Achizitia Unui Semnal GSM Utilizand Analizorul Spectral Portabil R&S FSH-3 Si Procesarea Offline...

download Achizitia Unui Semnal GSM Utilizand Analizorul Spectral Portabil R&S FSH-3 Si Procesarea Offline Utilizand MATLAB

of 12

Transcript of Achizitia Unui Semnal GSM Utilizand Analizorul Spectral Portabil R&S FSH-3 Si Procesarea Offline...

  • 7/25/2019 Achizitia Unui Semnal GSM Utilizand Analizorul Spectral Portabil R&S FSH-3 Si Procesarea Offline Utilizand MATLAB

    1/12

    UNIVERSITATEA TEHNICA din CLUJ-NAPOCA

    FACULTATEA de ELECTRONICA, TELECOMUNICATII si

    TEHNOLOGIA INFORMATIEI

    PROIECT

    Masurari in Radio Frecen!a

    Ac"i#i!ia unui se$na% GSM u!i%i#and ana%i#oru% s&ec!ra%

    &or!a'i% R(S FSH-) si &rocesarea o**%ine u!i%i#and MATLA+

    Indru$a!or Mas!erandConf.ing. Romul Copandean Silviu Ghedut, an II SICAS

    1

  • 7/25/2019 Achizitia Unui Semnal GSM Utilizand Analizorul Spectral Portabil R&S FSH-3 Si Procesarea Offline Utilizand MATLAB

    2/12

    Sco&u% &roiec!u%ui

    Proiectul consta in achizitia unui semnal GSM 9 do!nlin" utilizand analizorul spectral Rohde#Sch!artzporta$il %S' si procesarea offline a semnalului achizitionat utilizand MA()A*. Achizitia semnalului se va

    realiza dupa un scenariu presta$ilit. Analiza in MA()A* a semnalului achizitionat va presupune o analiza in' etape si are ca scop vizualizarea semnalelor de control GSM utilizate pentru realizarea unui apel.Principalele etape sunt+

    Analiza in domeniul timp

    Analiza in domeniul frecventa

    Analiza in domeniul timp#frecventa

    Ana%i#oru% s&ec!ra% Ro"de-Sc"ar!# FSH-)

    Analizorul spectral Rohde-Sch!artz %S' este un analizor spectral porta$il ro$ust si ideal pentruinvestigarea rapida, foarte precisa si cu costuri reduse a semnalelor radio. Acesta furnizeaza un numarmare de functii de masurare, de mentenanta de eploatare sau de service care sunt asociate unei statiiradio de $aza. Principalele functii de masurare sunt+ analiza spectrala, analiza scalara si vectoriala aretelei, mod receptie, nivel putere canal, nivel putere (/MA, $anda ocupata, masuratori C01, antenaizotropica, /(%, domeniu cod 'GPP, etc. Cele mai importante dintre aplicatii care pot fi realizate cuanalizorul spectral R-S %S' sunt prezentate mai 2os+

    Masura!ori de &u!ere in T.MA Analizorul spectral %S' realizeaza masuratori de putere in domeniultimp in cadrul unui slot de timp (/MA. (oate setarile necesare pentru standardele GSM si 3/G3 suntpredefinite de catre analizor pentru a se realiza aceste masuratori mult mai usor.

    Masura!ori nie% &u!ere cana% Analizorul determina nivelul de putere al unui canal radio definit prinintermediul functiei de masurare canal#putere. Masuratori pentru standardele mo$ile radio 'GPP 4/CMAsi C/MA5 sunt realizate prin setari integrate predefinite.

    Masura!ori nie% de ca$& )a masurarea intensitatii campului electric, analizorul R-S %S' tine cont despecificatiile si factorii antenei conectate. Intensitatea campului electric este afisat direct in d*u60m. Insituatia in care este selectata unitatea de masura 40m 5, densitatea fluului de putere este calculata siafisata. In plus, pierderile si castigurile dependente de frecventa pot fi corectate prin realizarea uneicali$rari. Pentru analize rapide, analizorul furnizeaza 5 limite de nivel predefinite corelate cu o monitorizareautomata a limitelor.

    Masura!ori nie% de ca$& cu an!ena i#o!ro&ica Prin utilizarea unei antene izotrope, analizorul poatedetermina directia din care provine campul electric in domeniul de frecventa ' M&z 7 ' G&z. Pentru

    masurarea rezultantei intensitatii campului electric, antena dispune de ' elemente ortogonale. Analizorulactioneaza cele ' elemente ale antenei si determina rezultanta intensitatii campului electric. Calculele tincont de factorii antenei pentru fiecare element individual al antenei cat si pentru pierderile asociate ca$luluidintre anatena si analizor.

    Masura!ori C/N Analizorul ofera masuratori C01 8Carrier01oise pentru determinarea nivelului de putere apurtatoarei in raport cu densitatea de putere al zgomotului. Analizorul R-S %S' suporta ' moduri diferitepentru masuratorile de putere ale purtatoarei. In modul C4 (:, analizorul determina nivelul de putere al

    2

  • 7/25/2019 Achizitia Unui Semnal GSM Utilizand Analizorul Spectral Portabil R&S FSH-3 Si Procesarea Offline Utilizand MATLAB

    3/12

    semnalului nemodulat. In modul (: digital, se determina nivelul de putere al unui canal de referinta 8/A*,/6*, /6*#(, /6*#&. Mai mult, analizorul suporta si standardul A(SC utilizat pentru televiziune terestradigitala cu modulatie ;6S*. In televiziunea analogica, analizorul masoara nivelul de varf de putere alsemnalelor (6 modulate in amplitudine. Analizorul %S' poate fi o$servat in %igura

  • 7/25/2019 Achizitia Unui Semnal GSM Utilizand Analizorul Spectral Portabil R&S FSH-3 Si Procesarea Offline Utilizand MATLAB

    4/12

    distri$uia Hn ansam$lu a valorilor mEsurate, pentru rate de $aleiere reduse, distri$uia valorii RMS se vaHngusta pe mEsurE ce mai multe secvene de semnal contri$uie la aceasta.

    %igura 5 7 Schema de $aza al unui analizor spectral

    Sta$ilirea ratei de $aleiere tre$uie sE ai$E Hn vedere evoluia temporalE a semnalului de interes. Pentru

    semnale intermitente 8cum sunt semnalele Hn impuls sunt necesare rate de $aleiere ridicate, care sEsurprindE modificErile rapide ale semnalului. B singurE trecere Hn canalul de interes, cu o ratE de $aleiereridicatE, poate fi insuficientE pentru o evaluare precisE. Pentru a creFte durata de analizE a eFantionului defrecvenE de interes, Hn condiiile unei rate de $aleiere ridicate, se propune utilizarea $aleierilor multiple.

    Ac"i#i!ia se$na%u%ui GSM don%in0

    Sistemul utilizat pentru achizitia semnalului GSM este format din urmatoarele componente+

    Antena $aston GSM omnidirectiva 7 castig de 5.9 de lungime .>m 8pierderi de .> d*0m

    Analizorul spectral porta$il R-S %&S#'

    )aptop /ell 7 aplicatia Matla$ 8comunicarea se realizeaza utilizand standardul RS#5'5C.

    Procesarea semnalului achizitionat poate fi utilizata de catre aplicatia soft!are proprietara %S&6ie! oferita de catre Rohde-Sch!artz.

    In aceasta situatie, se va utiliza o procesare offline. /atele achizitionate de la analizor vor fi salvate pelaptop intr#un fisier CS6, care mai apoi va fi procesat utilizand functia SP(BB) sau diferite scripturi Matla$.In %igura ' se poate o$serva sistemul de achizitie utilizat.

    4

  • 7/25/2019 Achizitia Unui Semnal GSM Utilizand Analizorul Spectral Portabil R&S FSH-3 Si Procesarea Offline Utilizand MATLAB

    5/12

    %igura ' 7 Instalarea echipamentelor utilizate pentru achizitia semnalului GSMAnalizorul spectral a fost configurat avand urmatorul set de parametrii. Acestia sunt prezentati in (a$elul 5.

    (a$el 5 7 Setari parametrii analizor spectral R-S %S'/ate,90+'J PMInstrument Model 1um$er,5'Instrument Serial 1um$er,

  • 7/25/2019 Achizitia Unui Semnal GSM Utilizand Analizorul Spectral Portabil R&S FSH-3 Si Procesarea Offline Utilizand MATLAB

    6/12

    %determinare semnal M,-,B coresunzator semnalului achizitionatsemnal/achizitionat=&1.*$%numarul de esantioane din semnalesan=length(semnal/achizitionat#$%frecventa de esantioanarefs=20*)0"$%erioada de esantionare

    -s=)4fs$%erioada de achizitie a semnaluluit=0-s(esan5)#*-s$%afisare semnal in domeniul timsu6lot(+))#$lot(t*)00a6s(semnal/achizitionat##$7la6el('-im 8ms'#$:la6el(';utere'#$%afisare semnal in domeniul tim 5 scara logaritmicasu6lot(+)+#$lot(t*)00)0*log(a6s(semnal/achizitionat###$7la6el('-im 8ms'#$:la6el('Magnitudine 8dB'#$

    1ivelul de putere 8cat si reprezentarea sa pe scara logaritmica al semnalului in domeniul timp este

    prezentat in %igura J. /urata unui slot temporal in sistemul GSM 8(S, (S us @ .> ms.(ot in %igura J se poate o$serva faptul ca durata masurata a unui slot temporal este de aceeasi valoare cucea teoretica.

    %igura J 7 1ivelul de putere al semnalului in domeniul timp si durata unui slot temporal GSM

    Pentru analiza Hn domeniul timp si in domeniul frecventa, mediul MA()A* dispune si de o aplicatiespecializata SPTOOLcare permite Hncarcarea unui semnal real sau comple si analiza acestuia utilizandmai multe tipuri de transformari. %igura > ilustreaza reprezentarea semnalului achizitionat in domeniul timpcat si determinarea duratei unui slot temporal 8alternativ.

    6

  • 7/25/2019 Achizitia Unui Semnal GSM Utilizand Analizorul Spectral Portabil R&S FSH-3 Si Procesarea Offline Utilizand MATLAB

    7/12

    %igura > 7 /urata unui slot temporal si reprezentarea semnalului in domeniul timp

    Ana%i#a 8n do$eniu% *recen!a a se$na%u%ui

    Analiza in domeniul frecventa presupune determinarea urmatoarelor caracteristici+

  • 7/25/2019 Achizitia Unui Semnal GSM Utilizand Analizorul Spectral Portabil R&S FSH-3 Si Procesarea Offline Utilizand MATLAB

    8/12

    Spectrul semnalului achizitionat pe $aza transformatei %ourier rapida este prezentata in %igura . Spectrulilustrat afiseaza magnitudinea semnalului in d*m intr#o gama de frecvente Q#%s05 7 %s05. Scala domeniuluide frecventa este liniara. Parametrii analizei %%( sunt+ 1fft@

  • 7/25/2019 Achizitia Unui Semnal GSM Utilizand Analizorul Spectral Portabil R&S FSH-3 Si Procesarea Offline Utilizand MATLAB

    9/12

    %igura 9 # Spectrul semnalului pe $aza transformatei 4elsh 8*artlett functie de dimensiunea ferestrei

    Pentru a pune in evidenta importanta dimensiunii unei ferestre *artlett, in realizarea unei analize asemnalului achizitionat pe $aza transformatei 4elsh, este necesar ca parametrul 1!ind sa fie variat.Spectrul semnalului achizitionat pentru diferite dimensiuni a ferestrei *artlett 81!ind+ ?, > M&z @ 9JJ M&z, etc. (otusi nu pot sa sta$ilesc o corelatie mai stransa intre aceste frecvente purtatoareGSM do!nlin". Solutia ar consta intr#o analiza de tip 4elch, cu o ferestra de tip &amming cu proprietatimai $une.

    Ana%i#a 8n do$eniu% !i$&-*recen!a a se$na%u%uiAnaliza in domeniul timp frecventa presupune determinarea urmatoarelor caracteristici+

  • 7/25/2019 Achizitia Unui Semnal GSM Utilizand Analizorul Spectral Portabil R&S FSH-3 Si Procesarea Offline Utilizand MATLAB

    10/12

    %igura

  • 7/25/2019 Achizitia Unui Semnal GSM Utilizand Analizorul Spectral Portabil R&S FSH-3 Si Procesarea Offline Utilizand MATLAB

    11/12

    %igura

  • 7/25/2019 Achizitia Unui Semnal GSM Utilizand Analizorul Spectral Portabil R&S FSH-3 Si Procesarea Offline Utilizand MATLAB

    12/12

    12