2. ПАРАМЕТРИ РАДИО СИСТЕМА
2.1. Основне компоненте радио комуникационог система
Радиокомуникациони системи (у наставку радио системи) преносе информацију из једне
тачке у простору и времену до друге тачке помоћу електромагнетских таласа.
Основне компоненте радио система су: предајник, преносни медијум и пријемник, Слика
2.1. Неизбежни пратилац радио преноса су и нежељени ефекти који настају приликом
преноса: шум, интерференција, изобличења.
ПРЕДАЈНИК
ПРЕНОСНИ
МЕДИЈУМ
ПРИЈЕМНИК
ИЗОБЛИЧЕЊА
ИНТЕРФЕРЕНЦИЈА
ШУМ
УЛАЗ
МОДУЛИСАНОГ
СИГНАЛА
ИЗЛАЗ
МОДУЛИСАНОГ
СИГНАЛА
Слика 2. 1. Шема радио комуникационог система
Радио-предајник и радио-пријемник представљају основни интерфејс између дигиталних
података и радио таласа и обрнуто. У основи обављају две врсте обраде сигнала: обраду у
основном опсегу (
baseband processing
) и обраду у излазном (код предајника), односно
улазном степену (код пријемника) непосредно до антене (
front-end processing
) (
Слика 2.2)
.
Слика 2.2. Основна структура радио-предајника и радио-пријемника.
Предајник
је први елемент у ланцу радио везе. Његова улога је да информацију коју
треба пренети (модулациони сигнал) претвори у одговарајући радио сигнал (модулисани
сигнал). Модулација је поступак да се сигнал који носи инфорнацију прилагоди медијуму,
а радио сигнал је електромагнетни талас у одговарајућем опсегу учестаности, који се
преко преносног медијума шаље према пријемнику. Основни елементи предајника су
предајнички уређај (предајник у ужем смислу), антенски водови и предајна антена.
Преносни медијум
је средство у коме се шири електромагнетни талас. Код радио система
то је слободан простор (атмосфера уз површину земље). Утицаји којима је изложен
сигнал на путу од предајника до пријемника представљају
радио канал
. У радио каналу
сигнал слаби и изобличује се, па је задатак при планирању и изградњи радио система да се
тај утицај предвиди.
Пријемник
има задатак да
препозна и издвоји оригинални (модулациони) сигнал добијен
из преносног медијума у поступку који се зове демодулација. Његови основни елементи су
пријемнички уређај (пријемник у ужем смислу), антенски водови и пријемна антена.
На путу од предајника до пријемника сигнал је изложен деструктивним утицајима.
Изобличења
су нежељене појаве на путу сигнала од предајника до пријемника. То је
одступање облика сигнала од изворног, а допуштено изобличење зависи од садржаја
информације и обично је прописано међународним препорукама.
Интерференције
представља деловање сигнала других система на преношени сигнал.
Шум
је нежељени сигнал неправилног облика који увек прати корисни сигнал. Извор
шума може бити у самом систему или изван њега. Последица деловања шума може бити
да се изворни сигнал делимично маскира. Шум је немогуће елиминисати јер је везан за
саму физичку појаву преноса сигнала (то је основно физичко ограничење радио система).
Структура предајника и пријемника, као и особине и утицај радио канала описани су у
одговарајућим поглављима.
2.2. Модел радио комуникационог система
Савремени радио системи су дигитални, што значи да се је информација која се преноси
на улаз система дошла у дигиталном облику (битски низ). Међутим, у неким елементима
система, и на предајној и на пријемној страни, сигнал се претвара у аналогни облик, јер је
то погодније за сам пренос. Треба, међутим нагласити да је то само аналогни облик
погодан за пренос (фазно померени синусоидални сигнали и њихови збирови), и да нема
никакве сличности са оригиналним аналогним електричним сигналом који је репрезент
појаве која се преноси.
На Слици 2.3 приказан је блок шема идеализованог радио предајника. На улаз долази
битска поворка сигнала (
stream
). У колима која претходе предајнику извршена је
припрема за пренос и додавање заштитних бита, а осим корисних бита (
payload
), стижу и
управљачки бити (
control
), који сугеришу начин даљег поступања са битима, дају
информације како су бити распоређени и заштићени, како да се модулишу и распореде у
преносу који следи. Ове информације ће касније искористити и пријемник приликом
реконструкције послате информације, односно оригиналног битског низа.
подносилаца. Ово значи да су и периоди синусоида које су примењене за QAM
модулацију у претходном блоку изабрани тако да одговарају овој дужини.
Сабирање симбола подносилаца у OFDM симбол врши се сукцесивно, прави се збир
узорака подносилаца од почетка до краја симбола. Број тих корака код FFT
-1
блокова
подешен је да буде једнак броју подносилаца, у нашем примеру то је 2048 корака, односно
збирних узорака. И овде се све ово ради дигитално, а резултати сигналне обраде, као 2048
вредности сигнала за сваки узорак OFDM симбола се меморишу и шаљу на даљу обраду.
Систем на Слици 2.3. преноси одвојено реалну
Re
и имагинарну
Im
компоненту OFDM
симбола (пројекције вредности симбола на реалну и имагинарну осу). Ове компоненте се
касније и временски независно преносе, трпе различите утицаје радио канала, па се,
рецимо, на основу једне, мање изобличене, копоненте може репродуковати оригинални
сигнал. Реална и имагинарна компонента симбола (практично битски низови) се потом
шаљу у дигитално-аналогне претвараче
(Digital-to-Analogue Converter
, DAC). Ово
претварање се врши због ефикаснијег радио преноса сигнала, јер оштре ивице дигиталног
сигнала имају сложен спектрални облик. Аналогни сигнали на излазима претварача су
модулишући сигнали за сигнал носеће радио учестаности. Сигнал носеће учестаности
f
c
се
фазно помера за π/2 да би био модулисан имагинарном компонентом OFDM симбола.
Овај поступак зове се квадратурна модулација. Компоненте модулисаног сигнала се потом
сабирају, филтрирају, појачавају и предајни сигнал
s(t)
се шаље предајној антени.
Слика 2.3. је идеализована јер не приказује разне друге блокове: филтере, појачаваче,
прилагодна кола и сл.
Рад блокова у пријемнику сличан је онима у предајнику, али са обрнутим редоследом
обраде, Слика 2.4. Пријемник са пријемне антене прима сигнал
r(t)
, који се појачава,
филтрира (не види се на слици) и потом квадратурно демодулише на FFT учестаност
(
passband
) коришћењем фазно померених компоненти носеће учестаности. Као продукти
демодулације стварају се и сигнали учестаности 2
f
c
, који се елиминишу применом
нископропусних филтера. Сигнал у
passband
опсегу, је заправо OFDM симбол, изобличен
под утицајем радио канала, и делимично поступака обраде у пријемнику.
Слика 2.4. Идеализиван модел пријемника дигиталног радио система
Сигнал се затим узоркује и дигитализује помоћу аналогно-дигиталних претварача (ADC),
а у блоку FFT, врши се Фуријеова трансформација. То је претварање сигнала из
временског у фреквенцијски домен. Другим речима ствара се поново паралелни низ
спектралних компоненти које одговарају подносиоцима наведеним код описа блока
