Inhaltsverzeichnis 1. Einführung... 4 1.1 Was ist digitaler Richtfunk?... 4 1.2 Mitarbeiter... 4 1.3 Betreuer... 4 2. Aufgabenstellung... 5 3. Aufgabeneinteilung... 7 3.1 Alexander Blümel... 7 3.2 Roman Frischmann... 7 3.3 Michael Ladner... 7 3.4 Zeiteinteilung... 7 4. Beschreibung der Grundbegriffe:...10 4.1 Der Pegel...10 Der absolute Pegel...10 Der relative Pegel...10 4.2 Antennengewinn (GAIN= Gewinn einer Antenne)...12 4.3 Richtcharakteristik...12 4.4 Polarisation...13 Polarisationsrichtungen...13 Vertikalwellen...13 4.5 Freiraumdämpfung...14 4.6 Fresnel Zone...14 4.7 Augendiagramm:...16 4.8 Frequenzbereich...16 4.9 Kanalabstand (channel separation)...16 4.10Signallaufzeit...17 4.11Signalrauschabstand...17 4.12 Bitfehler...17 4.12.1 Bitfehlerrate...18 BER (bit error rate )...18 5. Multiplexbildung...18 5.1 Frequenzmultiplex...18 5.2 Zeitmultiplex...19 6. Frequenzraster und Lizenzpflichtige Frequenzen...20 6. Modulation...23 Amplitudenmodulation (AM), bei der die Amplitude des Sinusträgers vom Nachrichtensignal verändert wird, Modulationsgrad von AM:...23 6.1 ASK: Amplitude Shift Keying(=Amplitudenumtastung)...24 6.2 PSK: Phase Shift Keying (=Phasenumtastung)...25 6.3 FSK: Frequency Shift Keying (=Frequenzumtastung)...26 7. Mechanischer Aufbau...29 8. Die Komponenten...30 8.1 Das Netzteil...30 8.2 Die Indoor Unit...30 8.3 Der Impedanzwandler...30 8.4 Die Outdoor Unit...31 8.5 Die Antenne...31 Betreuer: Fl. Kraml, FOL. Stecher 2
9.Allgemeines über die Richtfunkanlage:...32 9.1 Blockschaltbild RIFU:...32 9.2 Erklärung...32 10. Inbetriebnahme der Richtfunkanlage MINI-LINK 23-C...33 10.1 Namensvergebung mit dem MINI-LINK Service Manager 6.3...33 10.2 Frequenzeinstellung:...35 10.3 Erklärung zu Pointen der Antennen...36 11. Wartung und Betrieb der Anlage...38 11.1 Begriffsbeschreibung:...38 11.2 Standby Modus...39 11.3 Fernüberwachung der Anlage...39 11.4 Alarm Beschreibung:...40 11.5 Summenalarm:...42 12. Messungen:...43 12.1 Dämpfungsmessungen...43 12.2 Bittfehlermessung:...46 12.2.1 Erklärung und Einstellung der Loops (Schleifen):...48 13. DRM...50 13.1 Aufgabenstellung...50 13.2 Was ist DRM (Digital Radio Mondial)?...50 13.3 Ausbreitung von AM-Wellen unter 30 MHz:...50 Überlagerung der Wellen:...50 13.4 Ideen hinter DRM:...51 13.5 Beschreibung...52 13.6 Messungen...53 13.7 Protel 99SE...54 13.8 Kostenaufstellung...56 13.9 DRM Senderliste...57 14. Wochenprotokolle...59 14.1 1.Woche...59 14.2 2.Woche...60 14.3 3.Woche...61 14.4 4.Woche...62 14.5 5.Woche...63 14.6 6.Woche...64 14.8 8.Woche...66 14.9 9.Woche...67 14.10 10.Woche...68 14.11 11.Woche...69 15. Datenblätter...70 Betreuer: Fl. Kraml, FOL. Stecher 3
1. Einführung 1.1 Was ist digitaler Richtfunk? Richtfunk ist das Senden von Informationen über weite Strecken im GHz Bereich. Das Sendesignal wird gebündelt, das bedeutet, dass man nur in eine Richtung senden kann. Die beiden Antennen (Empfangs und Sendeantenne) müssen einander genau ausgerichtet werden, um die optimalen Empfangspegel zu erreichen. Digital wird deshalb verwendet, weil man dadurch einen geringeren Bandbreitenbedarf bekommt. Die Übertragungssicherheit wird durch den Fehlerschutz bzw. die Kanalcodierung besser und eine geringere Sendeleistung ist erforderlich. Bei unserer Anlage wird ein HDB-3 Code für die Kanalkodierung verwendet. Solche Richtfunkanlagen können eine kostengünstige Alternative gegenüber fest verdrahteten Standleitungen oder Glasfaserkopplungen sein. Sie finden Verwendung für: Verbindung zweier Basisstationen von Mobilfunknetzen drahtlose Ortsnetzanschlüsse Breitbanddienste Verbindung privater Netze 1.2 Mitarbeiter Blümel Alexander Ladner Michael Frischmann Roman 1.3 Betreuer FOL. Stecher Helmut Fl. Kraml Manfred Betreuer: Fl. Kraml, FOL. Stecher 4
2. Aufgabenstellung SCHULE/ANSTALT: HTBLVA Innsbruck Anichstraße 26-28 A-6020 Innsbruck ABSCHLUSSARBEIT 2005/06 PROJEKTTITEL Laborobjekt - Funktechnik ABTEILUNG: Elektronik JAHRGANG/KLASSE: FN4 UNTERRICHTGEGENSTAND/ GEGENSTÄNDE: Elektronik und Nachrichtentechnik, Fertigungstechnik u. Konstruktionslehre BETREUENDE LEHRPERSONEN: FOL Ing. Helmut Stecher VL Ing. Manfred Kraml KANDIDATENTEAM: Blümel (Teamsprecher) Frischmann Ladner KOOPERATIONSPARTNER/ KONTAKTPERSON: PROJEKTIERTER ZEITAUFWAND: 100 STUNDEN/KANDIDAT Betreuer: Fl. Kraml, FOL. Stecher 5
AUFGABENSTELLUNG/ PROBLEMSTELLUNG: (mindestens 50 Wörter, dazu evtl. Foto, Zeichnungen, Skizze als Beilage) Im Schuljahr 04/05 haben wir uns zur Aufgabe gemacht, die Werkstättenlaborübungen auf den neuen Fachschullehrplan anzupassen. Dieses Jahr werden wir die Laborübungen in den Mittelpunkt stellen. Ziel der Laborübungen ist es den Theorieunterricht zu unterstützen und schülergerechte Labormessobjekte und Vorbesprechungen zu erarbeiten. Das Laborobjekt Funktechnik, soll Inhalte der Telekommunikation und Hochfrequenztechnik beinhalten und hier speziell die Kapitel: Drahtlose Nachrichtenübertragung Hochfrequenztechnik Antennentechnik Es werden dem Lehrplan entsprechende Übungen ausgearbeitet. Ein Funkfeld im Gigaherzbereich wird nachgebaut, eingerichtet und messtechnisch erfasst. Vorbesprechungen und Übungsbeispiele sind zu definieren, Schaltungen werden erarbeitet! AUFGABENZUTEILUNG FÜR DIE KANDIDATIN/ DEN KANDIDATEN: Blümel: Senderseitige Elektronik und Abstrahlung, Messungen Ladner: Empfängerseitige Elektronik und Empfang, Messungen Frischmann: Antennen und Charkateristik, Messtechnik und Funkfeld Gemeinsam: Mechanischer Aufbau, Internetauftritt, Dokumentation und Darstellung BEURTEILUNGSKRITERIEN: Soziales Verhalten: Team bzw. Gruppenarbeit, Eigenverantwortlichkeit, Engagement Organisatorische Kompetenz: Arbeitsaufteilung, Zeiteinteilung, Sorgfalt der Arbeitsausführung, Einhaltung von Terminen, Einsatz und Umgang mit technischen Hilfsmitteln Fachliche Richtigkeit: sachliche Richtigkeit, Informationsgehalt, Übersichtlichkeit und Verständlichkeit, Originalität Dokumentation: Aufbau und Übersichtlichkeit, Vollständigkeit und Umfang, Vor Präsentation: Rhetorik, Sprachliche Kompetenz, Auftreten und Gesamteindruck, Einsatz und Umgang mit technischen Hilfsmitteln Betreuer: Fl. Kraml, FOL. Stecher 6
3. Aufgabeneinteilung 3.1 Alexander Blümel Computertechnische Messungen und Einstellungen mittels Computer DRM Zusammenbau des Bausatzes Messungen auf der Platine Bestückung der entworfenen Platine 3.2 Roman Frischmann Dämpfungsmessungen an der RIFU DRM Bestellung und Kostenaufstellung Konzeptentwurf für die Schränke Ätzen der Platine 3.3 Michael Ladner AGC Pegel Messungen Bitfehlermessungen DRM Messung und Überprüfung mittels Computer Internetauftritt 3.4 Zeiteinteilung Betreuer: Fl. Kraml, FOL. Stecher 7
1. Woche 2. Woche 3. Woche 4. Woche 5. Woche 20.2-24.2. 27.2-3.3 6.3. - 10.3 13.3-17.3. 20.3. - 24.3 DRM Bestellung DRM Zusammenbau d. Besellten Schaltung DRM Platinenlayoutfertigung / Protel DRM Messungen Diverse Messungen(Versorgungsspg. usw) Inbetriebnahme mittels Computer Ätzen der Platine Bestückung der Platine DRM Kostenaufstellung Mechanischer Aufbau Konzept für Schränke Gehäusefertigung Richtfunkanlage Einbau der Richtfunkanlage Theorie und Stoffsammlung Messungen Richtfunk Dämpfungsmessungen Messungen/Einstellungen mit Service Manager AGC Pegel Bitfehler Messung Einführung Homepage Dokumentation Alex Bluemel Roman Frischmann Michael Ladner Gemeinsam Betreuer: Fl. Kraml, FOL. Stecher 8
6. Woche 7. Woche 8. Woche 9. Woche 27.3-17.4-31.3 3.4. - 7.4 21.4 10. Woche 11. Woche 24.4. - 28.4. 1.5. - 5.5. 8.5. - 12.5. 14. 12. Woche 13. Woche Woche 15.5. - 22.5. - 19.5. 26.5. 29.5. - 2.6. Betreuer: Fl. Kraml, FOL. Stecher 9
4. Beschreibung der Grundbegriffe: 4.1 Der Pegel Der absolute Pegel ist auf einen Normwert bezogen z.b.: 1mW 1µV Antennen 1W SAT Der relative Pegel ist auf einen von mir definierten Pkt. bezogen. P1 4Pol P2 U2 VP U2 v u = U2 / U1 P rel = 10 log P 2 / P 1 [db] Bel Leistungspegel ist widerstandsunabhängig! P rel = 20 log U2 / U1 + 10 log R1 / R2 Korrekturglied Spannungspegel ist widerstandsabhängig! Leistungsanpassung: wenn R 1 = R 2 = 75Ω R1 / R2 = für Antennen früher 240Ω und für Funk 50Ω Eingangs- und Ausgangswiderstand sind bei Leistungsanpassung gleich groß. P abs = 10 log P2 / 1mW [db] P abs = 20 log U2 / 1µV [dbµv] Maßzahl und keine Einheit In der Antennentechnik wird der Spannungspegel bezogen auf 1µV verwendet. Da alle Bauteile eine Impendanz von 75Ω aufweisen, können wir auf das Korrekturglied verzichten. Bsp.: Ein Sender gibt 1W ab. Streckendämpfung 100dB Leistung am Ende der Strecke? a... Dämpfung a = 10 log P1 / P2 a = 20 log U1 / U2 a = 10 log P1 / P2 a / 10 = log P1 / P2 10 a/10 = P1 / P2 P2 = P1 / 10 a/10 P 2 = P 1 * 10 -a/10 P 2 = 100pW Betreuer: Fl. Kraml, FOL. Stecher 10
an 75W 10 log P2 / 1mW = 20 log U2 / 1µV + Korrektur Das Maß db hat den Vorteil, dass aufwendige Rechnungen entfallen. Verstärkungen können einfach addiert und Dämpfungen subtrahiert werden. Bsp.: U 1 U 2 U 3 U 4 U 5 a 1 a 2 a 3 a 4 v U = U2 / U1 * U3 / U2 * U4 / U3 * U5 / U4 a ges = a 1 + a 2 + a 3 + a 4 1) U 1 = 1mV U 5 = 1µV a =? a = 20 log U1 / U5 = 60 db 2) 60 db = 10 log P2 / 1mW 60dB / 10 = log P2 / 1mW 10 60dB/10 * 1mW = P 2 = 1000W 3dB Dämpfung bedeutet 1 / 2 Leistung! bzw. die Spannung. verringert sich auf 1 / 2 = 0,707 Spannungsdämpfung: 6dB bedeutet halbe Spannung. Betreuer: Fl. Kraml, FOL. Stecher 11
4.2 Antennengewinn (GAIN= Gewinn einer Antenne) Der Antennengewinn gibt an, wie viel Leistung eine Antenne in ihre Hauptrichtung bezogen auf eine Vergleichsantenne abgibt oder empfängt. Beeinflussende Faktoren für den Antennengewinn sind: Antennen-Charakteristik (=Wirkrichtung) Der Gewinn einer Antenne wird im wesentlichen durch die Bündelung der Strahlung in Wirkrichtung erreicht. Der Antennengewinn resultiert somit aus einer Reduzierung der Leistung in anderen Richtungen - die Gesamtleistung bleibt unverändert. Durch einen hohen Antennengewinn kann: die Reichweite von Sendeanlagen vergrößert werden: UKW- TV- und Mobilfunkstationen verwenden vertikal gestapelte Sende-Antennen-Arrays, um die Abstrahlung nach oben und unten zu begrenzen. So kann mit gleicher Sendeleistung ein größeres Gebiet versorgt werden. die Signalstärke bzw. die max. Entfernung einer Empfangsantenne vergrößert werden. der Störeinfluss oder die Mithörmöglichkeiten einer Punkt-zu-Punkt - Funkverbindung (Richtfunk) verringert werden. Länge bzw. Fläche der Antenne Die optimale Länge der Antenne hängt von drei Faktoren ab: Wellenlänge: Die Resonanzfrequenz der Antenne muss die der Funkfrequenz sein. Bauart der Antenne: Dipol Stabantenne, usw. Medium (Vakuum, Luft, Wasser) Die optimale Länge ist je nach Bauart, genau 1 /8, 1 /4, 1 /2, 1 oder ein Vielfaches der Länge der Welle. Eine Antenne, die länger als das berechnete Optimum ist, verschlechtert das Signal sogar. 4.3 Richtcharakteristik Der Begriff Richtcharakteristik beschreibt die Winkelabhängigkeit der Stärke empfangener oder gesendeter Wellen. Er ist geläufig in der Funktechnik (Sende- und Empfangsantennen) und in der Akustik (Mikrofone, Lautsprecher). Richtcharakteristik von Antennen Die Richtcharakteristik von Antennen bestimmt (unabhängig, ob gesendet oder empfangen wird) deren Gewinn und das VRV (Vor-/Rück-Verhältnis). Die Richtcharakteristik von Antennen wird horizontal und vertikal in Polarkoordinaten in einem Richtdiagramm dargestellt. Sie ist neben der Gewinnsteigerung auch zur Betreuer: Fl. Kraml, FOL. Stecher 12
Vermeidung unerwünschter Empfangssignale von Bedeutung (z.b. Vermeidung von "Geisterbildern" beim analogen Fernsehempfang). Durch vertikale Antennen-Arrays lassen sich so z.b. horizontal ausgerichtete, fächerförmige Charakteristiken erzeugen, um möglichst große Flächen abzudecken. Beispiele dafür sind: Funktelefon-Basisstation Rundfunksender (UKW und TV auf Fernsehtürmen und Umsetzern) Array ist der Sammelbegriff für eine Anordnung, Aufstellung, oder Reihe von gleichen Elementen in festgelegter Art und Weise. 4.4 Polarisation Eine Eigenschaft aller Wellen ist die Polarisation. Sie gibt an, in welche Richtung die mit der Welle verbundene Schwingung geschieht. Man unterscheidet hier zwischen horizontalen und vertikalen Wellen. Die Polarisation der RIFU verändert man durch das drehen der Antenne in der Praxis geschieht die durch ein 90 Drehung des Feet. Die Änderung der Polarisation hat diesen Sinn damit man die Bandbreite erhöhen kann. Horizontale Wellen Wellen heißen horizontal, wenn sie quer zur Richtung ihrer Ausbreitung schwingen. Ein Seil, das von links nach rechts gespannt ist und nach oben und unten geschwungen wird trägt also eine Horizontalwelle. Das wohl wichtigste Beispiel für Horizontalwellen ist das Licht. Da keine Information schneller als Lichtgeschwindigkeit übertragen werden kann, kann eine Lichtwelle nicht nach vorne und hinten schwingen. Es sind nur horizontale Schwingungen zur Seite möglich. Polarisationsrichtungen Horizontalschwingungen können in verschiedene räumliche Richtungen geschehen. Da wir in einer dreidimensionalen Welt leben und die Fortpflanzung der Welle in eine Richtung geschieht, bleiben noch zwei Dimensionen zur Beschreibung der Welle übrig. Das heißt man braucht zwei Zahlen zur mathematisch vollständigen Beschreibung einer Horizontalwelle. Guckt man an einem gespannten Seil entlang, so kann man die Horizontalwelle vollständig beschreiben, indem man die Welle in eine auf und ab Bewegung und in eine Links-rechts-Bewegung unterteilt. Man kann aber auch eine Aufteilung in eine linksdrehende und eine rechtsdrehende Welle vornehmen. Im ersten Fall spricht man von linearer Polarisation, im zweiten Fall von zirkularer Polarisation. Jede beliebige Welle kann in zwei Komponenten linearer oder zirkularer Polarisation aufgeteilt werden. Oft erzeugt man aber auch absichtlich eine reine lineare Polarisation oder eine reine zirkulare Polarisation. Vertikalwellen Vertikalwellen sind Wellen, die in Richtung ihrer Ausbreitung schwingen. Wichtige Vertreter von Vertikalwellen sind Stoßwellen in Feststoffen und Schallwellen. Betreuer: Fl. Kraml, FOL. Stecher 13
4.5 Freiraumdämpfung Als Freiraumdämpfung bezeichnet man den Signalverlust bei einer Übertragung durch die Luft über eine direkte Sichtverbindung (LoS). Die Freiraumdämpfung ist abhängig von der Frequenz und von der Distanz. Formel: Freiraumdämpfung = 20*Log10 (4*Pi*Distanz / Wellenlänge) db Distanz und Wellenlänge müssen die gleiche physikalische Einheit haben (z.b. meter) Beispielrechnung für Freiraumdämpfung über 1 km bei 900MHz: Pi=3,14159 Distanz = 1000m Wellenlänge = Lichtgeschwindigkeit/Frequenz = 300.000.000m/s / 900.000.000 Hz (Hz=1/s) = 0,3333m 20*Log10((4*3,14159*1000)/0,33333) = 91,5 db Über eine Entfernung von 1 Kilometer verliert ein durch die Luft übertragenes Signal also 91,5 db an Intensität, d.h. es kommt beim Empfänger nicht mal 1 Milliardstel der ursprünglichen Sendeleistung an. Achtung: Dieser Wert ist ein idealisierter Wert. In den empirischen Wellenausbreitungsmodellen (z.b. Walfish-Ikegami) werden eigene Formel für den Free Space Loss definiert, die auf realen Messungen beruhen und zu einem höheren Pfadverlust führen. 4.6 Fresnel Zone Ein Kriterium bei der Planung von Richtfunkstrecken ist die Fresnel-Zone, die den von Hindernissen freien Bereich als größten Durchmesser um eine Sichtverbindung angibt. Somit ist mit Sichtverbindung nicht das Spannen eines Fadens gemeint, sondern ein dreidimensionaler Bereich in Form einer Zigarre, abhängig von der Frequenz und der Entfernung. Je größer die Entfernung zur Gegenstelle ist, desto breiter ist die Fresnel-Zone. Das heißt, dass Bäume, Häuser u.a. Hindernisse niedriger sein müssen als bei kurzen Entfernungen. Vorraussetzung für die Verwendung von Richtfunkstrecken ist der Sichtkontakt zur Gegenstelle. Betreuer: Fl. Kraml, FOL. Stecher 14
Kann eine Sichtverbindung auf direktem Weg nicht hergestellt werden, so gibt es die Möglichkeit durch Verwendung von einer oder mehrerer Umlenkeinheiten trotzdem eine Funkverbindung zu erreichen. Bsp. Für Fresnel Zone Dieser Kurve, an der durch Deflexion und Reflexionen bedingt, die Signale phasenverschoben beim Empfänger ankommen, wird als Fresnel-Zone ( Frenel-Zone`) bezeichnet. Die Hüllkurven die dabei eine Verstärkung bewirken werden als Fresnel-Zone ungerader Ordnung bezeichnet (1. Fresnel-Zone, 3., 5...), die, die eine Schwächung bedeuten als Zonen gerader Ordnung (2. Fresnel-Zone, 4., 6...). Betreuer: Fl. Kraml, FOL. Stecher 15
4.7 Augendiagramm: Das Augendiagramm ist ein Hilfsmittel um die Signalqualität einer digitalen Datenübertragung zu beurteilen. Dazu wird der Datenstrom in gleich lange Abschnitte unterteilt, die ein vielfaches der Symboldauer lang sind. Diese werden mit Hilfe eines nachleuchtenden Oszilloskops oder Speicher-Oszilloskops übereinandergeschrieben. Auf dem Schirm entsteht ein Bild mit der Form eines Auges. Übertragung über einen Tiefpass-Kanal mit zwei unterschiedlichen Übertragungsgeschwindigkeiten. Die vertikale Augenöffnung zeigt, ob eine Übertragung überhaupt möglich ist und wie empfindlich die Übertragung gegenüber Störungen ist. Ist das Auge geschlossen, so ist keine Übertragung möglich, da die Bits (bzw. Symbole) nicht mehr unterschieden werden können. Die horizontale Augenöffnung gibt den zeitlichen Bereich an, in dem eine Abtastung zulässig ist. 4.8 Frequenzbereich Mit Frequenzbereich wird der Übertragungsbereich in den technischen Daten von elektrischen Geräten bezeichnet. Der übertragene Frequenzbereich wird durch die untere Grenzfrequenz und die obere Grenzfrequenz eingegrenzt. Die Grenzfrequenz ist -3dB von Ua (70% von Ua). d.h. wenn Ua 10dB ist dann liegt die Grenzfrequenz bei 7dB. 4.9 Kanalabstand (channel separation) Unter dem Kanalabstand versteht man die Frequenzdifferenz, also den Frequenzabstand zwischen zwei benachbarten Funkkanälen. Bei der Mini Link 23C beträgt der Kanalabstand 1,75MHz. Betreuer: Fl. Kraml, FOL. Stecher 16
4.10Signallaufzeit Unter der Signallaufzeit versteht man in der Elektrotechnik die zeitliche Differenz zwischen dem Eintritt eines Signals in ein (kausales) System und dem Austritt. Der Begriff des Systems ist hierbei sehr weit gefasst. Ein Beispiel ist die so genannte Gatterlaufzeit, also die Zeit, die bei der Verarbeitung von Informationen in einem Logikgatter vergeht. Die Gatterlaufzeit ist heute eine bestimmende Größe für die maximale Leistungsfähigkeit von Rechnersystemen. 4.11Signalrauschabstand Das Signal zu Rausch-Verhältnis (SNR) definiert die Qualität eines Signals in Bezug auf seine Wiedergabe von Intensitäten= Als Intensität oder Amplitude eines Signals bezeichnet man Betrag des Ausschlags eines Signals zu einem bestimmten Zeitpunkt. Der Wert besagt wie hoch der Rauschanteil im Verhältnis auf die maximal zu erwartende Nutzsignalintensität ist. Umso Größer dieser Wert ist umso besser ist die Signalqualität. Als Maßeinheit wird das Dezibel (db) eine logarithmische Kenngröße verwendet. Häufig wird das SNR z.b in Bezug auf die Qualität von Ton- und Bilddaten von Aufzeichnungen oder Abspielgeräten angegeben. 4.12 Bitfehler Als Bitfehler (auch Bitkipper genannt) wird ein Fehler in einem einzelnen Bit bezeichnet. Statt einer 1 ist dieses Bit eine 0 oder umgekehrt. Man bezeichnet dieses Bit dann als gekippt. Ein einzelner Bitfehler kann in einer Bitfolge mit einem Paritätsbit erkannt, jedoch nicht korrigiert werden. Zur Fehlerkorrektur sind aufwendigere Verfahren notwendig. z.b. Rückwärtsfehlerkorrektur: Unter Rückwärtsfehlerkorrektur versteht man das Erkennen von Fehlern auf der Empfängerseite, bei dem Fehler durch erneute Übertragung(en) korrigiert werden. Vorteile: Kaum Overhead auf fehlerfreien Leitungen Nachteile: Nicht für Broadcasting geeignet Nicht optimal für Kanäle mit relativ konstanter (positiver) Fehlerrate Fehlerkorrekturcodes: Vorteile: Broadcast Hohe Leistungsauslastung Nachteile: "Empfang" bricht bei zu starkem Signal zusammen Betreuer: Fl. Kraml, FOL. Stecher 17
4.12.1 Bitfehlerrate BER (bit error rate ) Verhältnis der Anzahl der binären Signalelemente, die bei der Übertragung verfälscht wurden, zur Gesamtzahl der ausgesendeten binären Signalelemente. Eine Bitfehlerhäufigkeit von 1 bedeutet, dass jedes Bit falsch ist. Eine Fehlerrate von 6x10exp-6 bedeutet, dass durchschnittlich 6 Bits falsch sein können, wenn 1 Million Bits übertragen werden. Für die verschiedenen Lokalen Netze schreibt der Standard unterschiedliche Werte für die Bitfehlerrate vor: Für Ethernet fordert der Standard einen BER-Wert von 10exp-8, für Token Ring von 10exp-9 und für FDDI 2,5x10exp-12. Das bedeutet, dass bei FDDI ein fehlerhaftes Bit auf 400 Milliarden übertragene Bit. 5. Multiplexbildung Will man einen Übertragungsweg mehrfach ausnützen, so fasst man die Signale mehrerer Quellen vor der Übertragung mittels eines Multiplexvorgangs zusammen. Man unterscheidet: Frequenzmultiplex, bei dem die Signale der einzelnen Quellen im Frequenzbereich verschachtelt werden und Zeitmultiplex, bei dem die Signale zeitlich hintereinander verschachtelt werden. Das Demultiplexen löst das Signalbündel nach der Übertragung wieder so auf, dass jeder Empfänger nur die für ihn bestimmten Signale erhält. Multiplexer und Demultiplexer müssen in einem Übertragungskanal die Art der Verschachtelung, d.h. die Regel der Multiplexbildung, kennen und beachten. 5.1 Frequenzmultiplex Beim Frequenzmultiplexen werden Signalen jeder Quelle eigene Frequenzbänder zugeordnet, die gleichzeitig über eine gemeinsame Leitung übertragen werden. Die Gesprächskanäle werden vergleichsweise wie Gegenstände in einem Warenregal übereinander gestapelt. Als Träger für die Kanäle dienen Frequenzen im Abstand von jeweils 4 khz. Dieses Übertragungsverfahren wird daher Trägerfrequenztechnik (TF-Technik)genannt. Betreuer: Fl. Kraml, FOL. Stecher 18
In der zeichnerischen Darstellung dient ein Dreieck als Symbol für die Frequenzbänder, von der unteren bis zur oberen Frequenzgrenze ansteigend, hier von 0,3 khz bis 3,4 khz. Seitenbänder. Zur Umsetzung in den höheren Frequenzbereich werden Gegentaktschaltungen (Ringmodulatoren) benutzt. Sie erzeugen durch Amplitudenmodulation zwei Seitenbänder mit je 4 khz, deren Übertragung Gesprächskanäle von 8 khz Bandbreite erfordern würde. Da jedes Seitenband die volle Gesprächsinformation enthält, wird ein Seitenband durch Bandfilter unterdrückt. Durch die Wirkungsweise des Ringmodulators ergibt sich, dass an seinem Ausgang auch die Trägerfrequenz nicht mehr erscheint. Diese Art der Amplitudenmodulation heißt deshalb Einseitenbandmodulation (EM) mit unterdrücktem Träger. Durch dieses Verfahren werden Kabel in Bezug auf Frequenzbereich und übertragene Leistung wirtschaftlich ausgenutzt, weil pro Gesprächskanal nur ein Seitenband übertragen werden muss. 5.2 Zeitmultiplex Beim Zeitmultiplex werden den Signalen jeder Quelle eigene Zeitlagen zugeordnet. Die Übertragung läuft nacheinander ab. Um einen Gleichlauf von Multiplexer und Demultiplexer zu erreichen müssen bei Zeitmultiplexbildungen eindeutige Zusatzinformationen zur Synchronisation von Sender und Empfänger übertragen werden. Ein Zeitmultiplexverfahren für die Telegrafie führte Jean M. E. Baudot 1875 ein. Für die Digitalisierung der Nachrichtennetze verwendet man seit den sechziger Jahren Zeitmultiplexverfahren, die auch bei hoher Übertragungsrate eine sichere Informationsübermittlung gewährleist. Betreuer: Fl. Kraml, FOL. Stecher 19
6. Frequenzraster und Lizenzpflichtige Frequenzen Betreuer: Fl. Kraml, FOL. Stecher 20
Betreuer: Fl. Kraml, FOL. Stecher 21
Betreuer: Fl. Kraml, FOL. Stecher 22
6. Modulation Nachrichten bestehen aus Sprache, Musik, Text, Daten oder Bildern. Sie lassen sich im einfachsten Fall als elektrische Signale unmittelbar über Drahtverbindungen weiterleiten. Sie können aber in dieser Form nicht zur Übertragung, z.b. über Funkwege und Lichtwellenleiter, eingesetzt werden. Bei einer Funkübertragung wird z.b. ein Trägersignal zum Transport des Nachrichtensignals verwendet. Dieser Vorgang wird Modulation genannt. Durch Demodulation wird das Nachrichtensignal in seiner ursprünglichen Form zurück gewonnen. Die Veränderung des Trägersignals durch das Nachrichtensignal heißt Modulation. Man unterscheidet zwischen Amplitudenmodulation (AM), bei der die Amplitude des Sinusträgers vom Nachrichtensignal verändert wird, Modulationsgrad von AM: Bei der AM wird die Trägeramplitude im Rhythmus der NF - Amplitude verändert. große Amplitudenänderung kleine Amplitudenänderung schnelle Amplitudenänderung langsame Amplitudenänderung hohe Lautstärke geringe Lautstärke hoher Ton tiefer Ton Frequenzmodulation (FM), bei der die Frequenz des Sinusträgers verändert wird und Pulsmodulation (PM), bei welcher im Abtastmoment der Impuls durch den Wert des Nachrichtensignals verändert wird. Zusammengefasst versteht man unter Modulation das Aufbringen eines Signals auf einen Träger. Modulation wird angewandt um das Signal an einen Übertragungskanal anzupassen und auch das Stör-/ Nutzsignal zu verbessern z.b.: Amplitudenstörungen sind egal da die Information im Frequenzgang liegt. Einfach gesagt ist das Ziel der Modulation eine niedrige Fehlerrate bei der Übertragung zu erreichen aber auch einen hohen Frequenzanteil. Betreuer: Fl. Kraml, FOL. Stecher 23
6.1 ASK: Amplitude Shift Keying(=Amplitudenumtastung) Amplitudenumtastung (engl. Amplitude Shift Keying (ASK)) ist eine digitale Modulationsart. Dabei wird die Amplitude des Trägersignals verändert, um verschiedene Werte zu übertragen. Die einfachste Form der Amplitudentastung ist das sogenannte On-Off Keying (OOK), bei dem das Trägersignal an- bzw. ausgeschaltet wird, um eine 1 bzw. eine 0 zu übertragen. Anstelle von nur zwei verschiedenen Amplitudenwerten können auch mehrere Abstufungen verwendet werden. Dadurch lassen sich pro Amplitudenstufe mehrere Bits kodieren. Setzt man z.b. vier unterschiedliche Amplituden in einem Signal ein, repräsentiert jede dieser Amplituden zwei Bits (Symbole: 00, 01, 10 und 11). Ein Beispiel für Amplitudenumtastung ist das deutsche DCF77-Signal der Funkuhr, ein anderes Beispiel sind Funkfeuer zur Ortsbestimmung Übersicht: Betreuer: Fl. Kraml, FOL. Stecher 24
Projektarbeit 2005/06 6.2 PSK: Phase Shift Keying (=Phasenumtastung) Diese Art von Modulation hat den Vorteil gegenüber der ASK das sie sehr Störsicher ist. Aber der Nachteil ist das er eine komplexe Demodulation mit Trägerrückgewinnung hat. Übersicht: Da diese Modulation für die Übertragung der Nachrichten bei uns verwendet wird werden wir diese Modulation noch genauer Beschreiben. Zeigerdarstellung von 4 - und 16-PSK: Bei einer PSK-Modulation wirken sich Fehler in der Amplitude nicht mehr aus, dafür aber Fehler im Phasenwinkel. Wieder ist die Fehleranfälligkeit bei höherwertigen Modulationen höher, da der maximale Phasenfehler für eine korrekte Übertragung immer kleiner wird. Bei einer 16-PSK darf der maximale Fehler nur mehr 11 betragen, bei 4-PSK jedoch bis zu 45. Anwendung findet die PSK Modulation z.b im Satellitenfunk, im Digitalenfernsehen und bei UMTS Betreuer: Fl. Kraml, FOL. Stecher 25
6.3 FSK: Frequency Shift Keying (=Frequenzumtastung) benötigt relativ große Bandbreite mfsk mit m verschiedenen Frequenzwerten => n Bit (2^n = m) werden pro Symbol übertragen Die Frequenzumtastung (englisch Frequency Shift Keying, FSK) ist die digitale Form der Frequenzmodulation. Dabei wird die Frequenz einer periodischen sinusförmigen Schwingung zwischen einem Set unterschiedlicher, diskreter Werte verändert. Jeder Frequenzwert entspricht dabei einem bestimmten digitalen Level. Ist das digitale Signal ein binäres Signal, also {0,1}, so werden zwei Frequenzwerte verwendet, bei einem ternären Signal drei Werte, etc. Das Spektrum des modulierten Signals erhält nun aber den Frequenzgang des Rechteckimpulses, dessen Bandbreite unendlich ist. Dies nennt man "harte FSK". Da das Spektrum aber für gewöhnlich begrenzt ist, wird der Rechteckimpuls vor der Aufmodulierung "abgerundet" und zu einem Sinusbogen oder Gaußkurve verformt. Damit ergibt sich eine wesentlich kleinere Bandbreite und man spricht von einer "weichen FSK". Gewöhnlich wird die bandbreitenbegrenzende Frequenzmodulation, also die weiche FSK verwendet. Die wichtigsten Parameter der FSK sind der Frequenzhub und der Modulationsindex. Der Hub gibt an, wie viel Abstand zwischen den diskreten Frequenzwerten besteht. Der Modulationsindex ist das Verhältnis zwischen Hub und Bitrate. Betreuer: Fl. Kraml, FOL. Stecher 26
AFSK (englisch Audio Frequency Shift Keying) ist eine digitale Modulationsart. Im deutschen wird das Verfahren Niederfrequenzumtastung bzw. Nieferfrequenz- Frequenzumtastung genannt. Wie der Name schon sagt, wird nicht die Hochfrequenz selbst (wie beim FSK) umgetastet, sondern ein niederfrequenter Hilfsträger, der auf die Hochfrequenz aufmoduliert wird. Einer digitalen "0" (Space genannt) entspricht hierbei eine niedrige Frequenz, einer digitalen "1" (Mark genannt) eine hohe Frequenz. Bei dem weit verbreiteten 1200 Baud AFSK werden beispielsweise die beiden Tonfrequenzen 1200 und 2200 Hz umgetastet. Die Differenz dieser beiden Tonfrequenzen (in diesem Falle also 1000 Hz) wird als Shift bezeichnet. Anwendungsbeispiel: GFSK wird bei WLAN verwendet (FHSS) MFSK (englisch Multiple Frequency Shift Keying) ist eine besondere Form der AFSK. Sie verwendet anstelle zweier, mehrere Niederfrequenzen und ist u.a. auch im Amateurfunk gebräuchlich. Durch die Verwendung mehrerer Frequenzen sind auch höhere Symbolraten möglich Schaltungsbeispiel für die Umsetzung der harten FSK-Modulation Bei dieser Schaltung werden durch Zu- oder Abschalten eines Teils der Frequenzbestimmenden Schwingkreiskapazität mittels der Diode die beiden Frequenzzustände erzeugt. Denkbar ist auch eine Änderung der Schwingkreisinduktivität. Nachteilig bei der harten Tastung ist, dass gleichzeitig ein unerwünschter Phasensprung auftreten kann. Betreuer: Fl. Kraml, FOL. Stecher 27
Blockschaltbild für FSK- Demodulation Bandpass: Limiter: Der Bandpass wird auf das Frequenzband das zur Verfügung steht eingestellt, somit erreicht man das nur das gewünschte Frequenzband übertragen wird die anderen Frequenzbänder werden gesperrt. Der Limiter regelt den Ausgangspegel bevor eine Übersteuerung stattfindet sanft herunter und erzeugt somit eine konstante Amplidude. FM Discriminator: FM Discriminator ist der eigentliche Demodulationsbaustein der ein noch etwas verzerrtes Rechteck erzeugt. Low Pass: Decision: Tiefpassfilter ist ein Filter der die hohen Frequenzen sperrt Decision ist ein Schmitt-Trigger der ein schönes Rechtecksignal erzeugt Betreuer: Fl. Kraml, FOL. Stecher 28
7. Mechanischer Aufbau Beim mechanischen Aufbau des Richtfunksystems mussten alle Einheiten in einem fahrbaren Kasten untergebracht werden. Die erste Aufgabe war, ein Konzept zu entwerfen. Beim Entwurf des Konzeptes stellten sich folgende Probleme heraus. Die Schränke sollten fahrbar und stabil werden. Zusätzlich war eine Stange für die Montage der Antenne notwendig. Nach der Vorlage des Konzepts entschieden wir uns für zwei stabile 19 Wandschränke der Firma Schäcke auf denen 4 Rollen montiert wurden. Nachdem das Konzept entworfen war und der Materialeinkauf erledigt wurde, begann unsere Arbeit in den mechanischen Werkstätten. Als erstes mussten die zwei Wandschränke fahrbar gemacht werden. Es wurden vorne zwei starre und hinten zwei bewegliche Rollen angebracht. Das zweite und größte Problem war die Montage für die Halterung der Antennen. Wir fertigten in den Werkstätten Halterungen, die eine Öffnung mit dem Durchmesser der Eisenrohre hatten. Danach besorgten wir uns zwei Eisenrohre mit einer Länge von 1,75m und gaben sie in Auftrag zum Lackieren. Die letzte aufwändige Arbeit war, aus Blech Halterungen zu biegen, damit die einzelnen Einheiten auf den Ablagen in den Schränken nicht verrutschen konnten. Nach diesen mechanischen Arbeiten konnten wir uns nun um die zwei Computer kümmern, über die man in Zukunft die RIFU Anlage konfigurieren und überwachen kann. Da die Computer nur noch liegend in den Kästen Platz finden, mussten die Schalter ausgebaut und nach vorne verlegt werden, damit man sie noch in Betrieb nehmen kann. Ein Schalter musste in ein Gehäuse untergebracht werden, da einer der beiden Computer noch nicht ATX tauglich ist. Der Schalter ist direkt vom Netzteil aus, an 220V angeschlossen. Betreuer: Fl. Kraml, FOL. Stecher 29
Die Computer wurden von uns repariert und neu aufgesetzt. Für die Software entschieden wir uns für das Office 97 und natürlich von Ericcson den Mini-Link Service Manager. Die letzten Arbeiten bestanden darin, die Antennen zu befestigen, die Einheiten in die Schränke zu schrauben und die Kabel auf eine vernünftige Länge zu kürzen. 8. Die Komponenten 8.1 Das Netzteil Das Netzteil versorgt die ganze Anlage mit einer Gleichspannung von 48V und wird an die Indoor Unit angeschlossen. 8.2 Die Indoor Unit Die Indoor Unit oder auch SMM-C genannt ist für die Verbindung zum Radio Module zuständig. Über diese Einheit wird auch das 2 Mbit Signal angeschlossen. Sie ist auch mit einer seriellen Schnittstelle für den Computer ausgestattet. Die Indoor Unit ist zusätzlich mit 3 Leds ausgestattet. Power: Gibt Auskunft ob die Anlage in Betrieb ist A und B Alarm: Signalisieren wenn Fehler oder Kommunikationsprobleme mit der Anlage auftreten. 8.3 Der Impedanzwandler Wir mussten feststellen, dass der Ausgang vom Generator mit einer unsymmetrischen Leitung (BNC Strippe) und der Eingang in die RIFU mit einer symmetrischen Leitung (Kupfer-Leitung) erfolgt. Dieses Problem wurde mit einem Impedanzwandler gelöst. Da die zwei verschiedenen Leitungen unterschiedliche Impedanzen aufweisen (BNC 120? und Kupfer 70?) musste ein Impedanzwandler dazwischen geschaltet werden, der die Leitungen aufeinander abstimmte. Betreuer: Fl. Kraml, FOL. Stecher 30
8.4 Die Outdoor Unit Die Outdoor Unit wird auch Radio Module genannt. Jede Version des Richtfunkgerätes deckt einen Unterbereich des Frequenzbandes ab. Die Betriebsfrequenzstufen können von Ort mittels Kippschalter, Taschenterminal oder PC in Stufen von 1,75 MHz eingestellt werden. 8.5 Die Antenne Die Antenne gibt es in unterschiedlichen Größen. Sie kann entweder direkt an das Radio Module angeschraubt, oder als separate Antenne installiert werden. Im Inneren der Antenne ist das Feet angebracht, über das die Signale gesendet und empfangen werden. Mit der Sendeleistung, die unsere Anlage hat, würde man Entfernungen von bis zu 16km erreichen. Da die Richtfunkanlage ein Laborobjekt für Schüler wird und dadurch nur auf sehr kurze Entfernungen gearbeitet werden soll, musste die Anlage auf - 50dBm gedämpft werden. Die Dämpfungen brachten wir im Inneren der Antenne, im so genannten Feet an, das aus einem Hohlleiter besteht. Betreuer: Fl. Kraml, FOL. Stecher 31
9.Allgemeines über die Richtfunkanlage: 9.1 Blockschaltbild RIFU: 9.2 Erklärung Beim Richtfunkgerät MINI-LINK 23-C handelt es sich um eine kompakte Mirkowellen- Richtfunkverbindung für Sprach- und Datenübertragungen. Dieses Richtfunkgerät ist für Kurzstreckenübertragungen wie beispielsweise für die Unterverteilung in lokalen Netzen, Telefonnetze und nichtöffentliche Netzwerkkommunikation geeignet. Das von uns verwendete Richtfunkgerät MINI-LINK 23-C arbeitet in einem Frequenzbereich von 21,6-23,6 GHz. Die Frequenzeinstellungen können an der Station mit einem Kippschalter, mit einem Taschenterminal oder mit einem PC vorgenommen werden. Bei dieser Anlage wird ein 4*2Mbits Signal eingespeist, das dann von der Anlage aufbereitet (z.b moduliert) und dann mit einer Frequenz von 23 GHz versendet wird. Das MINI-LINK-Richtfunkgerät ist mit einer Standard -Hohlleiter-Schnittstelle ausgerüstet. Die Antenne besteht aus einem hellgrau lackierten Aluminiumgussstück. Über dem Reflektor ist eine quadratische Befestigungsplatte montiert sowie ein zylindrischer Teil für das integrierte Radom. Der Antennenanschluss ist an der Rückseite montiert und kann um 90 gedreht werden, um die Polarisation zwischen vertikal oder horizontal zu ändern. Der Antennengewinn beträgt 35dBi. Bei diesem Richtfunkgerät gibt es die Möglichkeit die Ausgangsleistung manuell mit Hilfe eines eingebauten Dämpfungsgliedes zu reduzieren. Sollte die Reduzierung nicht ausreichend sein, so besteht die Möglichkeit, die Ausgangsleistung an Hand von festen Dämpfungsglieder weiter zu minimieren. Leistungsdaten: Ausgangsleistung am MINI-LINK-Anschluss: 20dBm Umschaltzeit TX ON/OFF: 10ms Empfangseingangspegel: -30 bis -90 dbm Betreuer: Fl. Kraml, FOL. Stecher 32
10. Inbetriebnahme der Richtfunkanlage MINI-LINK 23-C Um die Inbetriebnahme der Richtfunkanlage zu ermöglichen sind einige Funktionen zu tätigen. Zuerst muss man die korrekte Inbetriebnahme der Anlage vornehmen. Um die Inbetriebnahme zu gewährleisten sind einige Punkte zu beachten. Man muss darauf achten dass die Komponenten die zusammen gehören wie Indoor 1 und Outdoor 1 sowie Indoor 2 und Outdoor 2 nicht falsch zusammengeschlossen werden. Nachdem die Richtfunkanlage wie hier im Blockschaltbild ersichtlich, zusammengeschlossen ist, müssen mehrere Einstellungen wie z.b. das Pointen der Antenne und Frequenzeinstellung getätigt werden. Die Einstellung werden zum Teil mit dem am Computer installierten Programm MINI-LINK Service Manager 6.3 durchgeführt. 10.1 Namensvergebung mit dem MINI-LINK Service Manager 6.3 Die Einstellung die im Programm MINI-LINK Service Manager 6.3 gemacht werden muss um die Anlagen in Betrieb nehmen zu können, ist die Namensvergebung für die einzelnen Komponenten. Wenn das sich am Desktop befindliche Programm MINI-LINK gestartet wird ist ein Passwort einzugeben. Passwort: 1111 Anleitung zu Namensvergebung Um eine Namensänderung durchführen zu können Bild 1 Clickt man auf Network Scan oder Scan Local damit die jeweiligen Komponenten aufscheinen. (Siehe Bild 1 und 2) Betreuer: Fl. Kraml, FOL. Stecher 33
Bild 2 Zu beachten ist: Verbindung des Computers mit dem Seriellen Schnittstellenkabel Der Name kann nur an der jeweiligen Einheit geändert werden an der das Serielle Schnittstellenkabel eingeschlossen ist. Die Benennung der einzelnen Komponenten muss 4 Buchstaben enthalten. Hier wird die Namensänderung vollzogen. Zu beachten sind die verschiedenen Begriffe wie Near Radio ID, Far Radio ID, Near und Far Radio 1 ID, Far und Near Radio 2 ID, Far und Near SMM ID und EAC Ids. 1. Einstellung an Outdoorunit Near Radio ID: Far Radio ID: AGC Alarm Treshhold (dbm): Muss nicht beachtet werden 2. Einstellung an Indoorunit Near Radio 1 ID: Far Radio 1 ID: Near Radio 2 ID: Far Radio 2 ID: Muß nicht beachtet werden.. Ist für ein nicht vorhandenes Gerät reserviert. Near SMM ID: Far SMM ID: EAC Ids.: Hier gehört die dazugehörige Indoor Unit eingetragen. Betreuer: Fl. Kraml, FOL. Stecher 34
10.2 Frequenzeinstellung: Die Frequenzkanalnummer kann auf zwei Arten eingestellt werden. Frequenzeinstellung mit dem Kippschalter am Richtfunkgerät. Frequenzeinstellung mit einem Taschenterminal oder einem PC. Bevor eine Frequenzeinstellung vorgenommen wird, muss die Frequenzkanalnummer mit Hilfe einer Formel berechnet werden. Jedes MINI-LINK hat einen Frequenzindex. Diesen Index benötigen man zur Berechnung des Kanals. Der Index wird angezeigt, wenn der Kippschalter im Anschlussfeld gedrückt wird. Die Frequenzkanalnummer wird mit den nachfolgenden aufgeführten Nummer berechnet. Formel und Berechnung der Frequenzeinstellung: Formel: Oberband: Unterband: 23010,75 = f f 22002,75 n n = 1,75 1,75 Berechnung des Oberbandes: 23010,75 n = f n * 1,75 = f + 23010, 75 MHz f = ( n *1,75) + 23010, 75MHz 1,75 f = 23, 019GHz Berechnung des Unterbandes: 22002,75 n = f n * 1,75 = f + 22002, 75 f = ( n *1,75) + 22002, 75MHz 1,75 f = 22, 011GHz Versatz zwischen den Oberband und Unterband: Versatz= 23,019GHz 22,011GHz = 1, 008GHz Betreuer: Fl. Kraml, FOL. Stecher 35
10.3 Erklärung zu Pointen der Antennen Zum Pointen der Antennen werden Horizontal und Vertikal Einstellungen vorgenommen. Um die beiden Richtfunkanlagen perfekt aufeinander einzustellen (=auszurichten) wird der AGC- Pegel verwendet da die Anzeige am PC etwas träge ist. Horizontaleinstellung: Zuerst richtet man eine der beiden Richtfunkanlagen (=RIFU) auf das optimale der Horizontaleinstellung aus (d.h. man dreht die RIFU so lange in der Horizontalen bis der maximale AGC Pegel erreicht ist. In weiterer Folge macht man das selbe mit der zweiten RIFU Dann wieder mit der anderen RIFU usw. das geht so lange bis alle zwei RIFU s den optimalen AGC- Pegel erreicht haben. Vertikaleinstellung: Bei der Vertikaleinstellung geht man gleich vor wie bei der Horizontaleinstellung. Es wird wieder immer abwechselnd der AGC- Pegel eingestellt bis wieder der maximale Wert erreicht ist. Hat man nun die Horizontalen und Vertikalen Einstellungen mit dem erreichen des maximalen AGC- Pegels abgeschlossen so stehen beide Hauptkeile der Antennen optimal zueinander. Wird jetzt eine der beiden RIFU- Anlagen gedreht dann steigt der Empfangspegel bis der Nebenkeil erreicht ist. Beim erreichen des Nebenkeils sinkt der Empfangspegel wieder. Der Unterschied des Empfangspegels von Hauptkeil und Nebenkeil liegt bei 10dBm. Betreuer: Fl. Kraml, FOL. Stecher 36
AGC-KURVE: AGC Pegel Reihe1 AGC-Pegel in Volt 12 10 8 6 4 2 0-100 -90-80 -70-60 -50-40 -30-20 -10 0 P in (dbm) Wie aus dieser Kurve ersichtlich ist erreicht man den besten Empfangspegel bei einem hohen AGC-Pegel Je höher der AGC- Pegel desto besser der Empfangspegel Je niedriger der AGC- Pegel desto schlechter der Empfangspegel Betreuer: Fl. Kraml, FOL. Stecher 37
11. Wartung und Betrieb der Anlage 11.1 Begriffsbeschreibung: Standby-Mode: Ist Hot Standby auf OFF gesetzt, wird das Richtfunkgerät für den Betrieb im ungesicherten Modus oder im Working Standby Modus initialisiert. Ist Hot Stanby auf ON gesetzt, wird das Richtfunkgerät für den Betrieb im Hot Standby Modus initialisiert Standardeinstellung = OFF. Muss nicht weiters beachtet werden. Near Radio ID: Far Radio ID: Near Srandby Radio ID: Far Srandby Radio ID: AGC-Alarm Treshold: Bitrate (Mbit/s): Adresse des nahen Richtfunkgerätes Adresse des fernen Richtfunkgerätes Gilt nur wenn Hot Standby = ON Gilt nur wenn Hot Standby = ON Der AGC-Schwellwert als HF-Eingangspegel in dbm. Zulässiger Bereich:-99dBm bis -30dBm. Standardwert: -70dBm Hardwareeinstellung, kann nicht geändert werden. Traffic Channel 1: Gilt nur für die Konfiguration mit den Bitraten 2*2 und 2*8 Mbit/s. Wird Kanal1 verwendet, muss Verkehrskanal 1 auf On gesetzt sein. Wenn Kanal 1 auf OFF gesetzt ist, ist das Alarm Signal Traffic 1, welches den Verlust des Traffics auf Traffics Kanal 1 anzeigt, nicht aktiviert. Standardeinstellung = ON Traffic Channel 2: Wie Verkehrskanal 1, jedoch für Verkehrskanal2, Standardeinstellung = ON Radio ID Check: User 1 Mode: Ist Radio ID Check auf On gesetzt, wird die Adresse am Empfangenen Bitstrom geprüft. Ist Radio ID Check auf OFF gesetzt, findet keine Adressüberprüfung statt. Standardeinstellung = OFF. Ist User 1 Mode auf Normal gesetzt, wird User Output 1 von User Input 1 am fernen Richtfunkgerät gesteuert. Ist User 1 Mode auf SPECIAL gesetzt, kann der Ausgang am Computer oder Dem Taschenterminal umgeschaltet werden. Standardeinstellung = Normal. User 2 Mode: Wie User 1 Mode, jedoch für User Output 2. Standardeinstellung = Normal. Frequency Channel Number: Kanalnummer für Betriebsfrequenz Betreuer: Fl. Kraml, FOL. Stecher 38
Frequency Index: EAC-Identities: Hardwareeinstellung, kann nicht geändert werden. Adressen für alle anderen an den EAC- Bus an derselben Station angeschlossenen Richtfunkgeräte oder SMM`s. 11.2 Standby Modus Richtfunkgeräte sind für den Betrieb im Hot Standby-Modus oder im Working Standby-Modus eingerichtet. Hot Standby-Modus wir bei folgender Konfiguration verwendet: Gesicherte Richtfunkstrecke mit 1+1 mit nur einem aktiven Sender. Working Standby-Modus wird in allen anderen Systemen verwendet: Nicht gesicherte Richtfunkstrecken Gesicherte Richtfunkstrecken mit1+1 Multifrequenzempfang Gesicherte Richtfunkstrecken mit 2+1 11.3 Fernüberwachung der Anlage Systeme mit mehreren Richtfunkstrecken können selbstverständlich als einzelne Richtfunkstecken kontrolliert oder behandelt werden. Doch das ist nicht ratsam. Stattdessen sollten die Steuerungs- und Überwachungselemente der einzelnen MINI-LINK Richtfunkgeräte verbunden und so eingerichtet werden, dass sie ein Betriebs- und Wartungs-Netz bilden. In diesem Netz können alle MINI-LINK Geräte von einer Betriebs- und Wartungszentrum aus überwacht werden, wie in nachstehender Abbildung dargestellt. Aber natürlich kann auch der Kundentechniker gleichzeitig mit seinem PC(Laptop) oder Taschenterminal auf die MINI-LINK Geräte zugreifen. Betreuer: Fl. Kraml, FOL. Stecher 39
Wenn wir unsere Richtfunkanlage fernüberwachen wollen muss sie mit einem Modem über das öffentliche Telefonnetz verbunden und anschließend geht es wieder über ein Modem zum Fernüberwachten Computer. 11.4 Alarm Beschreibung: RF Input: Der Pegel des empfangenen HF-Eingangssignals fällt unter circa -90 dbm (von der Datenübertragungsrate abhängig). RX Frequency: Die Synthesizerschleife der Empfängerfrequenz ist entriegelt.. AGC Level, XX dbm:der AGG-Pegelliegt unter dem Schwellwert (Standardwert -70 dbm). XX dbm gibt den aktuellen HF-Eingangspegel an (im Bereich von -99 bis -30 dbm). BER: Radio Frame 1: Radio Frame2: Radio ID: Die Bitfehlerrate der empfangenen Signale übersteigt 10.3. Die BER wird durch Messung der aktuellen BER bei Rahmenbits im zusammengesetzten Bitstrom geschätzt. Das MINI-UNK ist nicht in der Lage, auf die Rahmen des ankommenden zusammengesetzten Bitstroms zu synchronisieren. Das MINI.UNK ist nicht in der Lage, auf die Rahmen des ankommenden zusammengesetzten Bitstroms zu synchronisieren. Nur zutreffend für Konfigurationen mit 2x2 und 2X8 Mbit/s. Der ankommende Richtfunkverkehr stammt von einem Richtfunkterminal mit einer Adresse, die nicht der über das Setup-Menü eingegebenen Fern-ID entspricht. Dieser Alarm kann nur ausgelöst werden, wenn Radio ID auf ON gesetzt ist. AIS Inserted: AS Inserted wird ausgelöst, wenn der Prozessor ein AIS (Alarm- Meldesignal) eingefügt hat Dies erfolgt, wenn ein BER- oder Radio ID-Alarm festgestellt wurdeoder wenn im fernen Richtfunkgerät eine HF- oder Basisbandschleife aktiviert ist Beachten: Per Hardware aktivierter Alarm AIS Inserted, das heißt Betreuer: Fl. Kraml, FOL. Stecher 40
für Radio Frame Fault, Baseband Receive Loop und Remote Input Traffic Fault wird mit hiermit nicht angezeigt. Output Traffic 1: Output Traffic 2: Input Traffic 1: Input Traffic 2: Der ausgehende Richtfunkverkehr (vom Multiplexer) auf Verkehrs kanal 1 ist fehlerhaft oder ausgefallen. Der ausgehende Richtfunkverkehr (vom Multiplexer) auf Verkehrskanal 2 ist fehlerhaft oder ausgefallen. Gilt nur für Konfigurationen mit 2x2 und 2X8 Mbit/s. Der eingehende Richtfunkverkehr (vom Multiplexer) auf Verkehrskanal1 ist fehlerhaft oder ausgefallen. Der eingehende Richtfunkverkehr (vom Multiplexer) auf Verkehrskanal 2 ist fehlerhaft oder ausgefallen. Gilt nur für Konfigurationen mit 2x2 und 2X8 Mbit/s. TX Frequency: RF Output: Die Synthesizerschleife der Empfängerfrequenz ist entriegelt. Der erzeugte Alarm aktiviert Sender OFF. Die Senderausgangsleistung fällt unter +9 dbm. BUS: Processor: Summary: Es wurde ein Fehler in den internen oder externen Alarmkanälen oder an der Terminalschnittstelle R5-232 festgestellt. Es wurde ein Fehler im Prozessor, einschließlich Programmspeicher, nichtflüchtigem Speicher oder RAM festgestellt. Gebündelte Alarme. Einzelheiten werden nachfolgend erläutert. Der Rechner oder das Pocket-Terminal zeigt den aktuellen Alarm-Status des Radios an. Ausgelöste Alarme werden in der Anzeige durch ein Sternchen angezeigt. Ausgelöste, aber nicht mehr aktive Alarme werden im Alarmpufferspeicher gespeichert, bis sie gelesen werden. Diese Alarme werden einen kurzen Zeitraum mit einem "bn gekennzeichnet und in Alarmprotokolldateien gespeichert. Betreuer: Fl. Kraml, FOL. Stecher 41
11.5 Summenalarm: Betreuer: Fl. Kraml, FOL. Stecher 42
12. Messungen: 12.1 Dämpfungsmessungen Um die Reichweite der RIFU zu minimieren und somit die Empfindlichkeit der Anlage in einem Raum zu erhöhen haben wir die RIFU gedämpft. Zuerst haben wir versucht die Dämpfung mithilfe des eingebauten Dämpfungsgliedes vorzunehmen. Allerdings war diese Dämpfung nicht ausreichend und somit haben wir verschiedene Messungen durchgeführt um den von uns gewünschten Empfangspegel von -40dBm zu erreichen. Dämpfungsmessungen mit Plastikeinlagen und Papierblättchen EP = Empfangspegel Zuerst haben wir wie hier aus der Zeichnung ersichtlich Messungen mit Plastikeinlagen und mit Papierblättchen durchgeführt und somit versucht die gewünschte Dämpfung von -40dBm zu erreichen. Da dies nicht zu den gewünschten Messergebnissen geführt hat haben wir durch Änderung der Polarisation an einer Antenne versucht den gewünschten Empfangspegel zu erreichen. Betreuer: Fl. Kraml, FOL. Stecher 43
Dämpfungsmessungen mit Polarisationsänderung und Schaumstoffeinlagen Den besten Empfangspegel haben wir bei der Messung mit Schaumstoffeinlagen und Plastikeinlagen erreicht. Ausrechnung der Leistung anhanden der Empfangspegelwerte von der Messung mit Schaumstoffeinlagen und Plastikeinlagen Formel zum Berechnen der Dämpfung anhanden der Eingangsspannung U1 und der Ausgangsspannung U2: U 1 = 20 lg db U 2 Man kann die Dämpfung auch mit Hilfe der Leistung berechnen, da P~U^2. Sie berechnet sich aus der Eingangsleistung P1 und der Ausgangsleistung P2: P1 = 10 lg P 2 db Weiters könnte man die Dämpfung auch mit Hilfe der Stromstärke berechnen = 20 lg I I 1 2 db Betreuer: Fl. Kraml, FOL. Stecher 44
Bsp. Für ausrechnen der Leistung anhanden der Eingangsleistung -40dbm und der Ausgangsleistung 1mW P ( ) 1 = 10 lg 10 P P 1 = 10 P2 2 40 ( ) 1 10 P = 10 1mW =1uW Betreuer: Fl. Kraml, FOL. Stecher 45
12.2 Bittfehlermessung: Bittfehler gibt an wie viel Bits von den übertragenen Bits fehlerhaft sind. Bei einer geringen Bittfehlerrate können die Bits durch die Kanalcodierung verbessert werden. Zu beginn einer Bittfehlermessung oder Jittermessung ist zu beachten das am Generator und am Bittfehlermessplatz die Richtigen Einstellungen vorgenommen werden. Zu beachten ist: Einstellung des Leitungscode (HDB-3) Einstellung der Bitrate (2 048) PRBS (Pseudo Random Bit Frequenz) Einstellungen am Generator Einstellungen am Bittfehlermessplatz Betreuer: Fl. Kraml, FOL. Stecher 46