Transmisja bezprzewodowa i anteny

103000 - Wydział Elektroniki i Technik Informacyjnych

TBAT

1

Głównym celem przedmiotu jest zapoznanie słuchaczy z podstawami teoretycznymi transmisji bezprzewodowej, techniką antenową oraz wybranymi systemami łączności bezprzewodowej. Omawiane są poszczególne bloki funkcjonalne toru radiokomunikacyjnego oraz sygnały wykorzystywane do transmisji danych. Przedstawiane są także modele propagacji fal radiowych i sposoby obliczania bilansu łącza.

Treść wykładu

• Wprowadzenie – istota i specyfika transmisji radiowej, podstawowe zjawiska w kanale transmisyjnym (tłumienie, odbicia, propagacja wielodrogowa, efekt Dopplera, szumy i zakłócenia) i ich wpływ na sygnał odbierany. (2 godz.)
• Transmisja analogowa i cyfrowa (przypomnienie, rozwinięcie) – właściwości czasowe i częstotliwościowe sygnałów z modulacjami analogowymi, idea transmisji cyfrowej, modulacje cyfrowe i ich właściwości (w tym charakterystyki szumowe), pojęcie symbolu i konstelacji, rola modulatora kwadraturowego, filtracja i synchronizacja sygnałów, sygnały wielotonowe OFDM. (3 godz.)
• Organizacja transmisji w łączu radiowym – podstawowe techniki wielodostępu (czasowy, częstotliwościowy, kodowy) i transmisji dwukierunkowej (czasowa, częstotliwościowa). (1 godz.)
• Tor radiokomunikacyjny – ogólna struktura toru i podstawowe parametry nadajnika i odbiornika, układy z przemianą częstotliwości – odbiornik superheterodynowy i homodynowy, koncepcja radia programowalnego. (2 godz.)
• Bilans łącza radiowego – równanie radiokomunikacyjne, źródła szumów, współczynnik szumów, temperatura szumowa, temperatura szumowa anteny, nieba, stosunek sygnału do szumu, stosunek sygnału do zakłóceń i szumów. (2 godz.)
• Modele propagacji fal radiowych – fala powierzchniowa, fala przestrzenna, strefy Fresnela i odbicie fali, wpływ jonosfery i propagacja jonosferyczna, wpływ troposfery i zastępczy promień Ziemi. (4 godz.)
• Technika antenowa – antena jako element systemu transmisji bezprzewodowej, najważniejsze parametry anten (polaryzacja, charakterystyka kierunkowa, zysk, pasmo pracy), przegląd typów anten stosowanych w radiokomunikacji, wymagania stawiane antenom przeznaczonym do pracy w danym systemie łączności. (4 godz.)
• Systemy radiofoniczne i telewizyjne – przegląd współcześnie wykorzystywanych systemów, zasady transmisji sygnałów. (2 godz.)
• Wybrane systemy łączności bezprzewodowej – sieci komórkowe (GSM, UMTS, LTE) i bezprzewodowe (WBAN, WPAN, WLAN), systemy satelitarne, idea Internetu Rzeczy. (3 godz.)
• Zastosowanie transmisji radiowej do nawigacji i lokalizacji. (1 godz.)
• Tendencje i perspektywy rozwoju łączności bezprzewodowej – 5G, radio kognitywne, transmisja w paśmie milimetrowym. (2 godz.)

Treść ćwiczeń

Zajęcia stanowią uzupełnienie treści wykładowych i realizowane są w formie demonstracji lub ćwiczeń obliczeniowych połączonych z odpowiednim objaśnieniem. Zawartość merytoryczna obejmuje:

• przeliczanie jednostek w skali liniowej i decybelowej,
• obliczenia tłumienia łącza radiowego, bilansu łącza radiowego, współczynnika szumów, temperatury szumowej,
• obliczenia przepływności transmisji, wymaganego poziomu odbieranego sygnału dla uzyskania wymaganej przepływności danych,
• symulacje propagacji fal radiowych wewnątrz i na zewnątrz budynków,
• wizualizacja zjawiska odbicia fali w zależności od polaryzacji,
• symulacje charakterystyk kierunkowych anten.

Zakres laboratorium

1. Tor radiokomunikacyjny – zapoznanie ze strukturą toru radiokomunikacyjnego, pomiary podstawowych parametrów. (3 godz.)
2. Charakterystyki kierunkowe anten – badania przeprowadzane dla kilku różnych typów anten – kierunkowych i dookólnych. (3 godz.)
3. Charakterystyki polaryzacyjne i częstotliwościowe anten – badania anten z polaryzacją liniową i eliptyczną, pomiar pasma pracy anten. (3 godz.)
4. Radiowy kanał propagacyjny – badania właściwości kanału propagacyjnego w systemach łączności bezprzewodowej. (3 godz.)
5. Właściwości sygnałów z modulacjami cyfrowymi – badania podstawowych cech widmowych/czasowych sygnałów z różnymi modulacjami cyfrowymi, wpływ szumów i zniekształceń na odbiór sygnałów. (3 godz.)
6. Emisje radiowe – zapoznanie z możliwościami i obsługą analizatora widma, badania emisji m.in. sieci radiofonicznych, telewizyjnych, komórkowych. (3 godz.)

• K. Wesołowski, „Systemy radiokomunikacji ruchomej”, WKiŁ, 2006.
• S. Haykin, „Systemy telekomunikacyjne”, WKiŁ, 2004.
• K. Wesołowski, „Podstawy cyfrowych systemów telekomunikacyjnych”, WKiŁ, 2003.
• S. Jackowski, M. Chrzan, „Współczesne systemy telekomunikacyjne”, tom 1 i 2, UTH, 2008.
• A. Dąbrowski (red.), P. Dymarski (red.), „Podstawy transmisji cyfrowej” OWPW, 2013.
• R. Katulski, „Propagacja fal radiowych w telekomunikacji bezprzewodowej”, WKiŁ, 2009.
• D.J. Bem, „Anteny i rozchodzenie się fal radiowych”, WNT, 1973.
• H. Kim, „Wireless Communications Systems Design”, Wiley, 2015.
• S.R. Saunders, A. Aragón-Zavala, „Antennas and Propagation for Wireless Communication Systems”, Wiley, 2007.
• J.J. Carr, „Practical Antenna Handbook”, McGraw Hill, 2011.

103400 - Instytut Radioelektroniki i Technik Multimedialnych

103400 - Instytut Radioelektroniki i Technik Multimedialnych

103400 - Instytut Radioelektroniki i Technik Multimedialnych

103400 - Instytut Radioelektroniki i Technik Multimedialnych

103400 - Instytut Radioelektroniki i Technik Multimedialnych