Wireless Communications MSE, Rumc, Intro, 1 Programm Dozenten Week Date Lecturer Topic 1 15.9.2015 M. Rupf common fundamentals: radio propagation 2 22.9.2015 M. Rupf common fundamentals: multiple access 3 29.9.2015 M. Rupf HF-RFID (ISO 15693 / ISO 14443) 4 6.10.2015 M. Rupf UHF-RFID (EPC Gen2, ISO 18000-6C) 5 13.10.2015 M. Rupf NFC, RFID-applications 6 20.10.2015 M. Rupf Bluetooth BR/EDR, Bluetooth Low Energy 7 27.10.2015 M. Rupf Bluetooth Low Energy, 802.15.4 / Zigbee 8 3.11.2015 M. Rupf WLAN 9 10.11.2015 M. Rupf GPS 10 17.11.2015 R. Hofstetter cf. Moodle (Modulation, FEC) 11 24.11.2015 R. Hofstetter cf. Moodle 12 1.12.2015 R. Hofstetter cf. Moodle (GSM / UMTS / LTE) 13 8.12.2015 R. Hofstetter cf. Moodle 14 15.12.2015 R. Hofstetter cf. Moodle Surname First Name FH / UAS E-mail Hofstetter Rolf FHO rolf.hofstetter@htwchur.ch Rupf Marcel ZHAW marcel.rupf@zhaw.ch
Literature MSE, Rumc, Intro, 2 Wireless Systems [1] Christian Lüders, Mobilfunksysteme, Grundlagen, Funktionsweise, Planungsaspekte, Vogel Buchverlag, 2001. [2] J. Schiller, Mobile Communications, 2nd Edition, Pearson, 2003. [3] M. Sauter, From GSM to LTE, Wiley, 2011. there are also wireless system books from M. Sauter in German [4] Jean-Frédéric Wagen, Mobile & Wireless Networks and Services, 2009. Fundamentals [5] Ke-Lin Du, M.N.S. Swamy, "Wireless Communication Systems«, Cambridge, 2010.
Radio Sub-System (GSM-) Systemarchitektur MSE, Rumc, Intro, 3 Fokus dieses Kurses Radio-Sub-System (PHY/MAC) verschiedener Wireless Standards
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
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
Frequenzbereiche MSE, Rumc, Intro, 6 f = c/λ 0.3-30 khz Very Low Frequency (VLF) Navigation 30-300 khz Low Frequnecy (LF) Navigation, RFID, Seefunk 300-3000 khz Medium Frequency (MF) AM Radio, Ortung, Seefunk 3-30 MHz High Frequency (HF) Flug-, Schiffsfunk, Amateurfunk, RFID 30-300 MHz Very High Frequency (VHF) Fernsehen, FM Radio, Flugfunk 0.3-3 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 30 300 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
Knappe Ressource Funk MSE, Rumc, Intro, 7 Regulation / Frequenzkoordination Welt: ITU-R (UNO, WARC) USA: FCC, Europa: CEPT / ETSI / ERO ERO: http://www.ero.dk/doc98/official/pdf/rep025.pdf CH: Bakom CH: http://www.bakom.admin.ch/themen/frequenzen/00652/00654/index.html?lang=de Frequenz-Allokation (Europa / CH) 13.56 100 200 868 900 1575 1800 2450 f [MHz] ISM RFID FM TV DAB DVB-T TV ISM RFID G S M GPS (L1) GSM DECT UMTS ISM WLAN BT Zigbee
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
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]