Wireless Communications

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1 Wireless Communications MSE, Rumc, Intro, 1 Programm Dozenten Week Date Lecturer Topic M. Rupf common fundamentals: radio propagation M. Rupf common fundamentals: multiple access M. Rupf HF-RFID (ISO / ISO 14443) M. Rupf UHF-RFID (EPC Gen2, ISO C) M. Rupf NFC, RFID-applications M. Rupf Bluetooth BR/EDR, Bluetooth Low Energy M. Rupf Bluetooth Low Energy, / Zigbee M. Rupf WLAN M. Rupf GPS R. Hofstetter cf. Moodle (Modulation, FEC) R. Hofstetter cf. Moodle R. Hofstetter cf. Moodle (GSM / UMTS / LTE) R. Hofstetter cf. Moodle R. Hofstetter cf. Moodle Surname First Name FH / UAS Hofstetter Rolf FHO [email protected] Rupf Marcel ZHAW [email protected]

2 Literature MSE, Rumc, Intro, 2 Wireless Systems [1] Christian Lüders, Mobilfunksysteme, Grundlagen, Funktionsweise, Planungsaspekte, Vogel Buchverlag, [2] J. Schiller, Mobile Communications, 2nd Edition, Pearson, [3] M. Sauter, From GSM to LTE, Wiley, there are also wireless system books from M. Sauter in German [4] Jean-Frédéric Wagen, Mobile & Wireless Networks and Services, Fundamentals [5] Ke-Lin Du, M.N.S. Swamy, "Wireless Communication Systems«, Cambridge, 2010.

3 Radio Sub-System (GSM-) Systemarchitektur MSE, Rumc, Intro, 3 Fokus dieses Kurses Radio-Sub-System (PHY/MAC) verschiedener Wireless Standards

4 Common Fundamentals MSE, Rumc, Intro, 4 Digitales Funksystem digitale Quelle Quellen- Encoder Cipher Kanal- Encoder Modulator Tx A/D-Umsetzung FEC Multiple Access Radio Channel digitale Senke Quellen- Decoder Decipher Kanal- Decoder Rx Demod. D/A-Umsetzung

5 Besonderheiten der Wireless Kommunikation MSE, Rumc, Intro, 5 Funksignale weisen sehr grosse Dynamik auf Rauschen BER komplexe Wellenausbreitung Funkkanal ist komplex riesiges Spektrum knappe Ressource Funk Bandbreite beschränkt Regulation erforderlich Funksignale sind schlecht begrenzbar gegenseitige Störungen Regulation Zulassungsvorschriften ermöglicht Mobilität forciert globale Standardisierung grosser Markt wesentlicher Bestandteil der heutigen Informationsgesellschaft

6 Frequenzbereiche MSE, Rumc, Intro, 6 f = c/λ khz Very Low Frequency (VLF) Navigation khz Low Frequnecy (LF) Navigation, RFID, Seefunk khz Medium Frequency (MF) AM Radio, Ortung, Seefunk 3-30 MHz High Frequency (HF) Flug-, Schiffsfunk, Amateurfunk, RFID MHz Very High Frequency (VHF) Fernsehen, FM Radio, Flugfunk GHz Ultra High Frequency (UHF) Fernsehen, Mobilfunk, RFID, WLAN, GPS, Radar, DECT, Short Range 3-30 GHz Super High Frequency (SHF) Satelliten, WLAN, WiMAX, RFID GHz Extremely High Frequency (EHF) Radar, Satelliten, Mikrowellen Links > 300 GHz Infrared - ultraviolet Optische Kommunikation wireless communication in verschiedenen Frequenzbändern mit verschiedenen Vor- und Nachteilen

7 Knappe Ressource Funk MSE, Rumc, Intro, 7 Regulation / Frequenzkoordination Welt: ITU-R (UNO, WARC) USA: FCC, Europa: CEPT / ETSI / ERO ERO: CH: Bakom CH: Frequenz-Allokation (Europa / CH) f [MHz] ISM RFID FM TV DAB DVB-T TV ISM RFID G S M GPS (L1) GSM DECT UMTS ISM WLAN BT Zigbee

8 Relevant Parameters in Wireless Comm. MSE, Rumc, Intro, 8 Frequency band / spectrum Radio range / coverage area (WPAN, WLAN, terrestrial mobile radio) Signal bandwith Data rate, packet size Data services Multiple Access / «user» separation Network topology Power consumption Latency

9 Thema dbm MSE, Rumc, Intro, 9 Logarithmieren ist praktisch bei grosser Signaldynamik auch bei Leistungen bzw. Leistungsverhältnissen als Referenzleistung hat sich 1 mw durchgesetzt P P [dbm] 10 log 1mW Ein- und Ausgangsleistung eines Verstärkers P 1 P 2 = G P 1 G P 2 / 1 mw = G P 1 / 1 mw 10 log 10 (.) P 2 [dbm] = G [db] + P 1 [dbm]