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OWJ100001 WCDMA Fundamentos RNP
ISSUE 1.0
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l Depois de concluído este curso, você será capaz de:
[Se familiarizar com os princípios da propagação da onda de rádio e se preparar teoricamente para o link budget subseqüente
[Descrever conceitos sobre antenas e o significado de parâmetros típicos
[Compreender os princípios de RF, componentes e instrumentos típicos para o planejamento da rede de rádio e otimização.
[Compreender o e-map digital
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CapCapíítulo 1 Introdutulo 1 Introduçção ão ààs Ondas de Rs Ondas de Ráádiodio
CapCapíítulo 2 Sobre as Antenastulo 2 Sobre as Antenas
CapCapíítulo 3 Btulo 3 Báásico de RFsico de RF
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CapCapíítulo 1 Introdutulo 1 Introduçção ão ààs Ondas de Rs Ondas de Ráádiodio
1.1 Princ1.1 Princíípios Bpios Báásicos das Ondas de Rsicos das Ondas de Ráádiodio
1.2 Caracter1.2 Caracteríísticas da Propagasticas da Propagaççãoão
1.3 Modelo de Propaga1.3 Modelo de Propagaççãoão
1.4 Corre1.4 Correçção do modelo de propagaão do modelo de propagaççãoão
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Espectro da Onda de RádioEspectro da Onda de Rádio
300-3000GHz
EHFExtremely HighFrequency
30-300GHzSHFSuper High Frequency3-30GHzUHFUltra High Frequency300-3000MHzVHFVery High Frequency30-300MHzHFHigh Frequency3-30MHzMFMedium Frequency300-3000KHzLFLow Frequency30-300KHzVLFVery-low Frequency3-30KHzVFVoice Frequency300-3000Hz
ELFExtremely LowFrequency
30-300Hz3-30Hz
DesignationClassificationFrequency
As freqüências em cada banda apresentam características depropagação únicas
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Propagação da Onda Eletromagnética
[ Se o sentido do campo elétrico da onda de rádio for vertical em relação ao solo, a onda de rádio é dita polarizada verticalmente.
[ Se o sentido do campo elétrico da onda de rádio for paralelo ao solo, a onda de rádio é dita polariza horizontalmente.
DipoloCampo elétrico
Campo magnético
Direção da transmissão da onda elétrica
Campo elétrico
Campo magnético
Campo elétrico
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Onda difratada em montanhas(área sombreada)
Onda refratada na Ionosfera (comunicação além do horizonte)
Percurso da Propagação
Incidência perpendicular da ondae Refração da onda na terra
(modo de propagação mais comum)
Onda refletida na Troposfera(a propagação é muito aleatória)
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①①Ondas refletidas nos prOndas refletidas nos préédios dios ②②Onda difratadas Onda difratadas ③③ Onda direta Onda direta
④④Onda refletida no soloOnda refletida no solo
Percursos de Propagação
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CapCapíítulo 1 Introdutulo 1 Introduçção ão ààs Ondas de Rs Ondas de Ráádio dio
1.1 Princ1.1 Princíípios bpios báásicos das Ondas de rsicos das Ondas de ráádio dio
1.2 Caracter1.2 Caracteríísticas de Propagasticas de Propagaçção ão
1.3 Modelo de Propaga1.3 Modelo de Propagaççãoão
1.4 Corre1.4 Correçção do modelo de propagaão do modelo de propagaççãoão
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Ambiente de Propagação da onda de rádio
l A propagação da onda de rádio é afetada pela estrutura topográfica e morfologia. A morfologia define a escolha dos modelos de propagação. Os principais fatores que afetam a morfologia são:
[ Forma natural da terra (montanhas, montes, planícies, água)
[Quantidade, distribuição e material dos edifícios.
[Condições de ruído natural.
[Condições meteorológicas
[Características da vegetação da região
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R
T
T
R
Categorias de Terreno
Terreno Quase-plano
O terreno tem superfície ligeiramente áspera e a
diferença da altura da superfície é menor que
20m.
Terreno Irregular
Os terrenos são montanhosos, com montes
isolados, inclinado, e mistura de terra e água.
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distância (m)
Potência recebida (dBm)
10 20 30
-20
-40
-60
Desvanecimento de
grande escala
Desvanecimento de pequena escala
Desvanecimento do Sinal
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Medidas contra desvanecimento de pequena escala - Diversidade
Diversidade de recepção
l Diversidade no Tempo
[ Intercalamento de símbolo, verificação de erro, código corretor de erro, tecnologia receptor Rake
l Diversidade no Espaço
[Os sinais são coletados por uma antena principal e outra de diversidade. Os sinais recebidos da antena principal/diversidade não possuem as mesmas características de desvanecimento simultaneamente.
[A capacidade de balancear os sinais dos diferentes percursos no receptor da BTS, em certa escala de tempo, é também um modo de diversidade de espaço.
l Diversidade em freqüência
[ GSM adota tecnologia de salto de freqüência
[ CDMA adota tecnologia de espalhamento espectral
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Solução RAKE technologyRAKE technology
Atraso da Onda de Rádio
l Derivado da reflexão, refere-se à interferência co-frequência causada pela diferença de tempo ambiente de propagação do sinal principal e de sinais de múltiplos percursos recebidos pelo receptor.
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T
R
Perda por Difração
l As ondas eletromagnéticas difundem ao redor do ponto de difração
l A onda difratada cobre todas as direções exceto o obstáculo
l A perda por difusão é mais severa.
l A fórmula para o cálculo é complexa e varia com diferentes fatores de difração.
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¦ È
¦ Ȧ Å0¦ Ì0 ¦ Ŧ Ì ¦ Å0¦ Ì0
Dw1 w2
E1
E2
XdBmWdBm
Penetration loss =X-W=B dBPenetration loss =X-W=B dB Reflexão e Difração da onda eletromagnética penetrando na parede
Perda por Penetração (1)
l Sinais em interiores dependem da perda de penetração dos edifícios
l O sinal perto de uma janela é muito diferente do sinal no meio do cômodo
l O material do edifício afeta diretamente a perda por penetração
l O ângulo de incidência da onda eletromagnética afeta consideravelmente a perda por penetração
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T
R
Perda por Penetração (2)
l Perda por Penetração:
[Obstrução na parece :5 a 20dB
[Obstrução no piso:>20dB,
[O valor da perda em interiores é função do número do andares,-1.9dB/floor
[Obstrução nos móveis e outros obstáculos: 2-15dB
[Vidro grosso : 6-10dB
[Perda por penetração no vagão do trêm:15-30dB
[Perda por penetração no elevador é: 30dB
[Árvores densas:10dB
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CapCapíítulo 1 Introdutulo 1 Introduçção ão ààs Ondas de Rs Ondas de Ráádiodio
1.1 Princ1.1 Princíípios bpios báásicos das ondas de rsicos das ondas de ráádio dio
1.2 Caracter1.2 Caracteríísticas de propagasticas de propagaççãoão
1.3 Modelo de propaga1.3 Modelo de propagaççãoão
1.4 Corre1.4 Correçção do modelo de propagaão do modelo de propagaçção ão
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Modelos Típicos
l Modelo no espaço livre
l Modelo da propagação da terra plana.
l Modelo Okumura/Hata
l Modelo COST231-Hata
l Modelo COST231 Walfish-Ikegami
l Modelo Keenan-Motley
l Modelos computadorizados
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Lo = 91.48+20lgd, for f=900MHzLo = 97.98+20lgd, for f=1900MHzLo = 99+20lgd, for f=2100MHz
Modelo no Espaço Livre
l Aplicável a ambientes isotrópicos. o modelamento teórico considera o vácuo. Este ambiente não existe na prática, mas o ar é similar a esse ambiente.
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Ploss = L0+10χlgd -20lghb - 20lghm
χ = 4 Gradiente de perda por percurso
hb:Altura da antena da BTS
hm: Altura da estação móvel
L0:Parâmentros relacionados com a frequência
Sendo a altura da antena da BTS dobrada, a perda por percurso será compensada por 6dB
R
T
Modelo de Propagação de terra plana
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Características:Freqüência f :150~1500MHzAltura da antena da BTS Hb:30~200mAltura da estação móvel Hm:1~10mDistância d:1~20km
Modelo Okumura-Hata
l Modelo para Macro célula
l A antena da BTS é mais alta que os edifícios circunvizinhos
l A predição não é aplicável em um raio menor que 1km
l Não é aplicável para freqüência acima de 1500MHz
l Modelo para Macro célula
l A antena da BTS é mais alta que os edifícios circunvizinhos
l A predição não é aplicável em um raio menor que 1km
l Não é aplicável para freqüência acima de 1500MHz
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Lu=69.55 + 26.16logf - 13.82loghb+(44.9 -65.5loghb)logd - a(Hm)
Modelo Okumura-Hata
l Urbano (cidades médias e pequenas) :
[a (Hm) = [1.1*log(f) - 0.7]*Hm - [1.56*log(f) - 0.8]l Urbano Denso (grande cidades):
[a (Hm) = 8.29*[log(1.54*Hm)]2 - 1.1(for f <= 200 MHz)[a (Hm) = 3.2*[log(11.75*Hm)]2 - 4.97 (for f >= 400 MHz)
l Suburbano:
[Lsu (dB) = Lu-2*[log(f/28)]2-5.4l Área Rural (área quase aberta):
[Lrqo (dB) = Lu-4.78*[log(f)]2 + 18.33*log(f)-35.94l Área Rural (área aberta):
[Lro (dB) = Lu-4.78*[log(f)]2+18.33*log(f)-40.94
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Modelo COST 231-Hata
Escopo Aplicável:Escala de Frequência f:1505~2000MHzAltura da antena da BTS Hb:30~200mAltura da estação móvel Hm:1~10mDistancia d:1~20km
l Modelo para Macro célula
l A antena da BTS é mais alta que os edifícios circunvizinhos
l A predição não é aplicável em um raio menor que 1km
l Não é aplicável se freqüência acima de 2000MHz ou abaixo de 1500MHz
l Modelo para Macro célula
l A antena da BTS é mais alta que os edifícios circunvizinhos
l A predição não é aplicável em um raio menor que 1km
l Não é aplicável se freqüência acima de 2000MHz ou abaixo de 1500MHz
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Lu(dB)= 46.3 + 33.9*log(f) - 13.82*log(Hb) - a(Hm) + [44.9 - 6.55*log(Hb)]*log(d) + Cm
Modelo COST 231-Hata
l Cidades Médias e Áreas suburbanas centrais
[Cm = 0 dBl Grandes Cidades:
[Cm = 3 dBl Área Rural (quase área aberta) :
[Lrqo (dB) = Lu-4.78*[log(f)]2 + 18.33*log(f)-35.94l Área Rural (área aberta) :
[Lro (dB) = Lu-4.78*[log(f)]2+18.33*log(f)-40.94 l Hb: Altura da antena da BTS;
l Hm: Altura da estação móvel
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Escopo Aplicável:Escala de Frequência f: 800~2000MHzAltura da antena na BTS Hbase: 4~50mAltura da estação móvel Hmobile:1~3mDistancia d: 0.02~5kmAltura do Edifício Hroof (m)Largura do arruamento w (m)Intervalo entre edifícios b (m)Sentido da rua é perpendicular à onda da incidência
Modelo COST 231 Walfish-Ikegami
l Meio urbano, macro ou micro célula
l Não aplicável em meios suburbanos e rurais
l Meio urbano, macro ou micro célula
l Não aplicável em meios suburbanos e rurais
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Modelo COST231 Walfish-IkegamiModelo COST231 Walfish-Ikegami
Lb = 42.6 + 26*log(d) + 20*log(f) for d >= 0.020 kmOr:Lb = Lo for d < 0.02km
No modelo, Lo é a perda por propagação no espaço livre
Para cânions de propagação, a antena da BTS é geralmente mais baixa que o telhado do edifício circunvizinho. Afetado pelo ambiente de propagação,
Linha de visada entre a BTS e a estação móvel (LOS)
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Ploss=K1+K2lgd+K3(Hms)+K4lg(Hms)+K5lg(Heff) +K6lg(Heff)lg(d)+K7+Kclutter
Pathloss: Perda por percurso(dB)K1: Constante 0dcom a freqüênciaK2:constante da atenuação com a distânciaK3、K4: coeficiente de correção da altura da estação móvelK5、K6:coeficiente de correção da altura da antena da BTSK7: coeficiente de correção de difraçãoKclutter: coeficiente de correção da atenuação por morfologiad: distância entre a BTS e a estação móvel (km) Hms、Heff: altura desobstruída entre a antena da estação móvel e a antena da BTS
Modelo de Planejamento de software Universal ASSET (I)
-0.80K7
-6.55K6
-13.82K5
0.00K4
-2.55K3
44.90K2
152/1800M UrbanK1
Reference ValueK
Modelo de Propagação do Rádio
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CapCapíítulo 1 Introdutulo 1 Introduçção ão ààs Ondas de Rs Ondas de Ráádio dio
1.1 Princ1.1 Princíípios bpios báásicos das ondas de rsicos das ondas de ráádio dio
1.2 Caracter1.2 Caracteríísticas da propagasticas da propagaççãoão
1.3 Modelo de propaga1.3 Modelo de propagaççãoão
1.4 Corre1.4 Correçção do modelo de propagaão do modelo de propagaççãoão
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Ajuste do Modelo
l Objetivo
[O modelo de propagação é uma referência para o planejamento da célula. A exatidão do modelo de propagação afeta a confiabilidade do projeto, e se o operador atende às expectativas dos usuários com custo eficiente.
[A fim de obter o modelo de propagação de rádio no ambiente considerado, melhorando a exatidão da predição e a confiabilidade no planejamento de rede, é necessário corrigir o modelo de propagação através de medidas em campo.
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Princípios Básicos e Procedimentos
O erro atende aos requisitos de projeto?
Ambiente de propagação alvo
Teste de CW
Path loss medido
Ambiente de propagação selecionado
Ajuste de parâmetros
Path loss predito
Comparação
Fim
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5m
Seleção de Site
l Critérios para selecionar um site:
[a、A altura da antena é maior que 20m.
[b、A antena é menor que 5m mais alto que o obstáculo mais próximo.
[c、"Obstáculo" aqui, significa o edifício mais alto do telhado onde estáa antena. O edifício usado é um site que deve ser mais alto que a altura média dos edifícios circunvizinhos.
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lSubsistemas transmissores:antena transmissora, feeder, fonte do sinal de alta freqüência, suporte da
antena
lSubsistemas receptores:teste do receptor, receptor GPS, teste de software, portáteis
Plataforma de teste
Signal sourcePower
Amplifier
drive tester
(built-in GPS)Portable
Computer
Power
SupplyHigh-frequency
signal source
Receiving
Antenna
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Teste do Percurso (1)
l Regras de seleção do percurso de teste:
[Terreno: o teste do percurso deve considerar todas os principaisambientes da região.
[Altura: se o terreno for muito áspero, o percurso teste deve considerar diferentes alturas na região
[Distância: o percurso deve considerar diferentemente posições ao longo do site.
[Direção: os pontos de teste no percurso longitudinal devem ser idênticos aos percuros transversais
[Comprimento: a distância em um teste no sentido horário deve ser maior que 60km
[Número de pontos de teste: Os melhores pontos do teste são: (>10000 pontos, >4 horas no mínimo)
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Teste do Percurso (2)
l Regras de seleção do percurso de teste:
[Cobertura: O teste pode ser sobreposto, para
aumentar a confiabilidade do modelo.
[Obstáculos: quando uma antena é obstruída
por um edifício, não percorrer na área
sombreada do lado do prédio.
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Drive Test
l A amostragem atende à lei de Richard :40 comprimentos de onda, 50 amostras
l Limite superior da velocidade do teste: Vmax=0.8λ/Tsample
l Os resultados do teste obtidos em circunstancias excepcionais devem removidas dos dados amostrados.
[ Pontos de amostragem com desvanecimento muito alto (> 30dB) ;
[ Em túneis
[ Sobre viadutos
l Se utilizando uma antena direcional para o teste de CW, o percurso de teste é selecionado sobre a área de cobertura do lóbulo principal.
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Processamento dos dados de teste
l Os dados de teste devem ser processados antes de serem utilizados pelo software de planejamento. O procedimento é o seguinte:
[ Filtragem dos dados
[ Dispersão dos dados
[ Média geográfica
[ Conversão dos formatos
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Configurações de filtragem
Ajuste do modelo
l Distância :
[Recomendado descartar os dados : r<150m ou r>3km
l Intensidade do sinal:
[Recomendado descartar os dados de sinais >-40dBm ou <-121dBm
l Morfologia :
[Recomendado descartar as morfologias onde o número de amostras para uma dada característica morfológica é menor do que 300
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Ajuste do modelo
l Análise dos resultados de correção
[É necessário analisar a precisão do modelo obtido.
[A precisão é normalmente medida em termos de erro RMS.
[A melhor situação é erro RMS < 8, o que indica que o modelo atende ao ambiente.
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CapCapíítulo 1 Introdutulo 1 Introduçção ão ààs Onda de Rs Onda de Ráádio dio
CapCapíítulo 2 Sobre as Antenastulo 2 Sobre as Antenas
CapCapíítulo 3 Btulo 3 Báásico de RFsico de RF
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Posições e Funções da Antena
Lightning protection device
main feeder (7/8“)
Feeder clip
Cabling rack
Grounding device
3-connector seal component insulation sealing tape, PVC
insulation tape
Antenna adjustment bracket
GSM/CDMAplate-shape
antenna
radio mast (φ50~114mm)
Outdoor feeder
Indoor super flexible feeder
Feeder cabling window
main device of BTS
Sistema do Diagrama da antena da BTS & Feeder
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Feed network
AntennaConnector
Dipole
Feed network
AntennaConnector
Feed network
Dipole
Directional antenna omni antenna
Princípio de funcionamento
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Antena direcional Antena omni
Categorias (1)
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Plate-shape
antenna
cap-shape
antenna
whip-shapeparaboloid
antenna
Categorias (2)
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• modo de polarização
Categorias (3)
Antena omni Uni-polarization Directional antenna
Dual polarization Directional antenna
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Parâmetros
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dipolo de meia onda simétrico Top view side view
Diagrama de direção da antena direcionalAntena Omni
Diagrama de radiação
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dBi e dBd
2.15dB
GanhoHalf-powerlobe width
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l Largura do feixe, relação frente/costa, ponto de nulo, supressão lateral do lóbulo superior
Outros parâmetros
Side lobe Zero point filling
Main lobe
Max value
Zero point filling
Vertical pattern
Back lobe
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horizontal
half-power angles
Horizontal pattern
Front to back
ratio
l Largura do feixe, relação frente/costa, ponto de nulo, supressão lateral do lóbulo superior
Outros parâmetros
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Down Tilt mecânico
Down Tilt elétrico
Down Tilt Mecânico e Down Tilt Elétrico
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Visão Geral
Sistema da Antena de Multi-feixe Dinâmica
Feixes Tradicionais Multi-Feixes FixosAntena de Multi-feixes
adaptativos
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Sistema Antena de Multi-feixe Dinâmica
l Principais Características
[Formação do Multi-feixe
[Controle na direção do feixe
[Controle na largura dos lóbulos
[Controle sobre a distância do lóbulo
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Sistema de Antena Inteligente
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CapCapíítulo 1 Introdutulo 1 Introduçção ão ààs Onda de Rs Onda de Ráádio dio
CapCapíítulo 2 Sobre as Antenatulo 2 Sobre as Antena
CapCapíítulo 3 Btulo 3 Báásico de RFsico de RF
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Conceitos relacionados ao Ruído
l Ruído
[ Ruído é uma medida de interferência durante o processamento do sinal: figura de ruído
[ A figura de ruído é usada para medir a capacidade de processamento das componentes de RF, geralmente definida como: SNR de saída dividido pelo SNR de entrada
NF
SiNiSoNo
NFPno
G Pni.
Linear system
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Conceitos relacionados ao Ruído
l Fórmula da Figura de Ruído em cascata
G1 NF1 G2 NF2 Gn NFn
NF NF1
NF2 1
G1...
NFn 1
G1 G2. .... Gn 1
.
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Modulação Digital
ASK FSK
PSK
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Aplicações
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Emissão de Espúrios
[A emissão de espúrios refere-se a emissão de sinais fora da faixa de freqüência especificada pelo molde de transmissão espectral do transmissor. Emissão de espúrios incluem componentes harmônicas, emissão parasita e produto da inter-modulação do transmissor. Tal emissão de espúrios resulta em interferência em outros sistemas de comunicação wireless. Este índice aponta melhorar a compatibilidade eletromagnética do sistema, e faz com que o sistema coexista com outros sistemas (ex: GSM). Isto assegura a operação normal do próprio sistema.
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Índices de Downlink do Canal de RF Índices de Downlink do Canal de RF
l Adjacent Channel Leakage Ratio (ACLR)
O ACLR é usado para medir a característica de emissão fora de faixa do transmissor. ACLR é definido como a relação da potência adjacente do canal e a potência principal do canal. É é expresso por dBc, como mostrado no seguinte diagrama:
Main channel Adjacent band
Protection band
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Sensibilidade de recepção
Smin=10log(KTB)+ Ft +(S/N), unidade: dBm
K é a constante de Boltzmann, unidade: J/K (joule /K)
T representa temperatura absoluta, unidade: °K
B representa a largura de banda do sinal, unidade: Hz
Ft representa figura de ruído, unidade: dB
(S/N) representa a relação sinal/ruído requerida, unidade: dB
Se B=1Hz, 10log(KTB)=-174dBm/Hz
K = 1.38066 * 10-19
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Componentes Típicos de RF
Power splitter Coupler Trunk amplifier
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