Μάθηµα 10 ο : Πολλαπλή πρόσβαση µε διαίρεση συχνότητας (FDMA)

Transcript

1 Μάθηµα 10 ο : Πολλαπλή πρόσβαση µε διαίρεση συχνότας (FDMA) Στόχοι: Στο τέλος αυτού µαθήµατος ο σπουδαστής θα γνωρίζει: Τις διάφορες διατάξεις εκποµπής FDMA Ta χαρακριστικά ενός δορυφορικού επαναλήπ κατά λειργία µε πολλά φέροντα Τι είναι το φαινόµενο ς ενδοδιαµόρφωσης πως επηρεάζει ν ποιότα µιας ραδιοζεύξης Με πρόσβαση FDMA το διαθέσιµο εύρος ζώνης επαναλήπ υποδιαιρείται σε έναν αριθµό µικρότερων ζωνών. Κάθε επίγειος σταθµός δικτύου εκπέµπει σε µια ή περισσότερες από τις παραπάνω υποζώνες. Ζώνες ασφαλείας µεταξύ των υποζωνών αντισταθµίζουν τα προβλήµατα που εισάγονται από ατέλειες στα χρησιµοποιούµενα φίλτρα ταλαντωτές. Μάθηµα 10 1

2 ιατάξεις εκποµπής FDMA FDM/FM/FDMA ορυφόρος Αναλογικά σήµατα Πολυπλεξία FDM FDM (SSB/SC) ιαµoρφωτής FM FM Ποµπός Κεραία f 1 Φασµατική πυκνότα Ζώνη ασφαλείας f 1 f 2 f 3 f 2 f 3 Από άλλους επίγειους σταθµούς Φέροντα Εύρος ζώνης συχνοτήτων δορυφορικού επαναλήπ Συχνότα Μάθηµα 10 2

3 ΤDM/PSK/FDMA ορυφόρος Ψηφιακά σήµατα Κεραία f 1 Ποµπός Πολυπλεξία ΤDM ΤDM ιαµoρφωτής PSK PSK SCPC/FDMA f 2 f 3 Από άλλους επίγειους σταθµούς ιαµoρφωτής FM FM Αναλογικό σήµα SCPC/FM/FDMA Ποµπός Ποµπός ορυφόρος ιαµoρφωτής PSK PSK Ψηφιακό σήµα f 2 f 1 SCPC/PSK/FDMA f 3 Μάθηµα 10 3

4 Ενδοδιαµόρφωση (intermodulation) Όταν ένας µη γραµµικός ενισχυτής τροφοδοτείται από διάφορα σήµατα µε συχνότες f i (i=1,..,n), τότε σν έξοδο ενισχυτή παίρνουµε σήµατα µε τις παραπάνω συχνότες εισόδου µαζί µε ανεπιθύµητα σήµατα τα οποία καλούνται παράγωγα ενδοδιαµόρφωσης (intermodulation products). Τα παράγωγα αυτά έχουν συχνότες f im που δίνονται από τις παρακάτω σχέσεις: f im = m 1 f 1 + m 2 f m n f n O βαθµός Μ ενός παραγώγου ορίζεται από σχέση: Μ = m 1 + m m n Στις περισσότερες περιπτώσεις µόνο τα παράγωγα τρίς πέµπς τάξης είναι σηµαντικά. f i Mη γραµµικός ενισχυτής f i f im Οι συνέπειες φαινοµένου ς ενδοδιαµόρφωσης είναι: Ένα ποσοστό ς διαθέσιµης χάνεται. Τα περιττής τάξης παράγωγα ενδοδιαµόρφωσης εµφανίζονται µέσα σ ζώνη συχνοτήτων επαναλήπ µε συνέπεια να παρεµβάλλουν τα ωφέλιµα σήµατα άλλων καναλιών. Μάθηµα 10 4

5 Απόδοση συστήµατος FDMA FDM/FM/FDMA BW=36MHz Απόδοση (100%) Αριθµός προσβάσεων H H γραφική γραφική παράσταση παράσταση παρουσιάζει παρουσιάζει τον τον τρόπο τρόπο µε µε τον τον οποίο οποίο µεταβάλλεται µεταβάλλεται η η απόδοση απόδοση µιας µιας µετάδοσης µετάδοσης FDM/FM/FDMA FDM/FM/FDMA σα σα συνάρση συνάρση αριθµού αριθµού των των φερόντων φερόντων (προσβάσεων). (προσβάσεων). Η Η απόδοση απόδοση καθορίζεται καθορίζεται από από χωρητικότα χωρητικότα επαναλήπ επαναλήπ σε σε σχέση σχέση µε µε χωρητικότα χωρητικότα επαναλήπ επαναλήπ που που αντιστοιχεί αντιστοιχεί σε σε απλή απλή πρόσβαση πρόσβαση λειργία λειργία κόρου. κόρου. Μάθηµα 10 5

6 Ο λόγος σήµατος προς θόρυβο C/N C/N (dbhz) (dbhz) 0 0 (C/N 0 ) IM (C/N 0 ) T (C/N 0 ) U (C/N 0 ) D Κόρος Αναδίπλωση Αναδίπλωση εισόδου, εισόδου, ΙΒΟ ΙΒΟ (db) (db) 0dB Oι Oι λόγοι λόγοι (C/N (C/N 0 ) U 0 ) (C/N U (C/N 0 ) D 0 ) D (C/N (C/N 0 ) T 0 ) αναπαριστούν T αναπαριστούν το το λόγο λόγο ς ς φέροντος φέροντος προς προς φασµατική φασµατική πυκνότα πυκνότα θορύβου θορύβου για για ν ν uplink, uplink, downlink, downlink, ραδιοζεύξη. ραδιοζεύξη. Ο Ο λογος λογος (C/N (C/N 0 ) ΙΜ 0 ) ΙΜ αναπαριστά αναπαριστά το το λόγο λόγο ς ς φέροντος φέροντος προς προς φασµατική φασµατική πυκνότα πυκνότα θορύβου θορύβου ενδοδιαµόρφωσης. ενδοδιαµόρφωσης. [(C/N [(C/N 0 ) T 0 ) ] -1 T ] -1 = = [(C/N [(C/N 0 ) U 0 ) ] -1 U ] [(C/N [(C/N 0 ) D 0 ) ] -1 D ] [(C/N [(C/N 0 ) IM 0 ) ] -1 IM ] -1 Μάθηµα 10 6

7 Χαρακριστική µεταφοράς επαναλήπ (για πολλά φέροντα) Αναδίπλωση εισόδου Αναδίπλωση εξόδου, ΟΒΟ (db) Αναδίπλωση εξόδου, ΟΒΟ (db) Ένα φέρον Πολλά φέροντα (input back-off, IBO) IBO = P i, n /(P i,1 ) sat Αναδίπλωση εξόδου (input back-off, ΟΒO) ΟBO = P o,n /(P o,1 ) sat Όπου P i, n P o,n οι ισχείς ενός φέροντος (από τα n) σν είσοδο ν έξοδο ενισχυτή αντίστοιχα (o δείκς sat υποδηλώνει κατάσταση κόρου) Αναδίπλωση εισόδου, ΙΒΟ (db) Αναδίπλωση εισόδου, ΙΒΟ (db) Μάθηµα 10 7

8 Παράγωγα ενδοδιαµόρφωσης για δύο αδιαµόρφωτα φέροντα Παράγωγα ενδοδιαµόρφωσης 3 ου βαθµού 3f 1-2f 2 2f 1 -f 2 f 1 f 2 2f 2 -f 1 3f 2-2f 1 Συχνότα Φέροντα Παράγωγα ενδοδιαµόρφωσης 5 ου βαθµού Μάθηµα 10 8

9 Μειονεκτήµατα πλεονεκτήµατα ς FDMA Πλεονεκτήµατα Aπλότα σχεδιασµού οκιµασµένος - αξιόπιστος εξοπλισµός εν απαιτείται συγχρονισµός µεταξύ των επίγειων σταθµών δικτύου Μειονεκτήµατα Έλλειψη ευελιξίας σε περίπτωση που απαιθεί αλλαγή στις συχνότες πρόσβασης των επίγειων σταθµών Ελάττωση ς ολικής χωρητικότας επαναλήπ µε ν αύξηση πλήθους των προσβάσεων Ανάγκη ελέγχου ς εκποµπής των επίγειων σταθµών έτσι ώστε όλα τα φέροντα να φθάνουν στον επαναλήπ µε ίσα επίπεδα ( για να αποφευχθεί το φαινόµενο ς κατάληψης) Μειωµένη ισχύς εκποµπής από το δορυφόρο, όταν αυξάνεται ο αριθµός των προσβάσεων στον επαναλήπ, για να περιορισθούν τα ανεπιθύµητα παράγωγα ενδοδιαµόρφωσης Μάθηµα 10 9