Link buddet

  • Số trang: 52 |
  • Loại file: PDF |
  • Lượt xem: 58 |
  • Lượt tải: 0
tranphuong5053

Đã đăng 6896 tài liệu

Mô tả:

CHƯƠNG 4 LINK BUDGET ThS. Trần Bá Nhiệm Sensitivity • Sensitivity chỉ độ nhạy của anten, tức khả năng tín hiệu có thể nhận được thành công • Nếu công suất nhận thấp thì cần phải có độ nhạy cao • Với các anten hiện nay, tốc độ truyền dữ liệu càng cao thì độ nhạy càng thấp Trần Bá Nhiệm Chương 4: Link budget 2 Sensitivity Tốc độ Hãng chế tạo Orinoco PCMCIA Silver/Gold cards Hãng chế tạo CISCO Aironet 350 cards 11 Mbps -82 dBm -85 dBm 5,5 Mbps -87 dBm -89 dBm 2 Mbps -91 dBm -91 dBm 1 Mbps -94 dBm -94 dBm Trần Bá Nhiệm Chương 4: Link budget 3 Sensitivity • Trị tuyệt đối của giá trị độ nhạy lớn cho biết độ nhạy của thiết bị tốt hơn • Đồng nghĩa với việc khả năng nhận tín hiệu thành công cao hơn • Sensitivity = Pt – L + Gt – Afree + Gr – Margin Với Pt: công suất truyền, L: suy hao trên cáp, Afree: suy hao trên đường đi, Gt và Gr: gain của bộ phát và nhận, Margin là các suy hao khác Trần Bá Nhiệm Chương 4: Link budget 4 Bài tập So sánh hai thiết bị có độ nhạy 91dBm so với 94dBm. Nếu có thể hãy cho biết công suất của chúng so với nhau như thế nào? Giải: Với nhận xét trước đó thì thiết bị có độ nhạy 94dBm sẽ tốt hơn thiết bị có độ nhạy 91dBm với mức chênh lệch là 3dBm. So sánh mức công suất, ta có: 10log10(P2/P1) = 3  P2/P1 = 1,9953  2 lần Trần Bá Nhiệm Chương 4: Link budget 5 Attenuation – độ suy hao • Free-space path loss (FSPL) là mất mát công suất của tín hiệu điện từ xung quanh line-of-sight (LOS) – nó không bao gồm gain của anten tại nơi truyền hoặc nơi nhận, cũng không tính tới sự mất mát do sai sót phần cứng Trần Bá Nhiệm Chương 4: Link budget 6 Công thức Friis • Trong không gian, độ suy hao của tín hiệu được tính theo công thức: Afree = 20 log10 (4d / λ) Với Afree tính bằng dB λ : bước sóng (m) d : khoảng cách giữa transmitter – receiver (m) Trần Bá Nhiệm Chương 4: Link budget 7 Fresnel zone – vùng Fresnel • Công thức Friis được dùng khi anten nằm trên LoS • Điều kiện này – được biết với tên gọi lan truyền trong không gian – phải có ít nhất 80% thể tích nằm trong vùng được gọi là Fresnel zone. Trần Bá Nhiệm Chương 4: Link budget 8 Fresnel zone – vùng Fresnel • Fresnel zone được dùng để phân tích khả năng nhiễu trong quá trình truyền tín hiệu. • Vùng này phải duy trì đủ lớn để tránh giao thoa với các sóng mang tín hiệu khác. • Fresnel zone có liên quan đến LOS. Trần Bá Nhiệm Chương 4: Link budget 9 Link budget • Link budget là tổng các giá trị gain và lost từ thiết bị truyền cho đến thiết bị nhận (tính cả các thiết bị trung gian, môi trường truyền thông,…) • Received power (dBm) = EIRP (dBm) – Attenuation (dBm) + Gain reception antenna (dBi) – Cables receiver loss (dBm) Trần Bá Nhiệm Chương 4: Link budget 10 Link budget Trần Bá Nhiệm Chương 4: Link budget 11 Link budget • Công suất nhận được (dBm) rõ ràng phải > độ nhạy của card nhận • Độ nhạy của card nhận cho biết công suất tối thiểu (dBm) mà tín hiệu còn có ý nghĩa sử dụng • Cần thiết phải tính đến vai trò của Link Margin để cho phép các thiết bị truyền thông hoạt động được chính xác Trần Bá Nhiệm Chương 4: Link budget 12 Bài tập Một sóng radio có tần số 5,8GHz. Công suất truyền là 100mW, gain của anten là 16dBi, độ nhạy là -85dBm với tốc độ truyền 6Mbit/s. Giả sử hai anten nằm trên LOS và không kể các mất mát khác. Tính khoảng cách lan truyền tối đa? Giải: EIRP = transmitter power (dBm) – loss in the cable (dBm) + gain (dBi) =10 log10(100 mW) – 0 + 16 dBi = 20 dBm + 16 dBi Afree = 20 log10 (4  d / l) Trần Bá Nhiệm Chương 4: Link budget 13 Bài tập Ta có: gain (dBi) - Loss (dBm) – sensitivity (dBm) = 16 dBi - 0 - (-85 dBm) Và Link Margin = 20 dBm + 16 dBi + 16 dBi - (-85 dBm) - Afree Theo giả thiết, ta có: Link Margin = 0 (do không kể các mất mát khác)  Afree = 20 + 16 + 16 + 85 = 137 dBm Thay vào công thức Friis: 20 log10 (4  d / l) = 137 dBm  4  d / l = 10137/20  d = 10137/20 × l / 4  Với: l = c / f = 51,7mm Nên: d = 29,14km Trần Bá Nhiệm Chương 4: Link budget 14 Bài tập Một sóng radio có tần số 5,8GHz. Công suất truyền là 100mW, gain của anten là 16dBi, độ nhạy là 85dBm với tốc độ truyền 6Mbit/s. Giả sử hai anten nằm trên LOS và không kể các mất mát khác. Bán kính vùng Fresnel được tính tại điểm giữa. Tính toán độ cao cần thiết để đặt anten sao cho sóng radio không bị ngăn cản bởi mặt đất? Giải: Tính toán như bài trước ta được: l= 51,7 mm Và do giả thiết suy ra: d1 = d2 = d /2 = 14,57 km Đồng thời: = l  r = 19,4 m Trần Bá Nhiệm Chương 4: Link budget 15 Bài tập Chứng minh rằng nếu tăng tần số hoặc tăng khoảng cách giữa bộ truyền và nhận lên gấp 2 thì độ suy hao công suất nhận được là 6dB. Giải: Theo Friis ta có: Afree = 10 log10 (4  d / l)2 Và Afree = 10 log10 (Pt / Pr)  10 log10 (Pt / Pr) = 10 log10 (4  d / l)2  10 log10 (Pt / Pr) = 10 log10 (4  d f / c) 2 Trần Bá Nhiệm Chương 4: Link budget 16 Bài tập Nếu tăng tần số hoặc tăng khoảng cách giữa bộ truyền và nhận lên gấp 2 thì công suất nhận được lúc này là P’r. Lúc này ta có: 10 log10 (Pt / P’r) = 10 log10 (4 2 d f / c)2  10 log10 (Pt / P’r) = 10 log10 (Pt / Pr) + 10 log10 (22)  10 log10 (Pr / P’r) = 10 log10 (22)  6dB Vậy độ suy hao công suất nhận được lúc này là 6dB. Trần Bá Nhiệm Chương 4: Link budget 17 Bài toán Sóng mang có tần số 2,4GHz, margin bằng 10dBm. Anten có độ nhạy thay đổi từ -85 dBm đến -94 dBm. Cho gain tại transmitter và receiver đều bằng 0, EIRP = 20dBm. Khoảng cách phát tối đa là bao nhiêu? Giải: Afree = 20 log10 (4d / λ) = 20 log10 (4  / λ) + 20 log10d = 20 log10 (4  / 0,125) + 20 log10d = 100 + 20 log10d Sensitivity = Pt – L + Gt – Afree + Gr – Margin và Pt – L + Gt = EIRP = 20dBm và Gr = 0 dBi Trần Bá Nhiệm Chương 4: Link budget 18 Bài toán Thay vào công thức: Sensitivity = EIRP – (100 + 20 log10d) + Gr – Margin ⇒ 20 log10d = EIRP – 100 + Gr – Margin – Sensitivity EIRP – 100 + Gr – Margin – Sensitivity Hay = 10 Do Gr = 0, EIRP = 20dBm và Margin = 10dBm nên – 90 – Sensitivity = 10 (km) Với Sensitivity = -85dBm ta tính được d = 0,5623km Với Sensitivity = -94dBm ta tính được d = 1,5848km Trần Bá Nhiệm Chương 4: Link budget 19 Bài tập Xét quá trình truyền thông giữa 2 vệ tinh, bỏ qua suy hao trong không gian, để tăng cường công suất nhận được, có 2 lựa chọn: – Dùng tần số cao hơn (ví dụ: tăng gấp 2) – Tăng bề mặt tác động của anten (ví dụ: tăng gấp 2) • Hỏi giải pháp nào tăng công suất tốt hơn? • Mức độ cải thiện phương pháp nào tối ưu hơn hay như nhau? • Tính gain đạt được trong mỗi giải pháp? Trần Bá Nhiệm Chương 4: Link budget 20
- Xem thêm -