέτρο της Hc(f) Καθ. κ.Τόμπρας Επιμέλεια Μανδράκης Χ. ΡΗ-2010

30. 3. Χαρακτηριστικά περιβάλλοντος επικοινωνιών κινητών Κανάλι επικοινωνίας είναι το φυσικό μέσο σύζευξης πομπού-δέκτη Κανάλι επικοινωνίας είναι εκείνο το τμήμα του επικοινωνιακού συστήματος, που δεν μπορούμε ή δε θέλουμε να μεταβάλουμε (Prof. Fano) Τί αποκαλούμε «Κανάλι επικοινωνίας» ; 3.2 Κανάλι επικοινωνίας Κανάλι επικοινωνίας είναι εκείνο το τμήμα του επικοινωνιακού συστήματος, που βρίσκεται μεταξύ της εισόδου της κεραίας εκπομπής και της εξόδου της κεραίας λήψης Καθ. κ.Τόμπρας Επιμέλεια Μανδράκης Χ. ΡΗ-2010

31. 3. Χαρακτηριστικά περιβάλλοντος επικοινωνιών κινητών Με ισοστάθμιση των χαρακτηριστικών καναλιών Πώς μπορούμε να βελτιώσουμε το «Κανάλι επικοινωνίας» ; 3.2 Κανάλι επικοινωνίας Με τεχνικές διαφοροποιημένης εκπομπής – λήψης (diversity techniques) Καθ. κ.Τόμπρας Επιμέλεια Μανδράκης Χ. ΡΗ-2010

32. 3. Χαρακτηριστικά περιβάλλοντος επικοινωνιών κινητών • Γραμμική • Παραμόρφωση πλάτους Απώλειες ισχύος του λαμβανόμενου σήματος στο δέκτη • Παραμόρφωση φάσης 3.3 Τύποι παραμόρφωσης στα επικοινωνιακά κανάλια Από μόνες τους είναι μικρής σημασίας • Μη Γραμμική • Αρμονική παραμόρφωση • Παραμόρφωση από ενδοδιαμόρφωση (cross-talk) Καθ. κ.Τόμπρας Επιμέλεια Μανδράκης Χ. ΡΗ-2010

33. 3. Χαρακτηριστικά περιβάλλοντος επικοινωνιών κινητών • Απώλειες ατμοσφαιρικής διάδοσης • Ισχύει για όλες τις μορφές ασύρματης επικοινωνίας • Απώλειες επίγειας διάδοσης • Ανάγλυφο της περιοχής διάδοσης 3.4 Μειώσεις ισχύος ή απώλειες δρόμου διάδοσης (propagation path loss)των σημάτων σε περιβάλλον Ε.Κ. • Χαμηλό ύψος κεραίας κινητού • Μικρό μήκος κύματος σε σχέση με τις διαστάσεις του περίγυρου (διαφορετική ταχύτητα προς διάφορες κατευθύνσεις) • Απώλειες λόγω κίνησης • Απώλειες λόγω περίγυρου (κίνηση ή στάση σε περιοχές με διάφορους τύπους σκεδαστών, άλλα κινητά, κλπ.) Καθ. κ.Τόμπρας Επιμέλεια Μανδράκης Χ. ΡΗ-2010

34. 3. Χαρακτηριστικά περιβάλλοντος επικοινωνιών κινητών Ποιό είναι το αποτέλεσμα των απωλειών επίγειας διάδοσης; Η εμφάνιση διαλείψεων ή έντονων αποσβέσεων(fading)στο λαμβανόμενο σήμα 3.4 Μειώσεις ισχύος ή απώλειες δρόμου διάδοσης (propagation path loss)των σημάτων σε περιβάλλον Ε.Κ. Καθ. κ.Τόμπρας Επιμέλεια Μανδράκης Χ. ΡΗ-2010

35. Η μορφολογία του εδάφους σε συνδυασμό με τις ανθρώπινες κατασκευές καθορίζουν τις συνολικές απώλειες δρόμου διάδοσης (propagation path loss) • Το λαμβανόμενο σήμα είναι αποτέλεσμα υπέρθεσης πολλών κυμάτων, τα οποία ακολουθούν διαφορετικές διαδρομές μέχρι το δέκτη, φαινόμενο που είναι γνωστό ως πολυδιόδευση σήματος(multipath propagation) 3. Χαρακτηριστικά περιβάλλοντος επικοινωνιών κινητών Συμπεράσματα: 3.4 Μειώσεις ισχύος ή απώλειες δρόμου διάδοσης (propagation path loss)των σημάτων σε περιβάλλον Ε.Κ. Καθ. κ.Τόμπρας Επιμέλεια Μανδράκης Χ. ΡΗ-2010

36. Multipath fading region 100 wavelengths Σταθμός βάσης Antenna Έως 24 Km medium 100 λ 3. Χαρακτηριστικά περιβάλλοντος επικοινωνιών κινητών Radio path Propagation loss 3.5 Πολυδιόδευση στις Ε.Κ. Απώλειες ισχύος σημάτων στις επικοινωνίες κινητών Καθ. κ.Τόμπρας Επιμέλεια Μανδράκης Χ. ΡΗ-2010

37. Διασπορά καθυστέρησης Δ (delay spread) 3. Χαρακτηριστικά περιβάλλοντος επικοινωνιών κινητών • Οφείλεται στο διαφορετικό χρονικό διάστημα που απαιτείται για την άφιξη στο δέκτη κάθε μιας από τις πολλές συνιστώσες του σήματος • Η διαφορά μεταξύ των ακραίων τιμών του χρόνου άφιξης αυτών των συνιστωσών ορίζουν τη διασπορά χρονικής καθυστέρησης Δ 3.5.1 Συνέπειες της πολυδιόδευσης • Είναι ένα μέγεθος με το οποίο χαρακτηρίζεται η περιοχή διάδοσης των σημάτων Καθ. κ.Τόμπρας Επιμέλεια Μανδράκης Χ. ΡΗ-2010

38. Σύμφωνο εύρος ζώνης Bc(coherence bandwidth) 1 • Τυπικός μαθηματικός προσδιορισμός: Bc= 8Δ 3. Χαρακτηριστικά περιβάλλοντος επικοινωνιών κινητών • Η ύπαρξη του Δ κάνει δύο σήματα κοντινής συχνότητας να συσχετίζονται • Ορίζεται ως το εύρος ζώνης συχνοτήτων, εντός του οποίου τα πλάτη ή οι φάσεις των διαδιδόμενων σημάτων παρουσιάζουν υψηλό βαθμό συσχέτισης • Το είδος αυτής της συχέτισης προσδιορίζεται υποκειμενικά 3.5.1 Συνέπειες της πολυδιόδευσης • Το σύμφωνο εύρος ζώνης για μήκη διαδρομής από 2 έως 4 Km κυμαίνεται μεταξύ 100 KHz – 1 MHz και μεταβάλλεται αντιστρόφως ανάλογα προς τον αριθμό των διαφορετικών διαδρομών διάδοσης σήματος που εμφανίζονται σε μια περιοχή Καθ. κ.Τόμπρας Επιμέλεια Μανδράκης Χ. ΡΗ-2010

39. Σύμφωνο εύρος ζώνης Bc(coherence bandwidth) 1 Bca= • Για τα πλάτη δύο σημάτων (με διαλείψεις) ισχύει: 2 π Δ 1 Bcp= • Ενώ για τις τυχαίες φάσεις τους: 4 π Δ 3. Χαρακτηριστικά περιβάλλοντος επικοινωνιών κινητών Γενικά 3.5.1 Συνέπειες της πολυδιόδευσης Καθ. κ.Τόμπρας Επιμέλεια Μανδράκης Χ. ΡΗ-2010

40. Κατοπτρική ανάκλαση από λείες επιφάνειες διάχυτη ανάκλαση από επιφάνειες ανώμαλης υφής, η τραχύτητα της οποίας είναι συγκρίσιμη με το μήκος κύματος 3. Χαρακτηριστικά περιβάλλοντος επικοινωνιών κινητών • Πολλαπλές μορφές σκέδασης (scattering) Σε φυσικά ή τεχνητά εμπόδια με διαστάσεις της ίδιας τάξης μεγέθους με το μήκος κύματος με αποτέλεσμα τη διάχυση της ενέργειας του σήματος προς διάφορες κατευθύνσεις • ανάκλαση (reflection) 3.5.2 Διάδοση σήματος σε περιβάλλον Ε.Κ. Σε εμπόδια με διαστάσεις πολύ μαγαλύτερες από το μήκος κύματος • περίθλαση (diffraction) Δημιουργία δευτερογενών «πηγών εκπομπής» πίσω από αλλιώς αδιαπέραστα εμπόδια Καθ. κ.Τόμπρας Επιμέλεια Μανδράκης Χ. ΡΗ-2010

41. 3. Χαρακτηριστικά περιβάλλοντος επικοινωνιών κινητών 3.5.3 Μεταβολή της ισχύος σήματος στην είσοδο απομακρυνόμενου δέκτη Καθ. κ.Τόμπρας Επιμέλεια Μανδράκης Χ. ΡΗ-2010

42. 3. Χαρακτηριστικά περιβάλλοντος επικοινωνιών κινητών • Εκτός από τις γνωστές μορφές θορύβου (θερμικός, ατμοσφαιρικός, κοσμικός και ηλεκτρονικός), υπάρχει και ο θόρυβος λόγω ανθρώπινης δραστηριότητας (man-made noise), π.χ.: • Ανάφλεξη αυτοκινήτων (ignition noise) • Κυκλοφορία αυτοκινήτων (automotive traffic noise) • Γραμμές μεταφοράς ηλεκτρικής ενέργειας 3.5.4 Πρόσθετες μορφές θορύβου και εξασθένισης στις Ε.Κ. • Υπάρχουν επίσης πρόσθετοι παράγοντες εξασθένισης που σχετίζονται με: • Τον προσανατολισμό των δρόμων • Τα φυλλώματα των δέντρων • Τις σήραγγες • Τα υλικά κατασκευής και τις διαστάσεις των κτιρίων Καθ. κ.Τόμπρας Επιμέλεια Μανδράκης Χ. ΡΗ-2010

43. 3. Χαρακτηριστικά περιβάλλοντος επικοινωνιών κινητών • Ισχύει υπό προϋποθέσεις: • Η ισχύς του σήματος είναι ίδια είτε αυτό λαμβάνεται στον κινητό δέκτη, όταν εκπέμπεται από το σταθμό βάσης, είτε λαμβάνεται στο σταθμό βάσης εκπεμπόμενο από την κινητή μονάδα • Δεν ισχύει για τους αντίστοιχους λόγους σήματος-προς-θόρυβο (S/N) 3.6 Η αρχή της αντιστρεψιμότητας στις Επικοινωνίες Κινητών (reciprocity principle) • Χαμηλότερη κεραία της κινητής μονάδας • Ποικίλες μορφές θορύβου κοντά στην κινητή μονάδα Καθ. κ.Τόμπρας Επιμέλεια Μανδράκης Χ. ΡΗ-2010

44. r(t) = m(t) r0(t) r(x) = m(x) r0(x) 3. Χαρακτηριστικά περιβάλλοντος επικοινωνιών κινητών Στο χρόνο Στο χώρο m(x) : Διαλείψεις μακράς κλίμακας(Long-Term Fading).Οφείλονται στη μορφολογία του εδάφους και το δομημένο περιβάλλον ανάμεσα στο σταθμό βάσης και τον κινητό δέκτη 3.7 Περιγραφή του σήματος στο χρόνο και στο χώρο r 0(x) : Διαλείψεις μικρής κλίμακας(Short-Term Fading).Οφείλονται στο άμεσο (γειτονικό) περιβάλλον του κινητού δέκτη Καθ. κ.Τόμπρας Επιμέλεια Μανδράκης Χ. ΡΗ-2010

45. 3. Χαρακτηριστικά περιβάλλοντος επικοινωνιών κινητών 3.7.1 Τυπική μορφή σήματος σε περιβάλλον Ε.Κ. Καθ. κ.Τόμπρας Επιμέλεια Μανδράκης Χ. ΡΗ-2010

46. t 1 +T x 1 +L 1 1 m(t1) = m(x1) = r(t) dt r(x) dx 2L 2T t 1 -T x 1 -L 3. Χαρακτηριστικά περιβάλλοντος επικοινωνιών κινητών Στο χρόνο: Ο χρόνος Τ καθορίζεται από το ρυθμό εμφάνισης διαλείψεων στο r(t) (συνήθως 20 έως 40) 3.7.2 Διαλείψεις μακράς κλίμακας ή αργές μεταβολές Στο χώρο: 2L είναι η απόσταση μετακίνησης ίση προς 20 έως 40 μήκη κύματος Ακολουθεί log-normalκατανομή Καθ. κ.Τόμπρας Επιμέλεια Μανδράκης Χ. ΡΗ-2010

47. 3. Χαρακτηριστικά περιβάλλοντος επικοινωνιών κινητών • Εφόσον δεν είναι εύκολο να απομονωθεί και να μελετηθεί ξεχωριστά κάθε μία από τις διαδρομές (paths) του σήματος μέχρι το δέκτη, η μελέτη των διαλείψεων μικρής κλίμακας γίνεται στατικώς • Η περιβάλλουσα του rο(t) θα ακολουθεί: • Κατανομή Rayleighόταν όλες οι συνιστώσες θεωρούνται ότι προέρχονται από ανακλάσεις κ.λ.π. 3.7.3 Διαλείψεις μικρής κλίμακας ή γρήγορες μεταβολές • Κατανομή Riceόταν υπάρχει μία ισχυρή συνιστώσα (είτε απ’ ευθείας, είτε από ανάκλαση) και οι υπόλοιπες θεωρούνται ότι προέρχονται από ανακλάσεις κ.λ.π. Διευκρίνιση: ως συνιστώσα θεωρείται μία εκδοχή του σήματος, που ακολουθεί μία από τις πολλές διαδρομές Καθ. κ.Τόμπρας Επιμέλεια Μανδράκης Χ. ΡΗ-2010

48. 3. Χαρακτηριστικά περιβάλλοντος επικοινωνιών κινητών 3.7.3 Τυπική μορφή fading σήματος σε κινούμενη μονάδα Καθ. κ.Τόμπρας Επιμέλεια Μανδράκης Χ. ΡΗ-2010

49. 4. Βασικά χαρακτηριστικά της κυψελωτής δομής 2. Εξέλιξη των συστημάτων των επικοινωνιών κινητών 3. Χαρακτηριστικά περιβάλλοντος επικοινωνιών κινητών 1. Εισαγωγή 4. Βασικά χαρακτηριστικά της κυψελωτής δομής 5. Το «σήμερα» στις επικοινωνίες κινητών Καθ. κ.Τόμπρας Επιμέλεια Μανδράκης Χ. ΡΗ-2010

50. 4. Βασικά χαρακτηριστικά της κυψελωτής δομής 4.2 Επαναχρησιμοποίηση των διατιθέμενων καναλιών (frequency re-use) μετά από ομαδοποίηση των κυψελών 4.3 Βασικά μέρη κυψελωτού συστήματος τηλεφωνίας 4.1 Χωρισμός μιας περιοχής σε «κυψέλες» (cells) 4.4 Συνεχής ανάπτυξη με διαίρεση των κυψελών (cell splitting) π.χ. Για μικρή κίνηση αρκούν μεγάλες κυψέλες 4.5 Συνεχής αύξηση της χωρητικότητας του συστήματος Καθ. κ.Τόμπρας Επιμέλεια Μανδράκης Χ. ΡΗ-2010