Avdelingfor ingeniørntdanning Fag: TELETEKNKK Fagnr: S0653E Faglig veileder: K H Nygård, H Fylling Gruppe( r ): let Dato: 060601 Eksamenstid, 0900_1400 fra-til: Eksamensoppgaven består av Antall sider: 4 (nkludert denne) Antall oppgaver: 4 Antall vedlegg: Tillatte hjelpemidler: Alle skrevne og trykte hjelpemidler Kandidaten må selv kontrollere at oppgavesettet er fullstendig nnføring skal være med blå eller sort penn Oppgavene teller like mye, fordel tiden fornuftig Lykke til og god sommer! Side l av 4sider
Oppgave 1 (25%) Post og Teletilsynet har gitt konsesjon til fimlatet RSF Communications for uttesting av et mobilt radiosystem som skal anvende adaptive antenner i basestasjonene Adaptive antenner er antenner der hovedlooben stiller seg inn etter hvor mobilstasjonen beftnner seg Slike antenner kan være aktuelle både for GSM og UMTS Konsesjonen er gitt for et lite frekvensområde nmdt 870 MHz og maksimalt utstrålt effekt l W Minste tillatte elektriske feltstyrke ved mobilstasjon er 0,7 mv/m Største direktivitet for antennen på basestasjon er 16 db ved det gitte frekvensområde Mobilstasjonenes antenne er en variant av en ')/4 dipol med største direktivitet 4 db og effektiv lengde på 0,87) Spørsmålene nedenfor er knyttet til dette radiosystemet Den adaptive antennen skal tilkoples en koaksialkabel på 500 som kommer fra sender/mottaker (TRX) Antennens inngangsimpedans er imidlertid forskjellig fra 500 slik at vi må lage et tilpasningsnettverk mellom antenne og kabel A) Først må vi bestemme antennens inngangsimpedans mangel av avansert måleutstyr som f eks nettverksanalysator bruker vi manuell måling med slotted line og bruk av Smith-kart Slotted line er plassert slik at det er stigende tall på målelinjen fr! generator (sender)- O mm nænnest generator Målelinjen er 500 mm lang Vi gjør følgende målinger: Med antenne tilkoplet: 1: Vmin= 14mVvedposisjon223,6mm 2: Vmax= 64,4 mv ved posisjon 309,8 mm Med antenneinngang kortsluttet: 3: Posisjon for V min er 209,8 mm Forklar hensikten med målingene l og 2 ovenfor Forklar hensikten med målingen 3 Bruk det vedlagte Smith-kart til å bestemme antennens inngangimpedans B) V i skal lage et tilpasningsnettverk mellom kabel og antenne slik at det ikke blir refleksjoner mellom TRX og tilpasningsnettverket Tilpasningsnettverket skal være av type enkel stub Bruk Smith-kartet til å bestemme lengdene i stubnettverket Selve stub' en skal være kortsluttet i enden Angi lengdene bide i bølgelengde (li) og mm når kabelens relative permittivitet e, er 2,3 Bruk impedansen 12 + j12 Q hvis du ikke fikk til punkt A) C) Ved frekvenser i mikrobølgeområdet kan det være upraktisk å lage tilpasningsnettverk med stubtilpasning - lengdene blir korte Et alternativer da å bruke strukturer i mikrostrip som tilpasningsnettverk En av de enkleste strukturene er T-strukturen Forklar hva hensikten er med bjelken (den horisontale) i T' en og stolpen (den vertikale) i T' en for å oppnå tilpasning Hverken lengde eller bredde på strukturen skal beregnes D) RSF Communications skal bruke antennemaster som er så høye at den adaptive antennen blir plassert 35 m over bakken Vi forutsetter at dekningsområdet til en basestasjon er flatt og ellers uten bygninger eller liknende som kan skape komplekse refleksjoner Beregn største avstand (dekningsområde) mellom en basestasjon og mobilstasjon når mobilstasjonens antenne ikke skal være mindre enn 50 cm over bakken E) Bestem om kravet til minste feltstyrke er oppnådd ved denne største avstand som funnet under punkt D) Bruk 30 km hvis du ikke fikk til punkt D) Side 2 av 4sider
Oppgave 2 (25%) A) Vi tenker oss at en helt ny GSM telefon blir slått pi for aller første gang med et gitt abonnement f eks franetcom Forklar i grove trekk hva som skjer nedlink (DL) og opplink (UL) mellom mobilstasjon (MS) og basestasjon (BTS) fra vi slår på telefonen og taster inn SM-kortets PN-kode til vi er registrert i Netcoms GSM-nett Det skal ikke settes opp trafikk B) GSM er et cellulært mobilt radiosysten i den forstand at koumnmikasjon kan foregi mens MS beveger seg innenfor en celle eller fra en celle til en annen Ofte blir konmlunikasjonen bedre n1r MS har en viss fart Det er imidlertid en øvre grense for hvor fort en MS har lov til! bevege seg Forklar hva det er i GSMsystemet som begrenser hvor fort en MS kan bevege seg C) GPRS og EDGE representerer en utvidelse av GSM-systemet Forklar i hovedtrekk hva som skiller GPRS-trafikk fra vanlig GSM-traflkk D) Bluetooth er et trådløst nett mellom forskjellige enheter over korte avstander (noen ti meter) Vi kaller gjeme slike nett for piconett Nettet blir opprettet når det er bruk for det Forklar hvordan et slikt piconett blir opprettet Hvem er såkalt master i nettet? E) GSM, GPRS og Bluetooth bruker selve radiogrensesnittet (radioressursen) på ulike miter ved forbindelse mellom to parter i sine respektive nett slik at forbindelsen utnytter radioressursen mest mulig effektivt Forklar kortfattet bruken av radiogrensesnittet for disse tre systemene Vi tenker her hovedsakelig frekvens og tid Tegn gjeme figur Side 3 av 4sider
Oppgave 3 (25%) a) et PCM-systen benyttes en punktprøvingsfrekvens på 48 khz Hva blir utgangssignalet fra A/D- og D/A-omformeme plassert rygg mot rygg når systemet tilføres to toner på 20 khz og 2S khz? Skisser punktprøvingssignalet og inn- og utgangssignalene som funksjon av frekvensen b) For systemet i pkt a, hvor mange bit er nødvendig dersom det ønskes et dynamisk område på 110 db? Hva blir signal/kvantiseringsstøy-forholdet i db (spissverdi) dersom det brukes 20 bit? Hva blir i så fall (seriell) bitrate? c) Hva blir båndbredden for det serielle datasignalet i pkt b når det er ufiltrert? Hva blir båndbredden når det benyttes cosinusavnmdet (raised cosine) filtrering med a = 0,5? Hva blir båndbredden dersom datasignalet blir bifasekodet (og det ikke benyttes filtrering)? d) For datasekvensen vist nedenfor, skisser denne når den blir kodet i: AM! (Anta siste symbol positiv før sekvensen) Bifase HDB3 (Anta siste symbol og 'violation' puls positiv før sekvensen) o o o o o o o o o o o o 1 o o 1 1 o Oppgave 4(25%) a) En 64-QAM datalink opererer med en datarate på 10 Mbit/s Finn symbolraten og nødvendig båndbredde n1r det benyttes cosinusavnmdet (root cosine) filtrering med a = 0,6 b) En 128-QAM datalink støtter en datarate på 28 Mbit/s med en bandbredde p15 MHz og et signalstøyforhold pi 40 db Finn a (når det benyttes cosinusavnmdet filtrering) og maksimal teoretisk datarate c) Kan en radio link med et minimum signal/støy-forhold pa 30 db støtte en binte pi 8 Mbit/s med en bandbredde pa l MHz? Hvor mange symboltijstandcr vil i si fall kreves? d) Finn minimum båndbredde nødveooig for 1 kunne overføre en 2 Mbitls datastrøm ved bruk av: ftre nivåers bipolar basebånd signalering fire DivAen polar basebånd signalcring BPSK QPSK 64-QAM Side 4 av 4sider
VED-lfGr So'SsE MPEDANCEOR ~TTANCE i COORDNATES ~ ~, \~ ",,"\ \~ t-/j 1E/1; 1: ~*i ~~,"'" ~-~~=4=H ~ "\"" ~