Radiokomunikacja zagadnienia ogólne

Autor:K Miśkiewicz

Pojęcie radiokomunikacji

Przekazywanie informacji (mowa, Przekazywanie informacji (mowa, obraz, dane) za pośrednictwem fal obraz, dane) za pośrednictwem fal elektromagnetycznych elektromagnetycznych rozchodzących się w przestrzenirozchodzących się w przestrzeni

Historia radiokomunikacji

James Clark MAXWELL – teoria fal elektromagnetycznych (1973)

Heinrich HETRZ – doświadczalne wytworzenie i odbiór fal elektromagnetycznych (1888)

Guglielmo MARCONI – praktyczne zastosowanie radiokomunikacji (1898) – radiotelegrafia w marynarce wojennej i handlowej

SOS (save our souls) – 1909 katastrofa S/s Slavonia (Azory)

Przykład systemu radiokomunikacyjnego

Fala elektromagnetyczna

Składowa magnetyczna H, elektryczna E Częstotliwość f [Hz] 9kHz – 1000GHz Długość Natężenie V/m, dB f=c – prędkość światła 300 000 km/s

Widmo fal elektromagnetycznych w radiokomunikacji [V.431-7]

Zakres Długość fali [m] Oznaczenie 3 Hz – 30 Hz 100 000 km – 10 000 km ELF, Extremely low frequency 30 Hz – 300 Hz 10 000 km – 1 000 km SLF, Super low frequency 300 Hz – 3000 Hz 1 000 km – 100 km 1. ULF, Ultra low frequency, fale hektakilometrowe 3 kHz – 30 kHz 100 km – 10 km VLF, Very low frequency, fale myriametrowe, fale bardzo

długie 30 kHz – 300 kHz 10 km – 1 km LF, Low frequency, fale kilometrowe, fale długie

300 kHz – 3 MHz 1 km – 100 m MF, Medium frequency, fale hektametrowe, fale średnie 3 MHz – 30 MHz 100 m – 10 m HF, High frequency, fale dekametrowe, fale krótkie 30 MHz – 300 MHz 10m - 1m VHF, Very high frequency, fale metrowe, fale ultrakrótkie 300 MHz – 3 GHz 1 m – 10 cm UHF, Ultra high frequency, fale decymetrowe 3 GHz – 30 GHz 10 cm – 1 cm SHF, Super high frequency, fale centymetrowe 30 GHz – 300 GHz 1 cm – 10 mm EHF, Extremely high frequency, fale milimetrowe

Propagacja fal elektromagnetycznych

Fale powierzchniowe – fale długie, >2000km Fale jonosferyczne – fale krótkie, tysiące km Propagacja troposferyczna – prostoliniowa +

ugięcia i odbicia

PR=PT+GT+GR+20lg(/4r) – wzór Friisa PR-SR>margines

Bilans mocy łącza radiowego(przestrzeń swobodna)

Modulacja w radiokomunikacji Amplitudy (AM) Częstotliwości (FM) Fazy (PM) Modulacje złożone np. AM+PM

Modulacja amplitudy

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20-1.5

-1

-0.5

0

0.5

1

1.5

t, ms

Modulacja częstotliwości

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10-1

-0.5

0

0.5

1sygnal modulujacy

t, ms

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10-2

-1.5

-1

-0.5

0

0.5

1

1.5

2sygnal zmodulowany

t, ms

Modulacja fazy

0 1 2 3 4 5 6 7

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

sygnal modulujacy

t, ms

0 1 2 3 4 5 6 7-2

-1.5

-1

-0.5

0

0.5

1

1.5

2

t, ms

sygnal zmodulowany

Widmo sygnału zmodulowanego amplitudowo

(modulacja dwuwstęgowa)

Radiotelefony – tryb simplex

FPP – filtr pasmowoprzepustowyW - wzmacniacz mikrofonowyMod – modulatorDem - demodulator

N/O przycisk nad/odb

System dyspozytorski - duosimplex

Wykorzystanie widma w radiokomunikacji

Odbiornik powinien odbierać sygnał z tylko jednego nadajnika

Realizacja: Separacja przestrzenna – odpowiednia

odległość nadajników wykorzystujących ten sam kanał

Separacja częstotliwościowa – różne nadajniki wykorzystują różne kanały częstotliwościowe

Separacja czasowa w danej chwili nadaje tylko jeden nadajnik – dyscyplina obsługi nadajników, mechanizmy w protokołach

Uregulowania prawne

Mechanizm powstawania zakłóceń w radiokomunikacji

SYTUACJA NIEDOPUSZCZALNA

Bezzakłóceniowe wykorzystanie widma

SEPARACJA PRZESTRZENNA SEPARACJA CZĘSTOTLIWOŚCIOWA SEPARACJA CZASOWA SEPARACJA KODOWA

(SYGNAŁOWA)

SEPARACJA PRZESTRZENNA

PRZYKŁAD SEPARACJI PRZESTRZENNEJ Nadajniki TVP1 na kanale 8

Katowice 200kW H Koszalin 80kW V Białystok 80 kW H Muszyna, Piechowice, Włocławek

małe moce

Widmo sygnału z modulacją AM

Separacja częstotliwościowa - Odstęp międzykanałowy

Separacja czasowa Zapewnia użytkownik – nie wolna

nadawać jeżeli kanał jest zajęty Mechanizmy wbudowane w

zaawansowane protokoły np. WiFi 802.11, WiMax, ZigBee

Wielodostęp z podziałem czasowym (GSM)

Separacja sygnałowa Kodowanie sygnału (np. kody

GOLDA w systemie GPS) Systemy z rozproszonym widmem

Międzynarodowe regulacje prawne ITU-R Regulamin Radiokomunikacji Światowa Tablica Przeznaczeń

Częstotliwości

Polskie regulacje prawne

Prawo Telekomunikacyjne – Dz. U. 2004 nr 171 poz 1800 – nadzór nad gospodarką widma – UKE (Urząd Komunikacji elektronicznej)

Krajowa Tablica Przeznaczeń Częstotliwości

Dla użytkowania urządzenia nadawczego – pozwolenie radiowe

Użytkowanie bez pozwolenia Radiotelefony PMR 446 – 446MHz, 8

kanałów analogowych, odstęp 12,5 kHz PR 27 (CB Radio) Urządzenia bliskiego zasięgu

zdefiniowane w Rozporządzeniu Dz. U. 2007 nr 138 poz 972 np: Urządzenia telesterowania (433MHz) Urządzenia identyfikacji RFID Urządzenia radiowych sieci komputerowych

2,4GHz i 5 GHz

Wymagania formalne

Oznakowanie spełnienie wymagań dyrektyw: LDV, EMC, RTTE, ATEX

Dla urządzeń nadawczych klasy 2 Deklaracja zgodności (producent

lub importer UE)

Przykład deklaracji zgodności

Certyfikat WE

Przykład tabliczki znamionowej

Radiokomunikacja w kopalniach podziemnych Przewody promieniujące Systemy z widzialnością optyczną Propagacja przez górotwór Wykorzystanie metalowego

wyposażenia wyrobisk Systemy rozległe (Wi-Fi, DECT)