Caractéristiques des canaux

Le canal sans fil est sensible à une variété d'obstacles de transmission tels que path loss, interference et blockage. Ces facteurs limitent la portée, le débit de données et la fiabilité de la transmission sans fil.

Types de chemins

La mesure dans laquelle ces facteurs affectent la transmission dépend des conditions environnementales et de la mobilité de l'émetteur et du récepteur. Le chemin suivi par les signaux pour arriver au récepteur, sont de deux types, tels que -

Direct-path

Le signal transmis, lorsqu'il atteint directement le récepteur, peut être qualifié de directpath et les composants présents qui sont présents dans le signal sont appelés comme directpath components.

Multi-chemin

Le signal transmis lorsqu'il atteint le récepteur, à travers différentes directions subissant un phénomène différent, un tel chemin est appelé multi-path et les composants du signal émis sont appelés comme multi-path components.

Ils sont réfléchis, diffractés et diffusés par l'environnement et arrivent au récepteur décalés en amplitude, en fréquence et en phase par rapport à la composante de trajet direct.

Caractéristiques du canal sans fil

Les caractéristiques les plus importantes du canal sans fil sont -

Perte de chemin
Fading
Interference
Doppler

Dans les sections suivantes, nous discuterons de ces caractéristiques de canal une par une.

Perte de chemin

La perte de chemin peut être exprimée comme le rapport de la puissance du signal émis à la puissance du même signal reçu par le récepteur, sur un chemin donné. C'est une fonction de la distance de propagation.

L'estimation de la perte de chemin est très importante pour la conception et le déploiement de réseaux de communication sans fil
La perte de trajet dépend d'un certain nombre de facteurs tels que la fréquence radio utilisée et la nature du terrain.
Le modèle de propagation en espace libre est le modèle de perte de trajet le plus simple dans lequel il existe un signal de trajet direct entre l'émetteur et le récepteur, sans atténuation de l'atmosphère ni composantes de trajet multiple.

Dans ce modèle, la relation entre la puissance émise P_t et la puissance reçue P_r est donné par

$$ P_ {r} = P_ {t} G_ {t} G_ {r} (\ frac {\ lambda} {4 \ Pi d}) ^ 2 $$

Où

G_t est le gain de l'antenne de l'émetteur
G_r est le gain de l'antenne du récepteur
d est la distance entre l'émetteur et le récepteur
λ est la longueur d'onde du signal

Le modèle bidirectionnel, également appelé modèle à deux chemins, est un modèle de perte de chemin largement utilisé. Le modèle d'espace libre décrit ci-dessus suppose qu'il n'y a qu'un seul trajet entre l'émetteur et le récepteur.

En réalité, le signal atteint le récepteur par plusieurs chemins. Le modèle à deux voies tente de capturer ce phénomène. Le modèle suppose que le signal atteint le récepteur par deux chemins, l'un une ligne de visée et l'autre le chemin par lequel l'onde réfléchie est reçue.

Selon le modèle à deux voies, la puissance reçue est donnée par

$$ P_ {r} = P_ {t} G_ {t} G_ {r} (\ frac {h_ {t} h_ {r}} {d ^ 2}) ^ 2 $$

Où

p_t est la puissance transmise
G_t représentent le gain d'antenne au niveau de l'émetteur
G_r représente le gain de l'antenne au niveau du récepteur
d est la distance entre l'émetteur et le récepteur
h_t est la hauteur de l'émetteur
h_r sont la hauteur du récepteur

Décoloration

L'évanouissement fait référence aux fluctuations de la force du signal lorsqu'il est reçu par le récepteur. La décoloration peut être classée en deux types -

Décoloration rapide / décoloration à petite échelle et
Décoloration lente / décoloration à grande échelle

L'évanouissement rapide fait référence aux fluctuations rapides des retards d'amplitude, de phase ou de trajets multiples du signal reçu, en raison de l'interférence entre plusieurs versions du même signal transmis arrivant au récepteur à des moments légèrement différents.

Le temps entre la réception de la première version du signal et le dernier signal écho est appelé delay spread. La propagation par trajets multiples du signal émis, qui provoque des évanouissements rapides, est due aux trois mécanismes de propagation, à savoir -

Reflection
Diffraction
Scattering

Les multiples chemins de signaux peuvent parfois s'ajouter de manière constructive ou parfois destructrice au niveau du récepteur, provoquant une variation du niveau de puissance du signal reçu. On dit que l'enveloppe unique reçue d'un signal à évanouissement rapide suit unRayleigh distribution pour voir s'il n'y a pas de ligne de visée entre l'émetteur et le récepteur.

Décoloration lente

Le nom Slow Fading lui-même implique que le signal disparaît lentement. Les caractéristiques de la décoloration lente sont indiquées ci-dessous.

Un évanouissement lent se produit lorsque des objets qui absorbent partiellement la transmission se trouvent entre l'émetteur et le récepteur.
Le fondu lent est ainsi appelé car la durée du fondu peut durer plusieurs secondes ou minutes.
Une décoloration lente peut se produire lorsque le récepteur est à l'intérieur d'un bâtiment et que les ondes radio doivent traverser les murs d'un bâtiment, ou lorsque le récepteur est temporairement protégé de l'émetteur par un bâtiment. Les objets d'obstruction provoquent une variation aléatoire de la puissance du signal reçu.
Un évanouissement lent peut entraîner une variation de la puissance du signal reçu, même si la distance entre l'émetteur et le récepteur reste la même.
L'évanouissement lent est également appelé shadow fading puisque les objets qui provoquent la décoloration, qui peuvent être de grands bâtiments ou d'autres structures, bloquent le chemin de transmission directe de l'émetteur au récepteur.

Ingérence

Les transmissions sans fil doivent contrer les interférences provenant d'une grande variété de sources. Les deux principales formes d'interférence sont -

Interférence de canal adjacent et
Interférence dans le même canal.

Dans le cas de l'interférence de canal adjacent, les signaux dans les fréquences proches ont des composants en dehors de leurs plages allouées, et ces composants peuvent interférer avec la transmission en cours dans les fréquences adjacentes. Cela peut être évité en introduisant soigneusement des bandes de garde entre les plages de fréquences attribuées.

Co-channel interference, parfois aussi appelé narrow band interference, est due à d'autres systèmes à proximité utilisant la même fréquence de transmission.

Inter-symbol interference est un autre type d'interférence, dans lequel la distorsion du signal reçu est causée par l'étalement temporel et le chevauchement consécutif d'impulsions individuelles dans le signal.

Adaptive equalizationest une technique couramment utilisée pour lutter contre les interférences entre symboles. Il s'agit de rassembler l'énergie du symbole dispersé dans son intervalle de temps d'origine. Des algorithmes de traitement numérique complexes sont utilisés dans le processus d'égalisation.