Curs Comunicatii Mobile

download Curs Comunicatii Mobile

of 313

Transcript of Curs Comunicatii Mobile

21 oct 2009 Curs Comunicatii Mobile 1COMUNICATII MOBILEDomeniul telecomunicatilorSisteme de comunicatiiBenzi de frecventaSemnale si forme de modulatieModulatia analogicaModulatia digitalaLinii de transmisiuniFibra OpticaAnteneMetode de multiplexare21 oct 2009 Curs Comunicatii Mobile 2Sisteme mobile terestreSisteme de comunicatii mobile celulare AMPSGSM, etc Sisteme de telefonie cordless CT2 DECTSisteme de telefonie dedicataTehnologii de interconectare radio (WIRELESS)BluetoothWiFiWiMAXZigBeeLMDS si MMDS21 oct 2009 Curs Comunicatii Mobile 3Comunicatii pe linile de distributie a energiei electriceComunicatii mobile prin satelitConvergenta tehnologiilorOct 21, 2009 Curs Comunicatii Mobile 4Sisteme si benzi de frecventaTelecomunicaii: orice emisie, transmisie sau receptie desemne,semnale,nscrisuri,imagini,sunetesauinformatiide oricenaturprinfir,underadio,opticsaualtesisteme electromagnetice. (Definitia UIT din 1907)Underadioelectrice: undeelectromagneticeacrorfrecvenesteprin convenie mai mic de 3000 Ghz, propagndu-se in spaiu, fr ghid artificial.Radiocomunicaii:telcomunicaiirealizateprinintermediulundelor radioelectrice.RegulamentulRadiocomunicatiiloralU.I.T.,inart.8stabilesteatribuireaunor benzisisubenzidefrecvenpentruanumitetipuridetransmisii-denumite servicii.Sistemdecomunicatie=complexdeechipamente,legateintreeleprin functiunispecifice,realizatecuscopuldeastabiliiunanumittipdelegaturide comunicatie. Criterii de grupare: natura informatiei - mesaj mediul de transmisiuneOct 21, 2009 Curs Comunicatii Mobile 5 Dupa natura informatiei vorbiretelefonie teleconferinradiodifuziunemuzic radiodifuziunetextetelegrafieteleximagini fixe facsimil (fax) videotextimagini mobile televiziunedate teleinformatictelecomandDupa mediul de transmisiune Sisteme ghidate (pe fir, cu conductorpereche de fire rasucite (UTP)pereche de fire rasucite, ecranate (STP) Cablu coaxial Ghid de unda Fibra optica Sisteme cu radiatie in spatiul liber Infrarosii Radio Microunde Oct 21, 2009 Curs Comunicatii Mobile 6Spectrul ElectromagneticSOUNDLIGHT RADIO HARMFUL RADIATIONVHF = VERY HIGH FREQUENCYUHF = ULTRA HIGH FREQUENCYSHF = SUPER HIGH FREQUENCY EHF = EXTRA HIGH FREQUENCY4G CELLULAR56-100 GHz3G CELLULAR1.5-5.2 GHz1G, 2G CELLULAR0.4-1.5GHzUWB3.1-10.6 GHzOct 21, 2009 Curs Comunicatii Mobile 7Serviciul fix serviciul de radiocomunicaii ntre puncte fixe determinate Serviciulmobil-serviciulderadiocomunicaiintrestaiimobileistaii terestre sau ntre staii mobile. Serviciul de radiodifuziune . Serviciul de amatorSimilarsedefinesciserviciile:ISM(Industrial,Scientific,Medical),cele realizateprinsatelit,pentruradionavigaiemaritimiaeronautic,meteorologie cercetri spaiale, radioreperaj, radiolocaie, frecvene etalon, radioastronomie, etc. Gestionareaspectrului mprtireasapebenzidefrecveniasignarealor pentruunanumittipdeserviciuderadiocomunicatiisefacedectreoseriede organisme internaionale i naionale:UIT(subegidaONU)elaboreaziregulilederadiocomunicaie (Regulamentul Radiocomunicaiilor ) ERC din cadrul CEPT(organism european) MCTI NRCTIIGCTI (organism national) Globul pmntesc este divizat n 3 regiuni geografice de atribuire a benzilor de frecvene. Romnia face parte din regiunea 1.Unei benzi sau subbenzi de frecven i se pot atribui unul sau mai multe tipuri de servicii.Acesteapotsaibstatutde:serviciuprimar,serviciupermissauserviciu secundar Oct 21, 2009 Curs Comunicatii Mobile 8 Oct 21, 2009 Curs Comunicatii Mobile 9MOBILEFIXEDMARITIME MOBILEBROADCASTAERORADIOLOCATIONOct 21, 2009 Curs Comunicatii Mobile 10Clasificarea sistemelor de comunicatie dupa destinatia lor: Sisteme de investigare sisteme radar sisteme pentru dirijarea navigatiei aeriene sisteme de teledetectie Sisteme de radiodifuziune radiodifuziune terestra radiodifuziune satelitara radiodifuziune de apel general Sisteme de legaturi punct la punct sisteme de telefonice sisteme radiotelefonice (celulare, necelulare, dedicate) sisteme de apel selectiv sisteme de radiorelee sisteme de legaturi satelitare punct la punct sisteme de radiotelefonie aeriana sisteme de radiotelefonie maritimaOct 21, 2009 Curs Comunicatii Mobile 11Sisteme de comunicatii retele complexe de comunicatii reguli si standarde specifice retele fixe retea telefonica publica comutata PSTN (Public Switched Telephone Network) retea locala de date LAN (Local Area Network) internet (MAN, WAN) retele digitale cu servicii integrate (ISDN) retele mobile cel putin unul din terminale este mobil comunicatii personale (PCN)RETEAUA DE TELECOMUNICATII GLOBALEDupa modul de realizare a legaturii intre participanti: sisteme unilaterale ( doar unul din participanti este activ) sisteme bilateraleOct 21, 2009 Curs Comunicatii Mobile 12Canalul de transmisiuneMesajProcedeu de prelucrare i transpunereProcedeu invers de prelucrare i transpunereMesajEmisieReceptieMediu de propagareSistem ideal de telecomunicaii Sistem ideal este sistemul n care mesajul la recepie este identic cu mesajul emis Oct 21, 2009 Curs Comunicatii Mobile 13Sisteme reale mesajul de la emisie este diferit de cel de la recepie.Cauze care conduc la aceast diferen sunt:- distorsiuni liniare i neliniare- se adaug zgomotul propriu al echipamentului- se adaug perturbaii din mediul de transmisiune.Procedeuldeprelucrareitranspunereamesajuluipoart denumirea de modulaie.Prin modulaie se realizeaz urmtoarele:- se faciliteaz transmisia prin mediul dat- se realizeaz transmisia multipl- se mrete stabilitatea la perturbaii.Oct 21, 2009 Curs Comunicatii Mobile 14 purttoare sinusoidalmodulaie de amplitudine liniarmodulaiedefrecven unghiularsau exponenialmodulaiedefaz unghiular sau exponenial purttoare pulsatorien amplitudinen duratn poziien frecven. Fundamental pentru procesul de modulaie este existena undei purttoare (purttoarea) Oct 21, 2009 Curs Comunicatii Mobile 15Mesajmi(t)Prelucrare Mesaj RFModulatorRFDemodulatorMesajmo(t)Prelucrare semnal demodulatSistem real de radioemisiune Moduri de efectuare a unei transmisiuni:sistem unilateral (simplex)bilateral-duplex-semiduplexmultilateraldifuziuneOct 21, 2009 Curs Comunicatii Mobile 16Reprezentarea in domeniul timpPurtatoarea c(t)Mesajm(t)AnalogDigitalOct 21, 2009 Curs Comunicatii Mobile 17 123 Frecventa 0 4 Ba nd a d e baz aReprezentarea in domeniul frecventa a mesajuluiDomeniul de frecventa al mesajului = banda de bazaTransmisiuni in banda de baza: telefonia n reeaua local; transmisie sunet studiou-emitor, semnalul video de la camer la sistemele de procesare (prelucrare); date transmise direct sub form de semnale codate (LAN)Canalul de transmisiune poate fi reprezentat printr-un FTJccProcedeul de transpunere a semnalului ntr-o band de frecvene, alta dect banda de baz modulaiePurttoarea parametrii ce pot fi modificai de catre mesaj ( Ac , c , 0 )Lrgimea de band necesara canaluluiCanalul de transmisiune poate fi reprezentat printr-un FTB) 2 cos( ) (0 + t f A t cc c0 i + t f tc 2 ) (Oct 21, 2009 Curs Comunicatii Mobile 18Modulatia liniara ( AM, DSB, SSB, VSB, ASK )xBPFm(t)c(t)m(t) c(t)+c(t)- m(t)m(t)] -[c(t)+-[c(t)- m(t)]FTBModulator de produs) 2 cos( ) () ( ) ( ) (0 + c cf t m At m t c t fFrequencyfm -fmFrequencyfcPassband Bandwidthfm -fmfc+fmfc-fmFrequencyBasebandBandwidthfcPassband BandwidthBasebandSpectrumPassbandSpectrumUpper Sideband Lower Sidebandfm -fmfc+fmfc-fmAMASKOct 21, 2009 Curs Comunicatii Mobile 19Modulatia unghiulara (PM, PSK, FM, FSK) d tti0) ( ) (ififrecventa instantanee modulatie exponentiala) ( 2 cos( ) ( t) + t f A t cc c)) ( ( ) (Re Re ) (0t j t je e t cc i + PM) ( ) ( t m k tp Oct 21, 2009 Curs Comunicatii Mobile 20Modulatie in faza cu semnal analogicModulatie in faza cu semnal digital binarVariatia fazei in cazul semnalului modulator binar:0 180(sau 0)1+180BPSKFM) ( ) ( t m k f t ff c i+ + tf cdt t m k f t s ) ) ( 2 2 cos( ) ( mcD Trei frecvene asociate semnalului MF: c frecvena purttoarei; msura n care frecvena instantanee se ndeprteaz de c cnd m(t) variaz ntre 1;mM frecvena modulatoare (maxim) care aratct de rapid variaz frecvena ntre 1 Spectrul este infinit i simetric fa de purttoare (functii Bessel de speta I)Parametrii: indicele de modulaie; raportul deviaiei de frecvenOct 21, 2009 Curs Comunicatii Mobile 21FMfaza semnalului modulat, depinde liniar de integrala semnalului modulator PhMfrecvena instantanee depinde liniar de derivata semnalului modulatorSemnal modulat digital FSK ( BFSK)) 2 cos( ) ( 0) 2 cos( ) ( 12 21 1t f A t st f A t scc ) ) ( 2 cos( ) ( 0) ) ( 2 cos( ) ( 121t f f A t st f f A t sc cc c+ f f f f f fc h c l + Modulator FSK) 2 cos( ) 2 cos(l l l h h h BFSKt f A t f A s + + + Oct 21, 2009 Curs Comunicatii Mobile 22Trecere la semnal bipolar ' '21212121l l h hA A A A + + ) 2 cos( ) 2 cos( ) 2 cos( ) 2 cos(l l l h h h l l h h BFSKt f A t f A t f t f s + + + + + + + PURTATOARESin x / xMesajul binar m(t) = 2f = 2fc= 4Semnalul modulats(t)Oct 21, 2009 Curs Comunicatii Mobile 23Spectrul semnalului BFSK1 FM de banda larga = 1 f = f m Sunde FSKMSK Minimum Shift Keying(Continuous Phase FSK) caz special de FSK = 0.5 Medii de transmisiuneOct 21, 2009 Curs Comunicatii Mobile 25Mediu de transmisiune mediu sau suportul prin care are loc transportul informatiei, transpusa sub forma undelor electromagnetice Categorii:Medii de transmisiune in care are loc o deplasare ghidata a undelor elmg. Linii de transmisiuneLinii din fire torsadate, neecranteLinii din fire torsadate, ecranateCablu coaxialGhiduri de undaStripline & microstripFibra OpticaMedii de transmisiune in care are loc o propagare neghidata a undelor elmg.Transmisia se realizeaza cu ajutorul antenelor de emisie si de receptie:Antene directionaleAntene omnidirectionaleOct 21, 2009 Curs Comunicatii Mobile 26ComparatieMediu neghidat Energia semnalului se propaga in spatiu, cu directionalitate limitata. Sunt posibile interferente deci este necesara reglementarea spectrului Largime de banda limitata Infrastructura simpla: antene si tranceivere Atenuarea depinde de distanta logaritmic: (db)=nlog d n =2 in spatiu liber Nu exista conectare fizica intre cele doua terminale Utilizatorul poate fi mobilMediu ghidat Energia semnalului continuta si ghidata prin mediu Spectrul poate fi reutilizat in medii (linii) separate Largime de banda foarte mare Infrastructura complexa: canale de cablu, stalpi, traversari, etc. Atenuarea depinde de distanta exponential: =10-kd k dB/metru, Capacitatea de transmisie depinde de distanta si daca se face punct - punct sau multipunctOct 21, 2009 Curs Comunicatii Mobile 27Linii de transmisiuneVIIE+-+-+-+-V + VI + II + IVIHIHV + VI + I I +IAnsamblu de doua conductoare, separate de dielectricFenomen de propagare a campului electromagnetic cu viteza finitaValorile tensiunii si curentului variaza de la un punct la altul.Fenomenul de propagare poate fi neglijat doar daca dimensiunile circuitului 0|E2| ~ |E1| Oct 21, 2009 Curs Comunicatii Mobile 57Antene pentru comunicatii mobileOct 21, 2009 Curs Comunicatii Mobile 58Sectiune prin antena PatchPatchPlan de masa SubstratAntena microstrip PatchrL049 , 0 Linie de transmisiune microstripAntenele Patch avantaje privind pret de cost, usor de realizat, integrate cu circuiteleelectronice pe placile de circuit imprimatOct 21, 2009 Curs Comunicatii Mobile 59C U S H C R A F T C O R P O R A T I O N4 8 P e r i m e t e r R o a d , M a n c h e s t e r , N H 0 1 3 0 30- 5- 1 0- 1 5- 2 0C U S H C R A F T C O R P O R A T I O N4 8 P e r i m e t e r R o a d , M a n c h e s t e r , N H 0 1 3 0 30- 5- 1 0- 1 5- 2 0Caracteristicile de radiatie ale antenei microstrip PATCHPLAN-E PLAN- HOct 21, 2009 Curs Comunicatii Mobile 60 Sirurile de antene sunt formate din mai multe antene (elemente), de obicei identice care contribuie la sinteza unei caracteristici de radiatie, ce nu poate fi obtinuta cu o singura antena.Siruri de antene Sirurile de antene pot realiza: Adaptarea caracteristicii de radiatie pentru acoperirea unei anumite zone de interes Schimbarea caracteristicii de radiatie electronic (baleiere electronica) prin controlul fazei si amplitudinii semnalului furnizat fiecarui element Sa se adapteze conditilor schimbatoare la care este supus semnalul Cresterea capacitatii de comunicatie prin o utilizare mai buna a resurselor radio si micsorarea interferentelor Dezavantaje: Complexitate mare si costuri ridicate Cercetari privind aplicatii militare, spatiale, etc Antene inteligente ( Smart), antene pentru procesarea semnalului, antene de urmarire, siruri fazate, etc. Oct 21, 2009 Curs Comunicatii Mobile 61Antene Adaptive = anteneSmart (Inteligente) Sirdeanteneinconfiguratieliniara, circulara sau planara Amplitudinea si faza excitatiei fiecarei antene sunt controlate electronic (definite software) Algoritmul de determinare a ponderii utilizeaza informatii masurate sau/si stabilite apriorii pentru a adaptarea la conditii schimbatoare Circuitele de ponderare si insumare pot functiona in RF sau FIw1wNAlgoritm de determinare a ponderii1NAntene Adaptive Utilizare selectarea semnalelor de la sursele dorite si suprimarea semnalelor de la surse nedorite Caracteristica de radiatie se adapteaza/urmareste sursa Ajustare anularea interferentelor si maximizare a raportului semnal / interferenta Capabile sa receptioneze si sa combine constructiv semnale multicaiOct 21, 2009 Curs Comunicatii Mobile 62ParabolaParabolaStatie uplinkStatie downlinkTranspondersatelit35.800kmLegatura radioStabilirea legaturii radio doi factori: antenele si propagareaPropagarea doua mari categorii:Cu vedere directa Line of Sight LOSFara vedre directa Non (Near) Line of Sight NLOS Exemplu de legatura de tip LOS comunicatii prin satelitAntene parabolice televiune digitala, Wi-fi, WLANOct 21, 2009 Curs Comunicatii Mobile 63PropagareaPropagarea radio termenul care defineste modul in care undele radio se comporta cand sunt transmise, (propagate), dintr-un punct de pe Glob (spatiu) la un alt punct (din spatiu).Atenuarea undelor radio in spatiu liber, intensitatea campului undelor EM scade proportional cu 1/ r2 (r distanta la sursa de radiatie)Modul de propagare diferit functie de frecventa transmisaUnde directe (LOS), unde de suprafata, reflectate ( ionosfera, aurora boreala, meteoriti, avioane, obiecte), difractie si imprastiere (troposfera, obiecte), absorbtii (vapori de apa)Model de propagare RF formulare matematic - empirica pentru a realiza caracterizarea propagarii undelor radio functie de frecventa si de alte conditii Scopul modelului de propagare predictia pierderilor de semnal intre cele doua puncte considerate (path loss) si a ariei de acoperire a emitatoruluiOct 21, 2009 Curs Comunicatii Mobile 64Numar foarte mare de modele de propagare o prima impartire:Modele pentru aplicatii de interior (in cladiri) spatii inchise model ITUModele pentru aplicatii exterioare spatii deschise modele de propagare cu unde de suprafata modele de propagare cu unde din atmosfera modele de propagare cu considerarea atenuarilor mediului incojurator modele de atenuare la ploaie modele de propagare punct la punct modele functie de natura terenuluio model Eglio model Longley Riceo model ITU modele pentru orase modele Hata model Young model Okamura model Cost 231COMUNICATII MOBILEOct 21, 2009 Curs Comunicatii Mobile 65 Banda radioFrecventaCalea de propagareVLFVery Low Frequency3 30 kHz100 10 km Ghidate intre pamant si ionosferaLFLow Frequency30 300 kHz10 1 km Ghidate intre pamant si ionosfera Unde de suprafata (urmaresc curbura globului)MFMedium Frequency300 3000 kHz1000 100m Unde de suprafata Refractie ionosferica pe stratul E noaptea (stratul D de absorbtie dispare)HFHigh Frequency (Unde scurte)3 30 MHz100 10 m Refractie ionosferica pe stratul E Refractie ionosferica pe stratul FVHFVery High Frequency30 300 MHz10 1 mVizibilitate directa (Line-of-sight)UHFUltra High Frequency300 3000 MHz100 10 cmVizibilitate directa (Line-of-sight)SHFSuper High Frequency3 30 GHz10 1 cmVizibilitate directa (Line-of-sight)EHFExtremely High Frequency30 300 GHz10 1 mmVizibilitate directa (Line-of-sight)Limitata de absorbtieMODULATIA DIGITALAOct 21, 2009 Curs Comunicatii Mobile 67CONCEPTII DE BAZAModulatia digitala definitoriu:Semanlul modulator sir de simboluri conversie analog - digitala# Mesaj analogic Semnal digital [k]EsantionareCuantizare uniforma neuniformaCodareSemnal digital sir de biti (valoare 0 sau 1)M numarul nivelelor de cuantizare (sau biti/simbol)Simbol bit sau grup de biti (asociat unui nivel de cuantizare)Codare transcrierea numerelor in expresii logice cuvinte de codOct 21, 2009 Curs Comunicatii Mobile 68Reprezentarea procesului de esantionare.Oct 21, 2009 Curs Comunicatii Mobile 69Prelucrea digitala a semnalului. Filtre Antialias.Oct 21, 2009 Curs Comunicatii Mobile 70Conditia Nyquist pentru esantionareCare este valoarea minima a frecventei de esantionare 1/ w pentru a nu avea suprapunerea spectrelor?Oct 21, 2009 Curs Comunicatii Mobile 71Procesul de cuantizare a semnalului esantionat.Oct 21, 2009 Curs Comunicatii Mobile 72Codarea Codarea notiunea se poate referi la modul in care are loc conversia datelor analogice in semnale digitale (ex. ADC, PCM) Codarea la sursa modul in care datele analogice digitizate pot fi comprimate la viteze de transmisie date mai mici fara a pierde din informatie (ex. voce, video, fax, grafica) Codarea de canal modul in care este transformat semnalul pentru a fi mai putin afectat de perturbatiile din canalul de transmisiune Codarea formei de unda transforma forma de unda a semnalului in una mai bine adaptata erorilor de propagare din canalul de transmisiune ( diferite scheme de modulatie, modulatii cu M-stari, spectru imprastiat) Codarea secventiala (denumita codarea erorii sau FEC) transforma secventa de biti de date intruna mai putin expusa la erori prin inserarea unor biti redundanti (ex. codarea de bloc si codarea convolutionala)Oct 21, 2009 Curs Comunicatii Mobile 73Modulatia (codare) - DeltaModulatie diferentiala se cuantizeaza diferenta dintre valoarea actuala si cea prezisase inlatura erori de fazaModulatia - Delta cuantizare cu un singur bit pentru semnalul diferenta.frecventa de esantionare > frecventa NyquistPCM Pulse Code Modulation codarea semnalelor cuantizate in cuvinte digitaleOct 21, 2009 Curs Comunicatii Mobile 74Oct 21, 2009 Curs Comunicatii Mobile 75Modulatia Sigma Delta ()Cuantizeaza suma diferentelor anterioareAlte variante: adaptiva; cu panta variabilacu panta continuu variabilaOct 21, 2009 Curs Comunicatii Mobile 76Parametrii principaliqRi = 1/Tb (biti/s) bit rate (viteza de bit = debit) defineste viteza de transfer a informatiei. q Rs = 1/T baud (or signalling) rate defineste viteza ( debit) de simbol = numar de simboluri pe secunda. Simbolul = n bits, poate avea M stari M = 2n Semnalizare tip M-ary (stari) Viteza maxima in canalul de baza Capacitatea canalului fb = 2 W log2M bits/s in care W = largimea de banda a semnalului in banda de bazaqBER Bit Error Rate = raportul dintre numarul de biti eronati si numarul total de biti receptionatiqEficacitatea de putere energia per bit a semnalului Eb / N0densitatea de putere a zgomotului Gaussian, astfel ca BER sa aiba valoarea dataqEficacitaea largimii de banda raportul dintre viteza de transmitere a informatiei - R (biti/s) si W largimea de banda necesara a canalului (Hz)M R RS i 2log Oct 21, 2009 Curs Comunicatii Mobile 77Definitii pentru W largimea de banda:a) largimea de banda la 1/2 putere b) largimea de banda echivalenta de zgomotc) largimea de banda nul-la-nuld) largimea de banda continando fractiune din putere (de ex. 90%)e) largimea de banda definita de nivelul densitatii spectrale de puteref) largimea de banda absoluta(a)(b)(c)(d)(e)50dBDensitatea spectrala de putereLargime de banda Nyquist 5 , 0 ccff fOct 21, 2009 Curs Comunicatii Mobile 78ISI Interferenta intersimbol123456AmplSimboltAmplSimboltInterferenta Simbol 3 de la 1 si 2Interferenta Simbol 4 de la 2 si 3AmplSimboltSecventa 101101Semnalul la intrarea canalului Semnalul la iesirea canaluluiComparatie intre semnalul la intrarea canalului si cel de la iesire, obtinut dupa operatia de sincronizare de la receptie.ISI procesul de deformare si imprastiere a semnalului astfel ca acesta este susceptibil de crestere a erorilorOct 21, 2009 Curs Comunicatii Mobile 79Prelucrarea spectralaInputOutputSistem LinearFiltru Nyquist (trece jos ideal)Raspunsul in domeniul timp al FTJ idealT 21T 21 ) ( f HTW21) / sinc( ) ( T t t h Oct 21, 2009 Curs Comunicatii Mobile 80Transformata Fourier functia sincCCT fT fj H/) / sin() ( Teorema reciprocitatii semnal de esantionare de tip sincf1/TsH(f)Dezavantaje: Dificil de creat (crestere/descrestere) Descrestere lenta a spectrului produce ISISolutie teoretica: semnal de tip sinc in domeniul timp dreptunghiular in domeniul frecventaLargimea de banda Nyquist W=RS /2NU ESTE FIZIC REALIZABIL -2 -1,5-1-,5 0 ,511.52TSt / TSOct 21, 2009 Curs Comunicatii Mobile 81Aproximare a acestei functii functia cosinus alungitLargimea de banda W0=W 2W sau = 1- W/ W02) / 2 ( 1) / cos(/) / sin() (SSSsT tT tT tT tt h f / RS roll off factorRaspunsul in domeniul timpRaspunsul in domeniul frecventaFiltrul divizat radacina patrata din cosinus alungit (SRRC) la emisie si la receptieAnularea simbolurilor adiacente Nuluri la multiplu de TSOct 21, 2009 Curs Comunicatii Mobile 82Modul de utilizare a filtrului cu caracteristica radacina patrata din cosinus alungitFiltrare in banda de bazaOct 21, 2009 Curs Comunicatii Mobile 83Filtrul Trece-Jos Gaussian caracteristica de tip curba Gauss in domeniul timp si in domeniul frecventa prelucrarea fluxului de simboluri NRZ la intrarea modulatorului modulatii de tip cu anvelopa constanta nu are ISI = 0, interactioneaza cu simbolurile adiacenteRaspunsul fitrului Gaussian in domeniul timp pentru BTS= 0,5) exp( ) (22t t hG ) exp( ) (2 2f f HG undeBB5887 , 022 ln B Banda la 3-db (1/2 putere)B BTs reprezentare normataOct 21, 2009 Curs Comunicatii Mobile 84Oct 21, 2009 Curs Comunicatii Mobile 85Oct 21, 2009 Curs Comunicatii Mobile 86Tipuri de modulatie digitalaReprezentare:coordonate carteziene ( amplitudine, frecventa, faza, timp)coordonate polare ( vector amplitudine, faza) Dupa parametru care se modifica: ASK, PSK, FSK, Hibride (doi sau toti parametrii)Oct 21, 2009 Curs Comunicatii Mobile 87

Doua mari categorii: metode de modulatie cu anvelopa constanta metode de modulatie cu anvelopa neconstantaAlte criterii: liniara/neliniara; fara memorie/ cu memorie. Se formeaza clase:Liniare, fara memorie (PAM, PSK, FSK, QAM)Neliniare, cu memorie (MSK, CPFSK )Liniare, cu memorie (codare diferentiala, convolutionala)Conversia de la coordonate polare la rectangulare.Modulatie IQ metode de procesare ale semnalului. S(t)Oct 21, 2009 Curs Comunicatii Mobile 88= reprezentarea grafica a anvelopei complexe a fiecarei stari de simbol posibile: axa-x I - reprezinta componenta in faza a anvelopei complexe;axa-y Q - componenta in cuadratura a anvelopei complexe; distanta dintre semnalele reprezentate in diagrama constelatiei ne releveaza cat de diferite sunt undele modulate si cat de usor este pentru receptor sa diferentieze intre ele. Reprezentarea Constelatiei digitalePlanul I,Q semnal elementar punct Ck = Ak+jBkModulatii binare BASK, BPSK, BFSKModulatii cu M-stari (nivele) marirea eficientei spectrale Oct 21, 2009 Curs Comunicatii Mobile 89Distanta din origine la un punct proportionala cu radacina patrata a energiei necesare pentru transmiterea simboluluiOct 21, 2009 Curs Comunicatii Mobile 90Modulatii binareModulatii binare de tip OOK (On Off Keying)ASKPSKFSKOct 21, 2009 Curs Comunicatii Mobile 91Modulatii liniare Modulatia ASKM=2M=4M=8IQ nM 2 0) 1 2 ( a M i Ai+ unde i=1, 2,MConstelatiile digitale pentru modulatia de tip ASK cu M-stari (MASK)Tehnica putin eficientaAfectata de modificari de amplitudineUtilizata in modulatia pe FOOct 21, 2009 Curs Comunicatii Mobile 92Modulatia PSKQQQIIIBPSK M=2 k= 0 sau M > 2k = 0, 1, , M-1 MkMk 2+ M = 4 modulatia QPSKOct 21, 2009 Curs Comunicatii Mobile 93Modulatia QPSKQI00110110Se transmit 2 bit/simbol RS = Ri / 2Datele de intrare doua componente ortogonaleI(t) biti pari si Q(t) biti impariQ saltul intre stari = 90 quadraturaO componenta schimba semnul salt 90 Ambele componente schimba semnul salt 180 Filtrare: filtru (radacina patrata) cosinus alungit FRPCAApar situatii de variatie mare a amplitudinii purtatoarei, cu treceri prin zeroDezavantaj refacerea purtatoarei si tactul de sincronizareUtilizare satelit, CDMA, DVB S, cablu, LMDS, TETRAOct 21, 2009 Curs Comunicatii Mobile 94Modulatia OQPSK (OffsetQPSK)QI00110110Se evita trecerile prin zeroSe decaleaza fluxul de date Q(t)cu Tb = TS/ 2 fata de fluxul I(t)Saltul de faza admis este de / 4 Variatia maxima de amplitudine: 3dBDiagrama tip ochi (Eye diagram) datele sunt aplicate repetitiv, la intrarea verticala a unui osciloscop sincronizat pe orizontala cu frecventa de simbol.Oct 21, 2009 Curs Comunicatii Mobile 958PSK Simbol de 3 biti stari: 0; / 4; / 2 ; 3 /4 ; RS=Ri / 3 utilizare EDGE (Enhanced Data rates for Global Evolution).16 PSK8 PSKModulatii MPSKOct 21, 2009 Curs Comunicatii Mobile 96Differential QPSK (DQPSK)Informatia este furnizata de tranzitia intre stari si nu de valoarea absoluta ( diferenta intre valorile absolute ale fazei intre simboluri consecutive)) ( ) 1 ( ) ( i i ik + + kMik2) ( unde:)' MM k , 0 ; 1 ,.... 0Constelatia modulatiei /4-DQPSKFunctii de starea anterioaraOct 21, 2009 Curs Comunicatii Mobile 97M=4; = /4;8 trepte ale fazei:)')' + ;46;44;42; 0 ) 2 ( ;47;45;43;41) 1 2 ( i iModulatia /4-DQPSKDoua constelatii QPSK, una defazata cu /4Conditie: tranzitile pot sa aiba loc doar catre puncte ce apartin celeilate reteleVariatii permise: / 4; 3 /4 Variatii interzise: / 2 ; Functie de variatia relativa a fazei k , avem simbolurile:00 45;01 135;10 -45;11 -135; Modulatia PSK cu variatia cea mai mica a amplitudunii semnalului.Aplicatii: PDC, IS 136, PHS, Bluetooth, WLANOct 21, 2009 Curs Comunicatii Mobile 98Modulatii neliniareModulatia MFSKCategoria sistemelor de modulatie neliniaref diferenta dintrefrecventele instantanee corespunzand la transmiterea a doua simboluri adiacente ; ak un simbol apartinand multimii: { t1, t3, t(M-1) }.Faza are o variatie liniara: (t) .f .ak.(t kT )+kunde k ct.kaff t f2) (0+

,_

,_

+ kaff t m22 cos ) (0frecventa instantanee Semnalul BFSK cu faza discontinuaFlux binar, 0 si 1 ak {-1, 1}Trecerea f1 la f2 si invers salt de fazaOct 21, 2009 Curs Comunicatii Mobile 99Impunem conditia k k 1+f Tak variatia de la o valoare a frecventei la alta se face fara saltBFSK cu faza continua CPFSKIndicele de modulatie h = = f TMFSKM=4Oct 21, 2009 Curs Comunicatii Mobile 100MSKMSK Minimum Shift Keying forma particulara a CPFSK considerata si ca forma de PSK (echivalenta dintre cele doua tipuri de modulatie)MSK Valoarea minima a variatiei frecventei pentru care se mentine ortogonaliatea intre cele doua frecvente h=0.5M = 2 forma de modulatie binaraMSK forma de OQPSK la care se inlocuieste FRPCA cu FTJ - semisinusoida) ( 2 cos(2) ( t t fTEt scbb + Semnalul MSKunde0 ) 0 ( ) (1 ) 0 ( ) (simbolThtsimbolThtbb + Simboluri succesive identice variatie mare a fazeiOct 21, 2009 Curs Comunicatii Mobile 101Conditia h=1/2 increment de / 2 in variatia fazei1 + / 2 0 - / 2 s(t) poate fi scris ca:) ( ) ( ) (2 2 1 1t s t s t s + ) 2 sin( )2sin(2) 2 cos( )2cos(2) ( t fT T(t) t fT Tt cb b2 cb b1 b b b b b bT t pentru T E s T t T pentru E s 2 0 )) ( cos( )) 0 ( cos(1 1 (t) poate lua valorile:- / 2 , 0, / 2, s1 si s2 depind doar de valorile lui (t) la t = 0 si t = TbOct 21, 2009 Curs Comunicatii Mobile 102Apar patru combinatii posibile: (0) = 0 si (Tb) = + / 2 1 (0) = si (Tb) = + / 2 0 (0) = 0 si (Tb) = - / 2 0 (0) = si (Tb) = - / 2 1Constelatia in cazul MSKSe obtine o densitate spectrala de putere cu o cadere mai rapida in afara benzii, comparativ cu QPSKOct 21, 2009 Curs Comunicatii Mobile 103GMSKImbunatatirea distributiei spectrale a puterii MSK inlocuire FTJ - semisinusoida FTJ Gaussian.Datele binare (0/1) codate -1/1 filtrare FMVarianta cea mai utilizata modulator OQPSK+ FTJ GaussianDensitatea spectrala pentru GMSK si MSKOct 21, 2009 Curs Comunicatii Mobile 1041-2 0 T 2T 2T TTime MSKGMSK,BT=0.5GMSKBT=0.3Raspunsul in domeniul timp depinde de banda normata BT scade ISI creste zona notata 1 GMSK fara suprapuneri2 GMSK cu suprapuneri 50%Decodari speciale 5 GMSK Oct 21, 2009 Curs Comunicatii Mobile 10532768 65536-70-60-50-40-30-20-1000Frequency (Hz)Power (dB)QPSKData Rate: 8192 bpsGMSK BT=0.3GMSK BT=0.516384 49152MSKOct 21, 2009 Curs Comunicatii Mobile 106QAMQAM Quadrature Amplitude Modulation forma de modulatie in amplitudine a doua purtatoare, sinusoidale, defazate cu 90 (in quadratura) Modulatie bidimensionalaSemnalul modulator analogic sau digital flux de bitiFluxul de date divizat in: I(t) biti impari aI(t)Q(t) biti pari aQ(t)) ( ) () sin( ) ( ) cos( ) ( ) (0 0t a t at kT t g b t kT t g a t sQ Ickk ckk + + Modulator QAMQAM = ASK+PSKk k kjb a c + ak; bk simboluri independenteOct 21, 2009 Curs Comunicatii Mobile 107M stari M=2n aIk; aQk QAM aIk n/2 biti; aQk n/2 biti ( )i ckktTEt s + cos2) (Un punct din constelatie E

energia simbol( ) ( ) tTt tTtME M k t a t a t sc Q c IQ Qk I Ik k sin2) ( cos2) (3) 1 ( 2, , 1 ) ( ) ( ) ( + ( )11111]1

+ + + + + + + + + ) 1 , 1 ( ) 1 , 3 ( ) 1 , 1 () 3 , 1 ( ) 3 , 3 ( ) 3 , 1 () 1 , 1 ( ) 1 , 3 ( ) 1 , 1 (,M M M M M MM M M M M MM M M M M Ma aQk Ik Constelatia o matrice de semnalecuvant = n biti n=2k par sau n=2k +1 impar (prelucrare flux date)n=1 M= 2 2 - QAMn=2 M= 4 4 QAMn=3 M= 8 8 QAMn=4 M= 16 16 QAMn=5 M= 32 32 QAMn=6 M= 64 64 QAMn=8 M= 256 256 - QAMOct 21, 2009 Curs Comunicatii Mobile 108sQsIQAM rectangulara4-QAM = QPSK Nu sunt optimale d.pd.v. al distantei dintre punctele constelatiei Avantaje la demodulareConstelatia QAM rectangulara16 QAMOct 21, 2009 Curs Comunicatii Mobile 1098-QAM8-QAM8-QAMOct 21, 2009 Curs Comunicatii Mobile 1109045135180225270315nivel 1nivel 2QAM ne-rectangulara Combinatie ASK+PSK8-QAM16-QAM16-QAM2 amplitudini8 faze4 amplitudini8 fazeCriteriu de optimizare: distanta maxima si uniforma intre punctele constelatiei) cos( ) (0 k c kjk kt A t s e A ck + + Necesita amplificare liniaraOct 21, 2009 Curs Comunicatii Mobile 111Modulatia Modulatia Unitate Unitate Bits/Baud Bits/Baud Baud rate Baud rate Bit RateASK, FSK, 2-PSK ASK, FSK, 2-PSK Bit 1 N N4-PSK, 4-QAM 4-PSK, 4-QAM Dibit 2 N 2N8-PSK, 8-QAM 8-PSK, 8-QAM Tribit 3 N 3N16-QAM 16-QAM Quadbit 4 N 4N32-QAM 32-QAM Pentabit 5 N 5N64-QAM 64-QAM Hexabit 6 N 6N128-QAM 128-QAM Septabit 7 N 7N256-QAM 256-QAM Octabit 8 N 8NTabel cu cele mai uzuale modulatii QAMOct 21, 2009 Curs Comunicatii Mobile 112ModulatiaEfficientalargimii debanda(C/B)log2(C/B)Eb/NoFaraErori16PSK 4 2 18dB16QAM 4 2 15dB8PSK 3 1.585 14.5dB4PSK 2 1 10.1dB4QAM 2 1 10.1dBBFSK 1 0 13dBBPSK 1 0 10.5dBTabel comparativ cu performantele diferitelor tipuri de modulatiiOct 21, 2009 Curs Comunicatii Mobile 113qPSK realizarea de scheme de modulatie cu eficacitate de banda ridicataqQPSK modulatie foarte robusta dar necesita amplificare liniara alternative Offset QPSK si /4-QPSK reduc variatia anvelopei semnalului;qSchemele cu nivel mare M-stari (ca de ex. 64-QAM) eficacitate spectrala foarte buna dar sunt susceptibile la zgomot si necesita amplificare liniara; qSchemele cu anvelopa constanta (de ex. GMSK) avantajul ca pot utiliza amplificatoare neliniareConcluziiAccesul MultipluAccesul MultipluOct 21, 2009 Curs Comunicatii Mobile 115Introducere Proces de comunicare mai multi utilizatori trebuie sa utilizeze in aceiasi perioada de timp acelasi mediu de transmisiune (linie, cablu, fibra optica , banda radio de frecvente); Intre doua puncte A si B comunicatia poate avea loc in modulsimplex ( A B )sau duplex ( A B ) (semiduplex); Acces multiplu solutii de departajare si utilizare de catre mai multi utilizatori a unei portiuni finite a spectrului de frecvente radio; Se urmareste realizarea unei capacitati mari de transport a informatieiOct 21, 2009 Curs Comunicatii Mobile 116 Controlul Accesului Multiplu ( MAC) se implementeaza in arhitectura retelei de comunicatii necesita transmiterea unei anume cantitati de date prin reteaReverse channelForward channelDivizat in frecventasauDivizat in Timp Duplex in domeniul frecventa sau in domeniul timp: In domeniul frecventa Frequency division duplexing (FDD) In domeniul timp Time division duplexing (TDD) Sistem de comunicatii N canale deservesc M utilizatori Metodele de Acces Multiplu definesc cele N canale si le repartizeaza la ceiM utilizatori Diminuare performantelor sistemului prin solutia de acces multiplu sa fie minima.Oct 21, 2009 Curs Comunicatii Mobile 117Frequency Division Duplexing (FDD) Frequency division duplexing (FDD) se aloca 2 benzi distincte de frecventa pentru fiecare utilizator; Comunicatii mobile BS la MS = forward band ; MS la BS = reverse band Alte denumiri: uplink respectiv downlink Diferenta de frecventa intre cele doua sensuri ramane constanta la schimbarea canalului Raportul cu benzile de frecventa si canalele adiacente FDD = doua canale simplex utilizarea simultana duplexorOct 21, 2009 Curs Comunicatii Mobile 118Time division duplexing (TDD) Time division duplexing (TDD) departajarea sensurilor de transmisiune se face in domeniul timp TDD furnizeaza doua sloturi de timp pe aceiasi frecventa Utilizeaza banda de frecvente a unui singur canal de tip transmisiune simplex Nu avem nevoie de duplexor Diferenta de timp intre sloturile direct si invers este mica transmiterea si receptia datelor apare ca si cum ar fi simultana la utilizatorOct 21, 2009 Curs Comunicatii Mobile 119CDMA (Code Division Multiple Access ) se bazeaza pe separarea canalelor prin utilizare unor coduri individualeMetode de realizare MACMetode principale:FDMA ( Frequency Division Multiple Access) se bazeaza pe separarea canalelor in frcventaTDMA (Time Division Multiple Access ) se bazeaza pe separarea canalelor in timpSDMA ( Space Division Multiple Access) se bazeaza pe separarea canalelor in spatiu Utilizare combinata a doua sau mai multe metode de acces multiplu la realizarea unui sistem de comunicatii Combinarea cu metode de modulatie digitala OFDM, COFDM Oct 21, 2009 Curs Comunicatii Mobile 120k2k3k4k5k6k1ftcFrequency Division Multiple Access (FDMA) FDMA Acces Multiplu cu repartitie de frecventa Banda de frecventa alocata este divizata in n segmente de frecventa k canale de transmisiune. Fiecare utilizator are alocat un canal pe care il poate utiliza tot timpul transmisiunii; Sistemele de Comunicatii Mobile combinatie cu FDD duplexor Dupa alocarea unui canal cele doua terminale transmit simultan si continuuOct 21, 2009 Curs Comunicatii Mobile 121 Un canal alocat care nu este utilizat pentru o perioada de timp ramine neutilizat capacitatea sistemului se diminueaza Largimea de banda a canalelor FDMA (SCM) relativ ingusta (30 kHZ) Fiecare banda (canal) trebuie sa aiba un spatiu de garda Necesita filtre de separare a canalelor (reducere a interferentei intre canale si a intermodulatiei) cresc costurile FDMA metoda cu transmisie continua necesari mai putini biti de date(sincronizare si cadre) comparativ cu TDMAOct 21, 2009 Curs Comunicatii Mobile 122 Avantaje: nu este necesara o coordonare dinamica (sincronizare sau cadre); poate fi utilizata si cu semnale analogice si cu semnale digitale; nu sunt restrictionate in timp; Simboluri >> imprastiere a intarzierii nu este necesara egalizareagBgBNumarul maxim de canale pentru Bt - banda de frecvente alocate ::kg tBB BN2 Bg banda de garda ; Bk banda canalului Dezavantaje: risipa de largime de banda pentru trafic distribuit neuniform foarte putin flexibil banda de garda canal cu largime de banda relativ redusa necesita un grad de filtrare ridicat pentru a reduce interferenteleOct 21, 2009 Curs Comunicatii Mobile 123ftcFREQUENCY BANDTime Division Multiple Access (TDMA) TDMA Acces Multiplu cu repartitie in timp canalul de frecventa alocat transmiunii este divizat in segmente (intervale) de timp, alocate unor utilizatori diferiti; Fiecare utilizator poate sa transmita sau sa receptioneze in oricare din aceste intervale de timp, care nu au perioade de suprapunere;interval de timp alocat unui singur utilizator repetare ciclica ocupa aceiasi pozitie in cadrul cadrului Se poate aloca un numar diferit de intervale de timp (Time Slot) dintr-un cadru unor utilizatori diferiti (pe baza de prioritati).Oct 21, 2009 Curs Comunicatii Mobile 124 Utilizam intervale de timp (TS) diferite pentru transmisie / receptie nu este necesar un duplexor Transmisiune discontinua salva (burst) necesara bufferare Utilizatorul limitat la transmiterea / receptionarea unor salve regulate de semnal de banda largaSe utilizeaza doar date digitale si o forma de modulatie digitala Sisteme de Comunicatie Mobila TDMA prezinta avantaje la realizarea functiilor legate de mobilitateOct 21, 2009 Curs Comunicatii Mobile 125Structura Cadrului TDMACadru = Frame Necesara sincronizare (statica sau dinamica) intre echipamentele de transmisie si receptiePreambul Informatia din mesajTrail BitsSlot 1 Slot 2 Slot NTrail Bit Sync Bit Information BitGuard BitsPreambul Adrese si informatii de sincronizare pentru tranceivereGuard Bits sincronizarea receptorului intre diferitele intervale de timp si cadreOct 21, 2009 Curs Comunicatii Mobile 126Eficienta TDMAEficienta cadrului f raportul dintre numarul de biti continand date ale mesajului propriu zis si bT- numarul total de biti dimtr-un cadru% 100 TOH Tfbb bunde bT = Tf Ri Tf durata cadrului; Ri viteza de bitbOH numarul total de biti neapartinand mesajului propiu zisg r g t p t r r OHb N b N b N b N b + + + unde Nr numarul de biti de referinta pe cadru Nt numarul de biti de trafic pe cadrubr numarul total de biti neapartinand mesajului propiu zis in cadrul salvei de referinta;br numarul total de biti din preambulul intervalului de timp (TS), neapartinand mesajului propiu zis;bg numarul de biti echivalenti din fiecare interval de garda; Oct 21, 2009 Curs Comunicatii Mobile 127ftck2k3k4k5k6k1Acces Multiplu Hibrid TDMA / FDMACanal in domeniu frecventa alocata o anumita frecventa, pentru un anumit interval de timp al canalului Exemplu: GSMAdvantaje: Mai performant fata de interferenta in domeniu frecventa intre canale Capacitate mult crecuta cu aplicare comprimarii in domeniul timp Protectie sporita la interceptariDezavantaje Schimbarea de frecventa trebuieste coordonataOct 21, 2009 Curs Comunicatii Mobile 128Space Division Multiple Access (SDMA)SDMA Acces multiplu cu divizarea spatiului pe care este operativa reteaua de comunicatii doua perechi sau mai multe de tranceivere utilizeaza aceleasi frecevente purtatoare optimizarea utilizarii spectrului de frecventa Varianta cablata (cabluri separate pentru fiecare legatura); Varianta radio utilizeaza un set de frecvente, emise din locatii separate spatial, cu o distanta suficienta intre ele pentru a evita interferentele Spatiu de garda intre zonele care utilizeaza acelasi set de frecvente SDMA larg utilizata in sistemele de comunicatii mobile structura celulara + antene directiveOct 21, 2009 Curs Comunicatii Mobile 129SDMA aplicata la un sistem de comunicatii mobileCelule de o anumita culoare acelasi set de frecventeOct 21, 2009 Curs Comunicatii Mobile 130Utilizatorii dintr-o celula sunt separati spatial cu ajutorul antenelor directive ale statiei de baza, situata in centrul celuleiSDMA se utilizeaza in combinatie cu una sau mai multe din celelalte metode de Acces MultipluSe impune :o diferenta unghiulara minima un criteru de distanta minima Tehnologia antenelor adaptive(inteligente)Oct 21, 2009 Curs Comunicatii Mobile 131k2k3k4k5k6k1ftcCode Division Multiple Access (CDMA)CDMA AccesMultiplu cu Departajare prin CodUtilizatorii folosesc aceiasi banda de frecventa, in aceiasi perioada de timpDepartajare utilizarea unor secvente de cod pseudo-aleatoare, diferite pentru fiecare utilizator Oct 21, 2009 Curs Comunicatii Mobile 132The CDMA Cocktail PartyThe CDMA Cocktail Party Analogie pentru ilustrarea modului in care se realizeaza departajarea prin cod a unei comunicari.CDMA parte a familiei de metode de realizare a accesului multiplu prin metode de imprastiere a spectrului (Spread-Spectrum).Spread-Spectrum tehnologie dezvoltata initial pentru aplicatii militare Oct 21, 2009 Curs Comunicatii Mobile 133Code generatorCode generatorspreaderdespreaderidentikPrincipiul metodelor cu Spectru Imprastiat (SS)SS accesului multiplu prin metode de imprastiere a spectrului (Spread-Spectrum) tehnologie de comunicatie prin care un cod pseudo-aleator, independent de datele ce se transmit, este utilizat ca semnal de modulatie pentru a a realiza imprastierea energiei semnalului de date intr-o banda alocata, mult mai mare decat banda de frecventa a semnalului de date.Receptia se utilizeaza o replica identica de cod pseudo-aleator (pseudo-noise) pentru a realiza operatiune inversa a imprastierii.Oct 21, 2009 Curs Comunicatii Mobile 134Variante de sisteme cu Acces Multiplu cu Spectru Imprtiat:Sistem cu secvene directe (DS-SS Direct-Sequence Spread Spectrum) se realizeaz prin modularea purttoarei (PSK) cu o secven digital de cod a crui raport de bit este mult mai mare dect lrgimea de band a semnalului informaie CDMA.Sistem cu salt de frecven (FH-SS Frequency-Hopping Spread Spectrum) Frecvena purttoarei se modific cu incremente discrete (FSK), dup un plan de asignare comandat de o secven de cod care determin ordinea de utilizare a valorilor frecvenei purttoare.Sistem cu salt de timp durata i rata de bit a informaiei ce urmeaz a fi transmise sunt comandate de o secven de cod.Sistem cu salt de frecven / timp secvena de cod determin att frecvena de transmisie ct i rata de bit a transmisiei..Sistem cu modulaie de frecven n impuls (Chirp sau Pulse FM) purttoarea este baleiat pe o band larg de frecvene pe durata dat a unui impuls.Oct 21, 2009 Curs Comunicatii Mobile 135Sistemele de comunicatii traditionale cauta sa ingusteze banda de frecvente ocupata de transmisiuneSistemele Spread-Spectrum fac o conversie a spectrului mesajului intr-o banda de largime mare functie de viteza secventei de cod (denumita chip) Rch).Raportul Rch / Rb factor de imprastiere N sau castigul procesului GpOct 21, 2009 Curs Comunicatii Mobile 136Direct-Sequence Spread Spectrum (DS-SS)DS CDMA utilizata in sisteme de telefonie celulara si WLANCDMA Sincron utilizeaza secvente de coduri ortogonale (ex. functii Walsh) produsul scalar a doua secvente de cod ortogonal este nulCDMA Sincron se utilizeaza in sisteme de telefonie celulara la transmisia dinspre statia fixa spre mobil poate genera si mentine ortogonalitatea codurilorConditia de ortogoanlitate pentru codurile de imprastiereCk:k i daca J C Ck i daca C Ck ik i 01111]1

1111]1

1 1 1 11 1 1 11 1 1 11 1 1 14321CCCCC1C2C3C4Oct 21, 2009 Curs Comunicatii Mobile 137Canalul DS CDMA Operatiunea inversa a imprastierii spectrului efectuata la receptieOct 21, 2009 Curs Comunicatii Mobile 138Datele: forma bipolara 1 si 1 diCodarea: Cmdi di =1111 -11 -1-1-1 di = -1 -1 -1 -11 -11 1 1 Lungime secventei de cod Ck MCmdi: 1 -1Codul Cm :111 -1 1 -1 -1 -1La decodare produs vectorial semnal codat x secventa de cod sumare de bit comparare cu nivelul de prag > 1 sau < -1Oct 21, 2009 Curs Comunicatii Mobile 139Exemplu cu un singur utilizatorOct 21, 2009 Curs Comunicatii Mobile 140Exemplu cu un doi utilizatoriCod utilizator1 :111 -1 1 -1 -1 1 Cod utilizator2 : 1 -1111 -111N utilizatori Matrice Walsh NxN limitata ca numar de coduri ortogonaleOct 21, 2009 Curs Comunicatii Mobile 141CDMA AsincronProblema situarii utilizatorilor in cadul celulei fata de statia de baza Problema Aproape Departe.Sistem CDMA Asincron utilizeaza secvente de coduri pseudo-aleatoare (pseudo-noise PN)Utilizatorii mobili nu se poate coordona initializarea comunicatiei din puncte distribuite aleator cu realizarea de secvente de coduri ortogonaleSecventele PN sunt statistic necorelate suma unui numar mare de PN conduce la MAI Multiple Access Interference distributia aproximata prin zgomotul gaussianReceptionare utilizatori mobili cu acelasi nivel al puterii varianta (puterea de zgomot) creste proportional cu numarul de utilizatoriOct 21, 2009 Curs Comunicatii Mobile 142Generarea secventei de cod PNA Coduri ortogonale Walsh - Hadamard (64 sau 256) .B Codul lung PN Long Code 242-1 chips unic intr-un ciclu coduri utilizate: M-secvente, coduri Gold, coduri Barker si coduri KasamiC Codul scurt PN Short Code 32k chips generat perche de catre statiile de baza din celuleOct 21, 2009 Curs Comunicatii Mobile 143Modul de assignare si realizare a secventelor de cod PN intr-un sistem cu trei celuleOct 21, 2009 Curs Comunicatii Mobile 144Frequency-Hopping Spread Spectrum FH-SS Actrita Hedy Lamarr (Hedy Kiesler Markey) principiul transmisiunilor cu salt de frecventa patent 1942Frequency-Hopping Spread Spectrum (FHSS) metoda de acces multiplu in care purtatoarea este comutata rapid pe frecventa canalelor din banda de transmisiune, comutare realizata in conformitatecu o secventa de cod pseudo-aleatoare, cunoscuta atat emitatorului cat si receptorului.Oct 21, 2009 Curs Comunicatii Mobile 145 Banda de transmisiune divizata in canale de largime egala cu cea a semnalului de intrare Purtatoarea modulata este transmisa intr-un canal pentru o durata de timp td dwell time chip rate Frecventa purtatoarei este modificata cu f salt de frecventa ( hop) ocupa pentru timpul td alt canal din cele asignate transmisieiOct 21, 2009 Curs Comunicatii Mobile 146 Modificarea frecventei purtatoare cu f conform unei comenzi realizate cu un cod pseudo-aleator viteza de salt (hopping rate) Sinconism la receptie modificarea frecventei de receptie sincron cu modificarea canalului la emisie problema dificila. Solutie conditie ca la emisie sa fie accesate toate canalele intr-un interval dat de timp receptorul se caleaza aleator pe un canal receptioneaza si identifica o secventa de date de identificare check sum pentru integritate pot fi utilizate tabele fixe de secvente de coduri Banda de frecventa instantanee a transmisiei mica prin mediere se obtine banda de spectru imprastiat mare Banda de frecvente folosita simultan de mai multi utilizatori probabilitate foarte mica ca doi utilizatori sa foloseasca simultan acelasi canal, in acelasi interval de timp; Purtatoarea modulata M - FSKOct 21, 2009 Curs Comunicatii Mobile 147user dataslowhopping(3 bits/hop)fasthopping(3 hops/bit)0 1tb0 1 1 tff1f2f3ttdff1f2f3ttdtb: perioada de bit td: dwell timeVersiuni: Slow Hopping (SFH-SS) tb (sau TS) < td Fast Hopping (FFH-SS) tb (sau TS) > td FH tb = tdOct 21, 2009 Curs Comunicatii Mobile 148Slow-FH: td > TsMai usor de implementatFaza purtatoarei are salturi mai rare permite realizarea unor timpi de integrare pentru simboluri mai lungi Fast-FH: td < Ts Importante pierderi datorate incoerentei produse de salturile de faza foarte dese;Realizeaza o protectie buna la bruiaj si la interferenta metode de evitareFH: TS = tdOct 21, 2009 Curs Comunicatii Mobile 149Lantul de transmisiune in cazul variantei FH-SSStructura salturilor = setul de frecvene, ordinea lor de utilizare si durata de emisie pe fiecare frecven impuse de diferite standardeOct 21, 2009 Curs Comunicatii Mobile 150Dezavantajele FH-SS Exista posibilitatea aparitiei de interferente in cazul prezentei simultane a unui numar mare de utilizatori in banda de frecventa Solutie codare de canal si metode de intretesereFH-SS rejectia interferentelor prin evitarea lor sisteme cu salt de frecven adaptiv se elimin de la nceput din structura de frecvene alocate salturilor, frecveele perturbate.Avantaje FH-SS Rejectia interferentelor prin evitarea lor sisteme cu salt de frecven adaptiv se elimin de la nceput din structura de frecvene alocate salturilor, frecveele perturbate. Receptia neautorizata se receptioneaza doar franturi neinteligibile Incercarile de bruiaj pe o frecventa pierderi de cativa biti Prin utilizare de: codare de canal, intretesere si utilizarea de canale disjuncte se amelioreaza imunitatea la fading Nu prezinta problema de nivel semnal: aproape / departeOct 21, 2009 Curs Comunicatii Mobile 151ComparatieSDMA TDMA FDMA CDMAIdeaSegmente de spatiu celule/ sectoareSegmentare a timpului de emisie in TSSegmentare a benziiin sub-benziImprastiere spectru coduri ortogonaleTerminaleUnterminal activ per celula/sectorTerminalele active succesiv Terminalele active simultanTerminalele active simultanSepararea semnaluluiStructura celulara / antene directiveSinconizare in domeniul timpFiltrare in domeniul frecventaCodarea si structura receptorAvantajeSimplu + capacitate mare / km2 Stabilizat, digital total, flexibilStabilizat, simplu, robustFlexibila, planificarea, preluare linaDezavantajeInflexibila, antene fixeSpatiu garda (propagarea), sincronizareInflexibila, spectrul re-sursa limit.Receptoare complicate, contr. emisieComentariiUtilizata in forme hibrideRetele fixe, hibrid mobileTipic forme hibrideHibride, in dezvoltareOFDMOct 21, 2009 Curs Comunicatii Mobile 153Orthogonal Frequency Division MultiplexingsubcanalfrecventaamplitudinepurtatoarecanalOFDM Multiplexare cu repartitie de frecvente ortogonaleOFDM Combinatie intre o operatiune de modulare si una de multiplexareModulatia Transpunerea informatiei mesajului in modificari ale parametrilor purtatoarei (amplitudine, frecventa , faza)Multiplexarea metoda de partajare a aceluiasi spectru de frecvente de catre mai multe canale de date, independente, produse de surse diferiteOct 21, 2009 Curs Comunicatii Mobile 154Calea directaCalea directaPropagarea pe cai multipleOct 21, 2009 Curs Comunicatii Mobile 155Semnal directSemnal reflectat si intarziatSemnalul la intrarea receptoruluitttSemnalul la intrarea receptorului ISI datorat propagarii pe cai multipleOct 21, 2009 Curs Comunicatii Mobile 156ftWNT1NTTransmisie de date paralelSimbol cu durata lunga NT Un canal de date ocupa 1/Ndin largimea de banda 1/TViteza de transmisie scazuta mai putin afectata de propagarea prin canalTransmisie secventiala de date Simbol cu durata scurta TLargimea de banda necesara transmisiei W=1/TViteze mari de transmisie erori introduse de propagarea multipla Oct 21, 2009 Curs Comunicatii Mobile 157Semnale ortogonaleSpatiul Euclidian cu 2 sau 3 dimensiuni doi vectori sunt ortogonali daca produsul lor este nul unghiul lor 90 ori /2 radiani (I si Q)bao x w x g x f ) ( ) ( ) (Doua functii f(x) sig(x)sunt ortogonale daca:unde w(x) functiede pondere, nenegativawwf f f , Valoarea normata a produsului se scrie:j i i j i j if dx x w x f x f f f,2) ( ) ( ) ( , Termenii unei secvente{ fi unde i=1,2,3} sunt:Ortogonali daca:j i j i j idx x w x f x f f f,) ( ) ( ) ( , )'j i dacaj i dacaj i01,Ortonormati daca:unde:Delta KroneckerOct 21, 2009 Curs Comunicatii Mobile 158Set de semnale ortogonale, continue in timpTm nm n if Tm n ifdt t t00) ( ) ( < kT tkt kTj t0, , 2 , 1 , 0 , 1 , 2 ,: )2exp( ) ( < T tktk0, , 2 , 1 , 0 , 1 , 2 ,: ) ( Daca doua procesealeatoare nu sunt corelate, ele sunt ortogonaleOct 21, 2009 Curs Comunicatii Mobile 159Set de semnale ortogonale, discrete in timpk10..., 2, 1, 0,1, 2,....,( ):0 10,1, 2,...., 12( ) exp( ):00,1, 2,...., 12exp( ):00( ) ( ): ( ) ( ) ( ) ( )kNn mnk N k k N kknn Nk Nn j k nTNT nT NTk Nj k nN n Nif n mn nNif n mNOTE n n n n + < < Oct 21, 2009 Curs Comunicatii Mobile 160fW1NTCanalul de date impartit in alte canale de date, independente modulare set de subpurtatoare (BPSK, QPSK, QAM) remultiplexare modulare purtatoare t je0...t jNe1 0 , ns1 , N nsSerie /ParalelnsFDM0 N-1Dezavantaj: Spatiu de garda intre canale, largime de banda mare) (t vkOct 21, 2009 Curs Comunicatii Mobile 161Consideram ca avem: o purtatoare sinusoidala cu frecventa n si o serie de purtatoare sinusoidale cu frecventa m {k = m/n = 1,2,3} armoniciTimpT123Purtatoarele in raport armonic functii ortogonale in domeniul frecventaT t e s t vNkt jk n kk 0 ) (10,Semnalul obtinut la iesirea sumatorului:

Oct 21, 2009 Curs Comunicatii Mobile 162Canalul de date impartit in alte canale de date, independente modulare (QPSK, 4-QAM, 16-QAM, 64-QAM, etc) set de subpurtatoare ORTOGONALE re-multiplexare modulare purtatoarefW2NT1OFDMPrimele trei subpurtatoarePerioada simboluluiSpectrele subcanalelor pot fi suprapuse partial numarul de subcanale se dubleaza intr-un sistem ideal (filtru Nyquist)Nu este nevoie ca subpurtatoarele sa fie in faza sau sa aiba un numar intreg de perioade in cadrul unui simbol!p l SB B R 2Oct 21, 2009 Curs Comunicatii Mobile 163Semnalul de baza OFDM (anvelopa complexa) poate fi scris :T t tTkj s t vNkk n k 0 ) 2 exp( ) (10, unde: Sn,k simbolul ce se transmite, Tkfk- frecventa centrala a canalului kSubpurtatoarele armonici distantate la RS functii ortogonaleFiltre fizic realizabile ex. filtrul cosinus patrat +1pSBRSpectrul purtatoarelor modulate de tip sinc deplasate cu fkAmpl f0 f1f2 fN-1Oct 21, 2009 Curs Comunicatii Mobile 164 Sistemele moderne cantitate mare de date N mare Realizarea practica a unor sisteme cu un numar mare de subpurtatoare armonice (sute, mii oscilatoare) dificila si foarte costisitoare Observam expresia anvelopei complexe Consideram fluxul de date drept coeficienti in domeniul frecventa Expresia Transformata Fourier Rapida Inversa semnal secvential in domeniul timpOct 21, 2009 Curs Comunicatii Mobile 165Fourier dt e t x f Xft j 2) ( ) ( df e f X t xft j 2) ( ) (Transformata Fourier (continua)Transformata Fourier (continua) InversaFunctia continua Set de valori discrete, reale sau complexe x[n], n Z nn je n x X ] [ ) (x(t) esantionata la momente discrete, periodice 1/T=fS {x(n)}Transformata Fourier Discreta in Timp kS Tkf f X X ) ( ) (TTfnT jTdf e f X T n x21212) ( ] [Transformata Fourier Discreta in Timp InversaFunctie de semnalul aplicat la intrare:Oct 21, 2009 Curs Comunicatii Mobile 1661 ,..., 0210 N k e x XknNjNnn k1 ,..., 01210 N n e XNxknNjNkk nDFT -Transformata Fourier Discreta, numita Transformata Fourier Finita.Transformata pentru analiza Fourier a semnalelor discrete in domeniu finitDFT - Transformata Fourier DiscretaIDFT -Transformata Fourier Discreta InversaSecventa de N numere complexe: x0,, xN-1 este transformata intr-o alta secventa de N numere complexe X0,, XN-1FFT Fast Fourier Transform =Transformata Fourier Rapida algoritm eficient pentru calculul DFT si inversa sa IDFTExista mai multe variante de algoritm FFT Reduc calculul de la N2 la Nlog N operatiuni aritmetice Cel mai cunoscut Cooley Tukey divide et impera metoda radix-2Semnal discret si periodicOct 21, 2009 Curs Comunicatii Mobile 167Utilizarea IFFT10) ( ) ( ) (Nkkt h k d t s102) ( ) (NkktNTje k d t sSeriallaSimbolGeneratord(k)d(0)d(1)d(2)d(3)d(4)d(5)d(N-1)h (t)

0h (t)2h (t)3 h (t)4 h (t)5 h (t)N-1h (t)1s (t)Functii de baza ParalelOct 21, 2009 Curs Comunicatii Mobile 168Practic sistemele OFDM sunt implementate utilizand combinatia de blocuri FFT si IFFT necesita circuite DSP ( realizate 19801990)Sistemul OFDM trateaza simbolurile = sursa, ca semnale in domeniul frecventa semnal de intrare al blocului IFFTBlocul IFFT aduce semnalele in domeniul frecventaBlocul IFFT prelucreaza simultan N simboluri = numar subpurtatoareFunctiile de baza N sinusoide ortogonale, frecventa minima = c.c. Simbolurile semnale complexe determina amplitudinea si faza subpurtatoarelorCele N sinusoide ortogonale insumare DSP pentru IFFT modulare N sinusoide ortogonale + insumare = simbol OFDM = NTOct 21, 2009 Curs Comunicatii Mobile 169Date (valori complexe) la intrarea IFFT Semnal iesire IFFT esantioane ale semnalului modulat multiplexatFormarea semnalului OFDM la emisieOct 21, 2009 Curs Comunicatii Mobile 170Anvelopa semnalului OFDMOct 21, 2009 Curs Comunicatii Mobile 171Timp Normalizat0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100-1-0.500.51OFDM - Reprezentarea in domeniul timpAmplitudine-0.5-0.4 -0.3 -0.2 -0.1 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5-60-50-40-30-20-10010SpectrulFrecventa NormalizataLog Amplitudine (dB)Oct 21, 2009 Curs Comunicatii Mobile 172SerieSerieSerieSerie BloculModulator BlocDemodulatorlalalalaSimboluriGenerator SimbolDetectord(n)d(n)^Canal de comunicatieParalelParalelParalelParalelNecesita o sincronizare foarte buna intre emisie si receptie.Erori datorate: 1) instabilitatii din echipament; 2)Efectului DopplerICI Inter-Carrier Interference.OFDM Procesare pe blocuriOct 21, 2009 Curs Comunicatii Mobile 173OFDM prezinta solutii relativ simple, implementate prin algoritmi DSP Sistemele de comunicatii radio de banda larga sunt supuse fenomenelor introduse de propagarea pe cai multiple fading selectiv . Valori tipice pentru valoarea medie a intarzierii in macro-celule ale sistemelor de telefonie celulara:Urban : 1 4 msec, Sub-urban : 3 6 msecRural (plan, teren deschis) : 3 10 msecTeren deluros : 5 15 msecs Solutia clasica pentru compensarea fenomenelor introduse de propagarea pe cai multiple circuite de egalizare in receptor.Pentru viteze de transmisie ridicate circuitele de egalizare devin prea complicateOct 21, 2009 Curs Comunicatii Mobile 174Interferenta datorata simbolului adiacent (ISI) la trecerea prin canalul de comunicatiex(t)h(t)y(t)t t tttSimboluri adjacenteSimbolCanalSimbol DistorsionatOct 21, 2009 Curs Comunicatii Mobile 175Inserarea Intervalului de Garda intre Simboluri Adiacentepentru suprimarea ISI (ASI)x(t)h(t)y(t)x(t)h(t)y(t)tt tSimbolCanalSimbol distorsionatttSimboluri separate de Intervale de GardaOct 21, 2009 Curs Comunicatii Mobile 176Inserarea Cyclic Prefix in Intervalul de Garda pentru suprimarea ISI (ACI)x(t) h(t)y(t)x(t)h(t)y(t)t ttSimbolCanal Simbol DistorsionatDe inlaturat De inlaturatCPCPCPttIntervale de Garda ale Simbolurilor ocupate cu prefixul ciclic (Cyclic Prefix) Oct 21, 2009 Curs Comunicatii Mobile 177Intarzierea produsa de propagarea multicai are o durata mai mica decat Prefixul Ciclic nu se produce ISI sau ICIAmplitudinea poate sa creasca sau sa descreasca.Fiecare simbol este extins ciclic reducere a eficientei deoarece nu contine informatie nouaPrimul simbolAl doileasimbolSemnalul unei subpurtatoare pe durata unui simbolSimbolul fara prefixOct 21, 2009 Curs Comunicatii Mobile 178Modulatia OFDM cu IFFT si Interpolare{D(k)}{d(n)}D(0)d(0)D(1)d(1)D(2)d(2)D(3)d(3)D( )d( )d( )N-1N-1 N-1............................Adaugare - Prefix CyclicIFFTInterpolareDACDACs (t)Id (n)Id (n)Qs (t)QIn systemele OFDM, durata mare a simbolului face Estimarea Comportarii Canalului si antrenarea (sincronizarea) subpurtatoarelor foarte importanta.Oct 21, 2009 Curs Comunicatii Mobile 179Examplu de estimare a canalului in OFDM Sloturile de Trafic pot contine si cateva tonuri egal distantate pentru corectia fazei(datorata offsetului rezidual de frecventa, zgomotului de faza, fading) Slotul de control poate contine si mesaje MACFrame (ex. 4 slots)Slot Control +AntrenareSlot Trafic 1 Slot Trafic 3 Slot Trafic 2Tonuri ptr.CorectiaFazeiTonuri deantrenare (identificare canal)Mesaj MAC(difuzat)Slot Control +AntrenareOct 21, 2009 Curs Comunicatii Mobile 180Tonuri Pilot pe anumite frecvente se transmit anumite simboluri cu informatie cunoscuta cu ajutorul carora se realizeaza corectia de frecventa a oscilatoarelor sau se determina raspunsul real al canalului de comunicatie Channel State Information.Sistemul OFDM foarte sensibil la erori de frecventa Conditii dificile pentru oscilatoarele locale de la receptieCelule ce transmit tonuri pilotOct 21, 2009 Curs Comunicatii Mobile 181Timp. . .User 1 User 2 User N User N-1 User N-2. . . . . .Varianta TDMA - OFDMPilotFrecventaCSIOct 21, 2009 Curs Comunicatii Mobile 182...Paralel / Serial (P/S)IFFT...Serial /Parallel (S/P)d(t)...Adaugare Cyclic PrefixFiltru laemisie GT()CanalH()n(t)...Serial / Paralel (S/P)FFT...Paralel / Serial (P/S)r(t)...Inlaturare Cyclic Prefix Filtru laReceptie GR()EmitatorReceptorCanalSchema bloc a sistemului OFDMOct 21, 2009 Curs Comunicatii Mobile 183 Semnalul OFDM este o suma a mai multor sinusoideMasuri speciale la amplificatoarele RF DE PUTERE liniare , cu gama dinamica larga comprimareIn cazul cel mai defavorabil aveminsumarea tuturor sinusoidelorPAPR Peak-to-Average Power Ratio raportul intre valoarea de varf si valoarea medie Valoarea de varf are probabilitate scazutaOct 21, 2009 Curs Comunicatii Mobile 184COFDM: Coded OFDMCoded OFDM = COFDM termen utilizat pentru sistemul la care sunt utilizate ambele procedee: codarea erorii de control si procesul de modulatie OFDM.Etapa importanta la COFDM intreteserea si codarea bitilor inainte de a efectua IFFT bitii adiacenti imprastiati pe subpurtatoare neadiacente reducere a erorilor si corectie mult mai bunaSistemul COFDM utilizeaza informatia privind comportarea canalului obtinuta de la egalizorul din receptor determina nivelul de incredere privind biti receptionatiEgalizor circuit din receptor care realizeaza compensarea variatilor de nivel ale subpurtatoarelor din canalPot apare cazuri de frecvente nule egalizorul amplificare mare simbolul se marcheaza la procesare ca de incredere scazuta decizie softprivind ponderea diferitilor biti corectia erorilorDefinitorii: codarea erori (error coding),intreteserea (interleaving) si Informatia privind Starea Canalului (channel-state information) (CSI).Performante bune in cazul fadingului selectiv in frecventa si a interferentelorOct 21, 2009 Curs Comunicatii Mobile 185Avantajele OFDMRezolva problema propagarii multicale printr-o egalizare simpla (introducerea CP)Eficienta spectrala mai buna operatiunile IFFT/ FFT asigura ca subpurtatorele nu interfera intre eleCP (Cyclic prefix) mentin ortogonalitatea intre subpurtatoareCP (Cyclic prefix) permit receptorului sa capteze energia din propagarea multicai mai eficientRandament de calcul mult mai eficient fata de metodele cu o singura purtatoarePoate fi utilizat cu diferite scheme de Acces Multiplu si de modulatie modulatia adaptivaPerformante mai bune la interferente de banda ingusta afecteaza doar cateva subcanaleInformatia afectata poate fi stearsa si refacuta cu ajutorul codurilor FECAbilitatea de a indeplini reglementari foarte variate existente in lumeCoexistenta cu sisteme prezente si viitoareOct 21, 2009 Curs Comunicatii Mobile 186Sensibilitate ridicata la interferentele inter-canale - ICIDezavantaje ale OFDMSensibil la offset-ul frecventei si fazei subpurtatoareiPAPR neliniaritatile amplificatoarelor afecteaza ortogonalitateaSensibil la offset-ul tactului de esantionareSensibil la zgomotul de faza de inalta frecventaPAPR reduce randamentul amplificatoarelor de putere RFOct 21, 2009 Curs Comunicatii Mobile 187WOFDM - Wideband OFDMWideband OFDM varianta a OFDM la care distanta intre subpurtatoare este aleasa suficient de mare astfel incat erorile in frecventa intre emisie si receptie sa fie o fractiune mica a acestei diferente efect redus asupra performantelor globaleWOFDM Introdusa la realizarea W-LANAvantaje cele pe care le are OFDM Avantaje in plus: mai putin sensibil la offset-ul subpurtatoarelor randament bun al amplificatoarelor de putere RF comportare mai buna la fadingul multicai, dependent de frecventa Oct 21, 2009 Curs Comunicatii Mobile 188Specificati pentru:Viteza de Bit, Largimea de banda, Cerinte ale BER, Imprastierea valorii medii a intarzierii de propagare, etc.Spatiul de garda (Guard Time)2 - 4 ori Imprastierea valorii medii a intarzierii de propagare a canalului.Durata Simbolului.Durata Simbolului cel putin de 5 ori spatiul de garda pentru a minimiza reducerea raportului Semnal / Zgomot (SNR).Numarul de Subpurtatoare (NSC).Spatierea Subpurtatoarelor = 1/(Durata Simbol), NSC = BW/(Spatiul Subpurtatoare)Alegerea Modulatiei si a Codarii.Determinata de cerintele privind BER.Numbarul de biti continuti de un simbol OFDM.Definirea unui sistem OFDMOct 21, 2009 Curs Comunicatii Mobile 189Digital Television (terestra)Standard European si Australian DAB Digital Audio BroadcastingWireless Local Area Networks (W - LANs)IEEE 802.11a, 11gHiperLAN 2 Wireless MAN and WANIEEE 802.16 o singura purtatoare, 10 66GHzIEEE 802.16a,b 2-11GHz, MAN ADSL (asymmetric digital subscriber loop)Transmiterea de date cu viteza mare pe linile telefonice existenteViitoarele sisteme de telefonie celulara ?Aplicatii ale OFDMOct 21, 2009 Curs Comunicatii Mobile 1900.64-8.192231.9 1.104 1.104 4.3125 36-1277-28256 (down)64(up) ADSL3.072 24/48/96msec2.048 1.536 1.00 1536 20488192DAB0.68-14.92224 9.174 7.643 4.464 171284220481024DVB-T134112 8/7 BW1.25 201.25 28Max 20482048 802.166-54 3.2 0.8 2016.56312.552464 802.11a6-54 3.20.820 16.25 312.5 52464 HyperLAN/2Rata pentruDateMbit/sDurataSimbolsecRate de esantionareMHzLargimea de BandaMHzDistanta intre CanalekHzNumar PurtatoareMarimea TransformateiSistemul Sisteme OFDMOct 21, 2009 Curs Comunicatii Mobile 191OFDM bine situat pentru a indeplinii nevoile viitoare pentru traficul de transmisii pachetizate ale datelor.OFDM pe cale sa devina o solutie populara pentru retele locale wireless (LAN) si pentru accesul de banda largaOFDM va fi implementat in sistemul de telefonie mobila celulara 4G ? CONCLUZII & PERSPECTIVEOct 21, 2009 Curs Comunicatii Mobile 192Gata Profesore!Ne-ai umflat capul!Sisteme de comunicatii mobile terestreOct 21, 2009 Curs Comunicatii Mobile 194Definitii, clasificariComunicatii mobile comunicatii ce asigura legatura intre doi corespondenti, din care cel putin unul este mobil.Evolutie CM orientate pe transport voce CM orientate pe transport date Comunicatii mobile doua aspecte ale mobilitatii :mobilitatea utilizatorului : comunica radio (wireless) in orice moment, oriunde, cu oricine ( anytime, anywhere, with anyone)portabilitatea dispozitivului: acesta poate fi conectat in orice moment, oriunde in retea Necesitatea interconectarii retelelor fixe si a celor mobile (GSMISDN; IP IPM)Comparativ cu retelele fixe, cele mobile ridica o serie de aspecte: Reduceri ale vitezelor de transmisie si BER datorita interferentelor produse de surse perturbatoare ( auto, consumatori electrici, atmosferice, etc) Reglementari restrictive privind frecventele disponibile Intarzieri mai mari, propagare multicai, jitter mai mare Securitate mai scazuta potential atacuri active ( interfata accesibila, simulare retea) Mediul de transmisiune este partajat continuuOct 21, 2009 Curs Comunicatii Mobile 195Comunicatii mobile terestreComunicatii mobile de telefonie convenionala (duplex sau semiduplex)Comunicatii mobile de telefonie dedicate (trunking) statie de baza (controller)Comunicatii mobile de telefonie celulara terminale grupate spatial (voce +date) Comunicatii mobile de telefonie fara fir cordless Comunicatii mobile de pagingComunicatii mobile pentru transmisiuni de date Wireless retele ce realizeaza transmisiuni complexe: tehnica de calcul, media, voce,etc.Wireless Personal Area Network WPANWireless Local Area Network WLANWireless Metroplitan Area Network WMANWireless Wide Area Network WWANComunicatii mobile punct multipunct LMDS, MMDSComunicatii mobile prin satelitComunicatii mobile dedicate, telefonie voce si/sau date INMARSAT, GPS,etcComunicatii mobile telefonie voce si date sisteme LEO, MEO (Iridium, Skybridge) Oct 21, 2009 Curs Comunicatii Mobile 196Retele de Comunicatii MobilePrima Generatie Analog Baza: telefonia vocala Capacitate scazuta Acoperire limitata local si regionala Ex. NMT, AMPS, TACS, C-net Digital: Circuite comutate Voce plus aplicatii de baza cu date : Fax SMS (small message services) Date cu circuite comutate Viteza Date scazuta Acoperire Regionala cu roaming trans-national Ex. GSM, D-AMPS, PDC, IS 95 CDMA Digital: Pachete si circuite comutate Date avansate ex. aplicatii multimedia Acces date rapid Acoperire globala Ex. UMTS (WCDMA, TD/CDMA), IMT-2000A doua Generatie A treia Generatie Evolutia comunicatilor mobile Utilizatori 2006: 2.53Mld total; 2.02 Mld - GSM, 320 Mil - CDMA, 81.2Mil -UMTS Oct 21, 2009 Curs Comunicatii Mobile 197telefonie celularasateliteWireless LANtelefonie cordless1992:GSM1994:DCS 18002001:IMT-20001987:CT1+1982:Inmarsat-A1992:Inmarsat-BInmarsat-M1998:Iridium1989:CT 21991:DECT 199x:proprietary1997:IEEE 802.111999:802.11b, Bluetooth1988:Inmarsat-Canalogdigital1991:D-AMPS1991:CDMA1981:NMT 4501986:NMT 9001980:CT01984:CT11983:AMPS1993:PDC4G A patra generatie: cand si cum?2000:GPRS2000:IEEE 802.11a200?:A patra Generatie(bazata pe Internet)Prima GeneratieA doua GeneratieA treia GeneratieDezvoltarea ComunicatilorMobileOct 21, 2009 Curs Comunicatii Mobile 1982.5G, 2.75G (posibil 3.5G, 3.75G!)CDMAGSMTDMA PHS (IP-Based)64 KbpsGPRS115 KbpsCDMA 1xRTT144 KbpsEDGE384 Kbpscdma20001X-EV-DVOver 2.4 MbpsW-CDMA (UMTS)Up to 2Mbps2G2.5G2.75G3G1992 - 2000+2001+2003+1G1984 - 1996+2003 - 2004+TACSNMTAMPSGSM/GPRS(Overlay) 115 Kbps 9.6 Kbps9.6 Kbps14.4 Kbps/ 64 Kbps9.6 KbpsPDCAnalog VoiceDigital VoicePacket DataIntermediateMultimediaMultimedia PHS TD-SCDMA 2 Mbps?9.6 KbpsiDEN(Overlay)iDENSource: U.S. Bancorp Piper JaffrayOct 21, 2009 Curs Comunicatii Mobile 199Retele orientate spre voce / orientate spre date Retelele orientate spre voce utilizeaza asa numita metoda de alocare fixa.Fiecarui utilizator i se aloca o o portiune de frecventa din banda, pe o portiune de timp (slot) sau un cod specific pentru intrega durata a legaturii. Alocarea fixa asigura o conectare continua, necesara pentru comunicatii de voce dar pote avea o rata de utilizare scazuta. Retelele orientate spre date utilizeaza metode de acces aleatoriu. Utilizatorii folosesc partajat acelasi mediu de transmisiune. Datele sosesc la momente de timp aleatoriu, mediul este atribuit fiecarui utilizator in mod aleatoriu. Metoda de alocare aleatorie este mai potrivita pentru transmisia de date deoarece datele sosesc in salve.Oct 21, 2009 Curs Comunicatii Mobile 200Serviciul Mobil si/sau Wireless adapte la tipul de serviciu si locatieUMTS2 Mbit/sUMTS, GSM384 kbit/sLAN100 Mbit/s,WLAN54 Mbit/sUMTS, GSM115 kbit/sGSM 115 kbit/s,WLAN 11 Mbit/sGSM / GPRS 53 kbit/sBluetooth 500 kbit/sGSM / EDGE 384 kbit/s,DSL/WLAN 3 Mbit/sDSL / WLAN3 Mbit/sOct 21, 2009 Curs Comunicatii Mobile 201Relatia dintre viteza de transmisie si mobilitate la sistemele pentru comunicatii mobile Oct 21, 2009 Curs Comunicatii Mobile 202Viteza de transmisie a datelor la diferite sisteme10 kbits/sec100 kbits/sec1 Mbit/sec10 Mbit/sec100 Mbit/sec0 GHz 2 GHz 1GHz 3 GHz 5 GHz 4 GHz 6 GHz802.11aUWBZigBeeBluetoothZigBee802.11b802.11g3GUWBOct 21, 2009 Curs Comunicatii Mobile 203Raza de actiune a sistemelor de comunicatii mobile1 m10 m100 m1 km10 km0 GHz 2 GHz 1GHz 3 GHz 5 GHz 4 GHz 6 GHz802.11aUWBZigBeeBluetoothZigBee802.11b,g3GUWBOct 21, 2009 Curs Comunicatii Mobile 204performanta performantaPager doar receptie display redus mesaj text simpluTelefon Mobil voce, date afiseaza grafica simplaPDA afiseaza grafica recunoastere caractereWWW simplificatPalmtop claviatura dimensiuni reduse versiuni simple ale aplicatiilor standardLaptop/Notebook Functionalitate completa aplicatii standardSensori,Controllere Terminalele mobile realizeaza o utilizare graduala a posibilitatilor oferite de retelele mobile.Oct 21, 2009 Curs Comunicatii Mobile 205Sinteza performantelor sistemelor de comunicatii mobile.Oct 21, 2009 Curs Comunicatii Mobile 206GSM : TDMA, FDMA, FDDDECT : TDMA, FDMA, TDDUMTS : W-CDMA (5 MHz band), FDD (or TDD)WLAN (IEEE 802.xx):802.11: DSSS or FHSS (2.4 GHz)802.11 b,g: DSSS (2.4 GHz)802.11 a: OFDM (banda de 20 MHz / 48subpurtatoare) in gama de 5 GHz [similar si la ADSL]Bluetooth: FHSS, 1 mW, 1600 hops/sec Alte sistemeMetode de acces multiplu utilizate in comunicatiile mobile:Oct 21, 2009 Curs Comunicatii Mobile 207 Vehicole transmisia de stiri,conditii drum, meteo, muzica DAB comunicatii personale GSM pozitia via GPS Retele locale ad-hoc cu vehicolele din apropiere pentru prevenirea accidentelor, ghidare, etc. Transmiterea in avans date vehicole (autobuze, camioane, etc) pentru programare intretinere vehicole Urgente Transmisia date pacient la spital, stare curenta, prim diagnostic inlocuire infrastructurei fixe in caz de cutremur, uragane, incendii, etc. Situatii de criza, razboi ...Exemplu de aplicatie la trafic autoOct 21, 2009 Curs Comunicatii Mobile 208Exemplu de aplicatie la trafic autoad hocUMTS, WLAN,DAB, DVB, GSM, cdma2000, TETRA, ...Personal Travel Assistant,PDA, Laptop, GSM, UMTS, WLAN, Bluetooth, ...Oct 21, 2009 Curs Comunicatii Mobile 209Comunicatii Mobile celulare Comunicatii Mobile celulare sisteme diferite (AMPS, GSM, CDMA,etc ) factor comun SDMAOct 21, 2009 Curs Comunicatii Mobile 210Banda de frecventa alocata pentru un tip de serviciu divizata in canale (definite de frecventa purtatoare) constituire seturi de frecvente Teritoriu ce urmeaza sa fie acoperit divizat in celule reprezentare celule sub forma hexagonalaNumar de celule > Numar de seturi de frecvente REUTILIZARECelule care utilizeaza acelasi set de frecventedDispunerea celulelor perturbatiile reciproce intre celule cu acelasi set de frecvente sa fie minime PLANIFICAREA RETELELOR MOBILEd distanta de reutilizareCelula de baza + celule ce o inconjoara zona de reutilizareOct 21, 2009 Curs Comunicatii Mobile 211Centrala de comanda a celulelorPSTN123456725141PLANIFICAREA RETELELOR MOBILEN celule (1 7) Zona de reutilizareOct 21, 2009 Curs Comunicatii Mobile 212Zona de reutilizare N celule egale ca suprafataR raza celuleir distanta la mobil(m,n) coordonatele celulei de reutilizareSe arata ca:N R d 3 4) 3 (2 2n mN+Valori uzuale N = 3,4,7,9drMA0A1A2 A3A4A5A6( 0,0 )( m,n )NRCelulele A1An produc perturbatii in A0 IN, R, d se determina astfel incat sa se asigure o anumita valoarea S /IOct 21, 2009 Curs Comunicatii Mobile 213Capacitatea creste > 3x.Fiecare sector poate reutiliza sloturi (intervale de timp) si coduri.Presupune utilizarea de antene adaptiveInterferentele sunt reduse prin sectorizare deoarece provin doar de la sectoarele care au aceleasi frecventeSectorizarea imbunatatesteS/IOct 21, 2009 Curs Comunicatii Mobile 214Abonatul mobil se deplaseaza din celula A in celula B. Handover ( handoffs) procesul de preluare a comunicatiei de echipamentul din celula B cand mobilul paraseste celula A Conditie comunicatia nu trebuie sa sufere intreruperi sau o scadere a calitatiiLimita performantei minimeMargine de preluare (Handover)AB x yzDecizia de preluare computer prelucreaza informatia privind nivelul semnaluluiPreluarea comunicatiei (Handover)Oct 21, 2009 Curs Comunicatii Mobile 215Marimea celulei adaptata tipului de zona si sistemului de comunicatiiSatelliteMacrocellMicrocellUrbanIn-BuildingPicocellGlobalSuburbanBasic TerminalPDA TerminalAudio/Visual TerminalO zona poate fi acoperita de mai multe tipuri de celule, de la diferite sisteme de comunicatii mobile Straturi MultipleOct 21, 2009 Curs Comunicatii Mobile 216Tabel comparativ al sistemelor celulare din generatia a douaOct 21, 2009 Curs Comunicatii Mobile 217Tabel comparativ al sistemelor cordlessOct 21, 2009 Curs Comunicatii Mobile 218Retele WirelessIEEE 802.15.3 UWB, BluetoothWi-Media, BTSIG, MBOAWANMANLANPANETSI HiperPANIEEE 802.11 Wi-Fi AllianceETSI-BRAN HiperLAN2IEEE 802.16d WiMAXETSI HiperMAN & HIPERACCESSIEEE 802.20IEEE 802.16e3GPP (GPRS/UMTS)3GPP2 (1X--/CDMA2000)GSMA, OMASensorsIEEE 802.15.4(Zigbee Alliance)RFID(AutoID Center)RANIEEE 802.22Radio Aria NetworkOct 21, 2009 Curs Comunicatii Mobile 219Retele suprapuseIntegratrea unor reteleheterogene, fixe simobile cu caracteristici de transmisie diferiteRegionalaZona metropolitanaCampusIn casa Preluare (handover)pe verticalaPreluare (handover)pe orizontalaOct 21, 2009 Curs Comunicatii Mobile 220OSI Open Sistem InterconnectionModelul OSI Unitatept datePlan funct. FunctiaPl funct HostDateAplicatia Proces retea la aplicatiePrezentare Reprezentare date si criptareSesiune Comunicatia InterhostSegmente Transport Conectare end-to-end si fiabilitatea (TCP)Pl funct MediaPachete Retea Determinarea drumului si adresarea logica (IP)Cadre Link Date Adresarea fizica (MAC & LLC)Biti Fizic Mediul, semnalul si transmisia binaraOSI efort de standardizare (1982) ISO si ITU-T model de protocoale pentru planurile functionale, definind interoperabilitatea intre dispozitive si softwareModelul OSI descriere abstracta a planurilor functionale pentru protocoalele de comunicatii si retele de calculatoare Modelul OSI cu sapte planuri functionale Oct 21, 2009 Curs Comunicatii Mobile 221Modelul OSI aplicat la comunicatile mobile Locare serviciu Aplicatii noi, multimedia Aplicatii adaptive Aglomerare si flow control Calitatea serviciului (QoS) adrese, rutare, localizare dispozitive hand-over Autentificare Acces media Multiplexare Control acces media Criptare Modulatie Interferente Atenuare FrecventaPl. funct AplicatiiPl. funct TransportPl. funct ReteaPl. funct link datePl. funct fizicOct 21, 2009 Curs Comunicatii Mobile 222Modelul OSI la sistemele celularePlanurile functionale (PF) ierarhizate PF inferioare asigura servicii pentru cele superioarePF constituit din parti situate in diferite echipamente si subsisteme.Sistemele celulare structura si denumire diferita a PF protocoale pe mai multe PF RR ManagementTransmisiuneMob. ManagmentCom. ManagementOper., Adm., Man.OperatorAbonatNecesita un schimb de informatii pentru functionare protocoaleIncadrarea in OSI pana la Planul Functional 3 (trei)Oct 21, 2009 Curs Comunicatii Mobile 223Aspectele economiceOct 21, 2009 Curs Comunicatii Mobile 224 Communicatii Wireless Calitatea transmisiunii (largime de banda, rata erori (BER), intarzierea) modulatia, codarea, interferenta Accesul media , reglementari ... Mobilitatea servicii dependente de locatie Transparenta locatiei Calitatea suportului pentru serviciu (intarzierea, jitter, securitatea) ... Portabilitatea Consumul de putere Dimensiunea afisorului, puterea de calcul limitata, ... Calitatea serviciului (QoS) ...Domenii de interes in Comunicatiile Mobile Comunicatii Mobile CelulareGSMOct 21, 2009 Curs Comunicatii Mobile 226IstoricSistemele de CM din generatia 1 prezinta dezavantaje majore:Cresterea capacitatii sistemului limitataLimitari in asigurarea calitatiiPret de cost ridicat1982 in Europa in cadru CEPT Group Special Mobile = GSM sistem Pan European specificatii tehnice CM in banda 900MHz1987 adoptarea tehnologiei si primul prototip1991 Expozitia Telecom 91 se prezinta sistemul sub denumirea Global System for Mobile = GSM specificatii tehnice cuprind 161 recomandari in 16 sectiuni 6000 pagini1989 responsabilitatea este preluata de ETSI : faza 1 1990 ; faza 2 1995Peste 300 de retele GSM in peste 200 tariGSM etape de dezvoltare pentru cresterea capacitatii de transmisie date generatia 2.5 generatia 3Oct 21, 2009 Curs Comunicatii Mobile 227Evolutia sistemelor de comunicatii mobile celulareOct 21, 2009 Curs Comunicatii Mobile 228Principalele caracteristiciPrelucrarea digitala a semnalelor voce, fax, date 22,8 kb/s / 11.4kb/sCodarea vorbirii 22,8 kb/s reducere la 13 kb/s (6,5 kb/s) date 9,6 kb/sGPRS (General Packet Radio Service), in GSM phase 2 115kb/sEDGE (Enhanced Data rates for GSM Enhancement) 384kb/sReducerea interferentei intersimbol (ISI) egalizari adaptive ale caracteristicilor canaluluiAlocare adaptiva a canalului Adaptive Channel Alocation ACAFDMA/TDMA utilizarea unui canal de catre 8 utilizatoriTransmisia si receptia de la si spre terminal benzi de frecventa diferite (25MHz)Terminalul Mobil (MS) participa la transferul intre celule reduce timpul de transfer Mobile Assisted HandOff = MAHOControlul puterii semnalului de la emisieControl lent al saltului de frecventa a purtatoarei Freqency Hopping = FHControl interfata prin transmisie discontinua Discontinous Transmmision =DTXSistem flexibil functiile configurabile softwareSDMA celule: macrocelule, microcelule, celule selective, tip umbrelaOct 21, 2009 Curs Comunicatii Mobile 229REGISTRUL VIZITATORI(ROAMING)REGISTRUL ABONATILOR DIN ZONA REGISTRULMOBILEFURATE, STRICATEAUTENTIFICARE,CODAREINTERFATA SPRE RETELE DE TELEFONIE FIXAIERARHIACELULELOREMITATOARE& RECEPTORE DIN CELULAMobilSIM:IDENTIFICAABONATRATA DATE : 9.6 KbpsInterfata UmInterfata AbisInterfata AArchitectura GSMOct 21, 2009 Curs Comunicatii Mobile 230GSM: elemente si interfeteMS MSBTSBSCGMSCIWFOMCBTSBSCMSC MSCUmEIRHLRVLR VLRISDN, PSTNradio cellradio cellMSAUCONSS MS MSBTSBSCGMSCIWFOMCBTSBSCMSC MSCAbisUmEIRHLRVLR VLRABSSPDNRSScelula radio celula radioMSAUC OSS semnalizareHLRVLROct 21, 2009 Curs Comunicatii Mobile 231Sistemul GSM subsisteme:Terminalul Mobil (ME sau TE) identificat prin International Mobile Equipment Identity (IMEI) tara/tipul_aprobare_cod producator _numar_ serial1. Abonatul Mobil Mobile Subscrieber = MS format din:Modulul de identificare a abonatului Subscriber Identity Module SIM poate fi mutat pe un alt terminal contine International Mobile Subscriber Identity (IMSI) (1,500 pagini) 1999 Decembrie : se lanseaza ver. 1.0B si se mareste numarul membrilor cu 3Com, (Lucent) Agere, Microsoft, Motorola 2000 Februarie : existau1,500+, in prezent peste 2500 versiuni: 0.7 ---> 0.9 ---> 1.0A ---> 1.0B ---> 1.1 --> 2003 Noiembrie: versiunea 1.2 2004 Noiembrie: versiunea 2.0 ( denumita EDR or Extended Data Rate) se mareste debitul de date la 2,1 3 Mb/s In prezent in testare versiunea 2.1Oct 21, 2009 Curs Comunicatii Mobile 304Banda ISM 2.4 GHz 79 (23) canale RFdistantate la 1 MHzCanalul 0: 2402 MHz canal 78: 2480 MHz; spaiu de gard de 2 MHz la limita inferioar i de 3,5 MHz la limita superioar Modulatie GFSK filtrul Gaussianavnd BT=0.51-100 mW putere de emisie 3 clase: 100 mW (reglaj), 2.5 mW, 1 mWMAC FHSS si TDD Salturi de frecventa 1600 hops/s Secventele de salt intr-o maniera pseudoaleatorie, determinate de master durat de 625 sec pentru slotul de timp asignat unui hop TDD pentru separarea sensurilor de transmisieOct 21, 2009 Curs Comunicatii Mobile 305Legatura de voce SCO (Synchronous Connection Oriented), cu FEC (forward error correction) fara retransmisie, duplex 64 kbps, punct la punct, comutare de circuiteLegatura de date ACL (Asynchronous ConnectionLess) asincron, recunoastere rapida, punct multipunct, debit date pana 433,9 kbps in mod simetric si 723.2/57.6 kbps in mod asimetric, comutare de pacheteTopologie:Celule ad-hoc ce se suprapun piconets (stea) formeaza un scatternetOct 21, 2009 Curs Comunicatii Mobile 306 piconet poate avea minim doua dispozitive i maxim opt. Intotdeauna unul din ele acioneaz ca master iar celelalte acioneaz ca slave. Intr-un piconet pot fi opt dispozitive active (un master i apte slave) dar mai pot fi incluse i alte dispozitive slave n stare de ateptare (parked). Aceste dispozitive nu pot fi active dar rmn sincronizate, n stare de ateptare. Att dispozitivele active ct i cele n stare de ateptare sunt controlate de catre master. Un dispozitiv poate aparine la mai multe piconet-uri simultan. Piconet-ul se stabilete dinamic i automat dup cum un dispozitiv intr sau parsete zona. Combinaia de piconet-uri care folosesc simultan dispozitive aflate n zone ce se suprapun scatternet. Intr-un piconet poate s existe un singur master dar un dispozitiv master din cadrul unui piconet va fi slave n celelate din care face parte Fiecare piconet are propriul su canal logic de transmisie. Numrul maxim de piconet-uri care pot fi interconectate ntr-un scatternet, fr ca s apar conflicte, este de opt Oct 21, 2009 Curs Comunicatii Mobile 307Configuratile ce pot apare sunt: Un singur punct la un singur punct (Piconet): In aceasta topologie reteaua este formata din un dispozitiv master si un dispozitiv slave. Multipunct (Piconet): aceasta topologie combina un dispozitiv master si sapte dispozitive slave intr-o retea ad-hoco Scatternet: un grup de Piconeturi legate prin intermediul unui dispozitiv care are rolul de slave in unul din piconeturi si are rolul de master in celalalt piconet.MSPiconet (Punct-la -Punct)MSSSSPiconet (Multipoint)MS S SMS SMasterSlaveScatternetOct 21, 2009 Curs Comunicatii Mobile 308Starile de conectare in BluetoothExista patru stari de conectare la un dispozitiv Bluetooth :Active: atat master cat si slave participa activ la procesul de comunicatie, transmitand si receptionand packetele de date (A,B,E,F,H)Sniff: in acest mod slave nu asculta in fiecare slot ca sa determine ca este un mesaj de la master pentru el ci doar la anumite sloturi bine precizate adulmeca ce se intampla. In pauze consumul energetic este redus ( C ) . Hold: funcioneaz doar clock-ul intern, slave poate s cear singur trecerea n aceast stare sau s fie trecut de ctre master. Temporar nu suporta ACL Transferul de date ncepe instantaneu cnd se face trecerea la starea Activ ( G )Park: slave sta sincronizat dar nu participa la piconet, primeste Parking Member Address (PMA) si pierde Active Member Address (AMA) (D,I)EAGHCDIHCBFMasterOct 21, 2009 Curs Comunicatii Mobile 309Inquiry: pentru a determina identitatea dispozitivelor Bluetooth din apropiere. Inquiry Scan: in aceasta stare dispozitivele asculta pentru interogari de la alte dispozitive.Inquiry Response: slave raspunde cu un pachet care contine codul sau de acces, clock-ul si alte informatii despre el.Page: master trimite un mesaj de anunt comunicand la slave codul de acces al dispozitivului (DAC) in diferite canale hop.Page Scan: slave asculta la una din frecventele de hop obtinuta din secventa sa de pagina in fereastra scanata.Slave Response: slave raspunde la mesajul de anunt de la masterMaster Response: master atinge acest nivel dupa ce receptioneaza mesajul sau da anunt pentru elMasterInquiryInquiry ScanInquiry ResponsePagePage ScanSlave ResponseMaster ResponseConnectionConnectionSlave3241576Procesul de formare a unui PiconetOct 21, 2009 Curs Comunicatii Mobile 310Structura PachetuluiControl packetsData/voice packetsVoicedataHV1HV2HV3DV(136 bits) DM1DM3DM5DH1DH3DH5 (2712 bits)ID*NullPollFHSDM1DataHeader CRCARQCRCFEC (optional)72 bits 54 bits 0 - 2745 bitsAccess Code Header Payload GuardNo retries No CRCFEC (optional)220s13 tipuri diferite de pachetele de date Oct 21, 2009 Curs Comunicatii Mobile 311Categoria 1 modulele de adaptare care se adaug n echipament : card PCMIA, card Flash Bluetooth, adaptor USB Bluetooth, dispozitiv de securitate RS-232 Bluetooth, convertor de port paralel Bluetooth, etc. in PC uri, laptopuri, a PDA, imprimante, etc .Categoria a 2-a perifericele de tipul ctilor care emit i recepioneaz semnale audio de la telefon, telefon celular, PC, playere MPEG, combine muzicale, perifericele pentru computer ca mouse-ul, claviatura, joystick, difuzoare, etc. Categoria a 3-a sistemele integrate, realizat ca parte integrant, de exemplu n cazul PC-urilor, direct pe placa de baz fr a utiliza circuite de interfa (ca la cat. 1)Categoria a 4-a telefoanele mobile. Oct 21, 2009 Curs Comunicatii Mobile 312Exemplu de retea 4G avand ca baza IPIP-basedcoreSS7 signallingInternetGSMUMTSpublicWLANRNCBSCfirewall, GGSN,gatewaygatewaysserver farm,gateways, proxiesPSTN, CS coreMSCSGSNrouterbroadcastaccesspointsprivateWLANprivateWPANOct 21, 2009 Curs Comunicatii Mobile 313Infastructura viitoarei generatii de retea IP Multimedia Mobile SGSNGGSN(FA)/PDSNGPRS/UMTS/CDMAPLMNIP CoreMSC/VLRCCMMSC/VLRCMXSession control(SIP)PSTN GatewayVisited AAAHome AAA (FA)WLAN 802.11Access NetworkVisited AAAMobilitatea(HA)Handsets cu VoIP sisuport dual-modet sisuport al MobilitatiCorp AAAPrezentaHosted ApplicationsVIntrepridereRANRNC RNC