Zygmunt Kubiak Instytut Informatyki Politechnika Poznańska Transmisja w pasmach ISM (ang. Industrial, Scientific, Medical) / LPRD (ang. Low Power Radio Device). Zygmunt Kubiak Instytut Informatyki Politechnika Poznańska Opracowanie na postawie: Frank Karlsen, Nordic VLSI, Zalecenia projektowe dla tanich systemów, bezprzewodowej transmisji danych cyfrowych, EP 2/2002 str. 93-95 i EP 3/2002 str. 97-99 ROZPORZĄDZENIE MINISTRA TRANSPORTU z dnia 3 lipca 2007 r. w sprawie urządzeń radiowychnadawczych lub nadawczo-odbiorczych, które mogą być używane bez pozwolenia radiowego

Urządzenia bliskiego zasięgu(wg RozpMT) Transmisja w pasmach ISM (ang. Industrial, Scientific, Medical) / LPRD (ang. Low Power Radio Device). Urządzenia bliskiego zasięgu(wg RozpMT) 24.11.2011 Zygmunt Kubiak IIPP 2

Urządzenia bliskiego zasięgu(wg RozpMT) Transmisja w pasmach ISM (ang. Industrial, Scientific, Medical) / LPRD (ang. Low Power Radio Device). Urządzenia bliskiego zasięgu(wg RozpMT) 24.11.2011 Zygmunt Kubiak IIPP 2

Urządzenia bliskiego zasięgu(wg RozpMT) Transmisja w pasmach ISM (ang. Industrial, Scientific, Medical) / LPRD (ang. Low Power Radio Device). Urządzenia bliskiego zasięgu(wg RozpMT) 24.11.2011 Zygmunt Kubiak IIPP 2

Urządzenia bliskiego zasięgu(wg RozpMT) Transmisja w pasmach ISM (ang. Industrial, Scientific, Medical) / LPRD (ang. Low Power Radio Device). Urządzenia bliskiego zasięgu(wg RozpMT) 24.11.2011 Zygmunt Kubiak IIPP 2

Urządzenia bliskiego zasięgu(wg RozpMT) Transmisja w pasmach ISM (ang. Industrial, Scientific, Medical) / LPRD (ang. Low Power Radio Device). Urządzenia bliskiego zasięgu(wg RozpMT) 24.11.2011 Zygmunt Kubiak IIPP 2

Transmisja w pasmach ISM (ang Transmisja w pasmach ISM (ang. Industrial, Scientific, Medical) / LPRD (ang. Low Power Radio Device). Pasma 433 MHZ i 868 MHZ Pasma 433 MHz oraz 868 MHz nie wymagają licencji lub homologacji Przepisy zawarte są w dokumencie CEPT/ERC recommendation 70-03 24.11.2011 Zygmunt Kubiak IIPP 2

Transmisja w pasmach ISM (ang Transmisja w pasmach ISM (ang. Industrial, Scientific, Medical) / LPRD (ang. Low Power Radio Device). Pasma 433 MHZ i 868 MHZ Występują ograniczenia mocy i pasma 24.11.2011 Zygmunt Kubiak IIPP

Transmisja w pasmach ISM (ang Transmisja w pasmach ISM (ang. Industrial, Scientific, Medical) / LPRD (ang. Low Power Radio Device). Pasma 433 MHZ i 868 MHZ Ograniczenia Przeznaczenie Niektóre częstotliwości (kanały) podpasma mają przydzielone przeznaczenie – zastosowania alarmowe. Nie mogą być stosowane dla innych celów Moc wyjściowa Maksymalna moc różni się dla poszczególnych kanałów Niektóre kanały mają ograniczoną szerokość pasma Cykl transmisji Maksymalny czas pracy w paśmie 433 MHz wynosi 6 min 24.11.2011 Zygmunt Kubiak IIPP

Transmisja w pasmach ISM (ang Transmisja w pasmach ISM (ang. Industrial, Scientific, Medical) / LPRD (ang. Low Power Radio Device). Pasma 433 MHZ i 868 MHZ Najważniejsze parametry systemu RF Moc wyjściowa nadajnika Moc często przedstawiana jest w postaci względnej (w dBm), odniesionej do 1 mW Czułość odbiornika Minimalna wartość mocy sygnał przy założonym współczynniku błędu w bitach BER (ang. Bit Error Rate zwykle 10-3) Bezpieczny margines transmisji (ang. Headroom) Różnica między mocą sygnału na wejściu a czułością odbiornika 24.11.2011 Zygmunt Kubiak IIPP

Transmisja w pasmach ISM (ang Transmisja w pasmach ISM (ang. Industrial, Scientific, Medical) / LPRD (ang. Low Power Radio Device). Pasma 433 MHZ i 868 MHZ Najważniejsze parametry systemu RF Moc wyjściowa nadajnika Moc często przedstawiana jest w postaci względnej (w mdB), odniesionej do 1 mW Czułość odbiornika Minimalna wartość mocy sygnał przy założonym współczynniku błędu w bitach BER (ang. Bit Error Rate zwykle 10 ) Bezpieczny margines transmisji (ang. Headroom) Różnica między mocą sygnału na wejściu a czułością odbiornika -3 24.11.2011 Zygmunt Kubiak IIPP

Najważniejsze parametry systemu RF Transmisja w pasmach ISM (ang. Industrial, Scientific, Medical) / LPRD (ang. Low Power Radio Device). Pasma 433 MHZ i 868 MHZ Najważniejsze parametry systemu RF Efektywność anteny EIRP (ang. Effective Isotropic Radiated Power) Poziom mocy sygnału emitowanego przez antenę. Izotropowy element promieniujący, to hipotetyczna bezstratna antena wytwarzająca jednakowe promieniowanie we wszystkich kierunkach. Z punktu widzenia zleceń ETSI w nadajniku z maksymalną dozwoloną mocą wyjściową, nie można stosować anteny kierunkowej zwiększającej moc dla jakiegoś kierunku. Np. dozwolony poziom mocy wynosi 25 mW (14 dBm). Po zastosowaniu anteny kierunkowej o zysku 10 dB, aby spełnić warunki ETSI należałoby obniżyć moc wyjściową do 4 dBm . Moc w żadnym kierunku nie może przekroczyć mocy dozwolonej. 24.11.2011 Zygmunt Kubiak IIPP

Transmisja w pasmach ISM (ang Transmisja w pasmach ISM (ang. Industrial, Scientific, Medical) / LPRD (ang. Low Power Radio Device). Pasma 433 MHZ i 868 MHZ Najważniejsze parametry systemu RF Zysk energetyczny anteny Zysk energetyczny anteny (ang. antenna gain – Gant) interpretuje się jako zdolność anteny do przekształcania mocy wyjściowej w emitowaną energię. Zysk anteny jest proporcjonalny do jej fizycznego rozmiaru Ae i odwrotnie proporcjonalny do kwadratu długości fali częstotliwości nośnej λ. Przykład dla uzyskania zysku anteny o wartości 1 (0 dB) dla pasma 433 MHz (długość fali 0,69 m), potrzebna jest powierzchnia skuteczna anteny równa 0,038 mkw (np. 0,19 m x 0,19 m) zaś dla pasma 868 MHz (0,35 m) – 0,001 mkw (np. 0,1m x 0,1m). Zwykle takie rozmiary są zbyt duże a mniejsza antena oznacza straty energii. Powszechnie stosowaną jest antena pętlowa, łatwa do wykonania bezpośrednio na płytce drukowanej. 24.11.2011 Zygmunt Kubiak IIPP

Najważniejsze parametry systemu RF Transmisja w pasmach ISM (ang. Industrial, Scientific, Medical) / LPRD (ang. Low Power Radio Device). Pasma 433 MHZ i 868 MHZ Najważniejsze parametry systemu RF Energia generowana przez antenę izotropową Gęstość mocy generowanej przez nadajnik Energia otrzymywana przez odbiornik (Straty transmisyjne) 24.11.2011 Zygmunt Kubiak IIPP

Najważniejsze parametry systemu RF Transmisja w pasmach ISM (ang. Industrial, Scientific, Medical) / LPRD (ang. Low Power Radio Device). Pasma 433 MHZ i 868 MHZ Najważniejsze parametry systemu RF Zależność mocy od odległości między węzłami RF (podwojenie odległości powoduje czterokrotne zmniejszenie mocy (o 6 dB)) na wej. odb. 24.11.2011 Zygmunt Kubiak IIPP

Transmisja w pasmach ISM (ang Transmisja w pasmach ISM (ang. Industrial, Scientific, Medical) / LPRD (ang. Low Power Radio Device). Pasma 433 MHZ i 868 MHZ Zjawisko wielodrożności (ang. Multipath Phenomenon) Jedna z przyczyn zakłóceń transmisji Odbicie fali (o duże przedmioty w porównaniu z długością fali) Dyfrakcja – ugięcie fali na ostrych krawędziach Rozpraszanie sygnału na stosunkowo małych przedmiotach w porównaniu z długością fali 24.11.2011 Zygmunt Kubiak IIPP

Transmisja w pasmach ISM (ang Transmisja w pasmach ISM (ang. Industrial, Scientific, Medical) / LPRD (ang. Low Power Radio Device). Pasma 433 MHZ i 868 MHZ Tłumienie sygnału przez różne obiekty Tego typu przeszkody powodują, że przykładowo 100 m w terenie otwartym spada do kilku (kilkunastu metrów) w pomieszczeniach Ściany żelbetonowe powodują większe straty niż drewniany bądź z cegły Szyby z metalizacją stanowią większą przeszkodę niż zwykłe 24.11.2011 Zygmunt Kubiak IIPP

Transmisja w pasmach ISM (ang Transmisja w pasmach ISM (ang. Industrial, Scientific, Medical) / LPRD (ang. Low Power Radio Device). Pasma 433 MHZ i 868 MHZ Pozostałe parametry systemów radiowych związane z niezawodnością transmisji w systemie z wieloma nadajnikami Zakres dynamiczny odbiornika Tłumienie niepożądanych sygnałów w kanale Selektywność sąsiednich kanałów Stabilność częstotliwości wzorcowej Blokowanie odbiornika Tłumienie odbicia lustrzanego Parametry modulacji 24.11.2011 Zygmunt Kubiak IIPP

Transmisja w pasmach ISM (ang Transmisja w pasmach ISM (ang. Industrial, Scientific, Medical) / LPRD (ang. Low Power Radio Device). Pasma 433 MHZ i 868 MHZ Zakres dynamiczny (ang. dynamic range) Określa maksymalną zmianę mocy wejściowej odbiornika, przy której sygnał zostanie prawidłowo zdemodulowany Tłumienie niepożądanych sygnałów w kanale (ang. Co- Channel Rejection –CCR) Charakteryzuje zdolność odbiornika do demodulacji właściwego sygnału, bez przekroczenia pewnego poziomu jego odkształcenia spowodowanego obecnością innego, niepożądanego sygnału o tej samej częstotliwości. Parametr określany w decybelach – wskazuje o ile decybeli sygnał użyteczny ma wyższy poziom od sygnału zakłócającego, przy którym demodulacja jest poprawna (współczynnik błędu w bitach wynosi poniżej 10 ) Typowy próg demodulatora FSK wynosi około 10…12 dB -3 24.11.2011 Zygmunt Kubiak IIPP

Transmisja w pasmach ISM (ang Transmisja w pasmach ISM (ang. Industrial, Scientific, Medical) / LPRD (ang. Low Power Radio Device). Pasma 433 MHZ i 868 MHZ Tłumienie niepożądanych sygnałów w kanale W jakiej odległości powinien znajdować się niepożądany nadajnik, aby dany odbiornik zdemodulował właściwy sygnał? 24.11.2011 Zygmunt Kubiak IIPP

Transmisja w pasmach ISM (ang Transmisja w pasmach ISM (ang. Industrial, Scientific, Medical) / LPRD (ang. Low Power Radio Device). Pasma 433 MHZ i 868 MHZ Tłumienie niepożądanych sygnałów w kanale W jakiej odległości powinien znajdować się niepożądany nadajnik, aby dany odbiornik zdemodulował właściwy sygnał? a w decybelach Dla nadajników z takimi samymi antenami stąd 24.11.2011 Zygmunt Kubiak IIPP

Transmisja w pasmach ISM (ang Transmisja w pasmach ISM (ang. Industrial, Scientific, Medical) / LPRD (ang. Low Power Radio Device). Pasma 433 MHZ i 868 MHZ Tłumienie niepożądanych sygnałów w kanale W jakiej odległości może znajdować się niepożądany nadajnik, aby dany odbiornik zdemodulował właściwy sygnał? Charakterystyka tłumienności w funkcji odległości przy założeniu nadajników z identyczną mocą wyjściową i jednakowym zyskiem kierunkowym anten Aby odbiornik prawidłowo demodulował sygnał właściwy Tx1 bez interferencji ze strony sygnału Tx2, to stosunek range2 do range1 musi być co najmniej czterokrotny 24.11.2011 Zygmunt Kubiak IIPP

Transmisja w pasmach ISM (ang Transmisja w pasmach ISM (ang. Industrial, Scientific, Medical) / LPRD (ang. Low Power Radio Device). Pasma 433 MHZ i 868 MHZ Selektywność sąsiednich kanałów (ang. Adjacent Channel Selectivity – ACS) odbiornika ETSI definiuje jako zdolność do demodulacji otrzymanego na granicy czułości, przy składowej sinusoidalnej 24.11.2011 Zygmunt Kubiak IIPP