Caratteristiche del canale
Il canale wireless è suscettibile a una varietà di impedimenti di trasmissione come path loss, interference e blockage. Questi fattori limitano la portata, la velocità dei dati e l'affidabilità della trasmissione wireless.
Tipi di percorsi
La misura in cui questi fattori influenzano la trasmissione dipende dalle condizioni ambientali e dalla mobilità del trasmettitore e del ricevitore. Il percorso seguito dai segnali per arrivare al ricevitore, sono di due tipi, come -
Percorso diretto
Il segnale trasmesso, quando raggiunge direttamente il ricevitore, può essere definito come a directpath e i componenti presenti che sono presenti nel segnale sono chiamati come directpath components.
Multi-path
Il segnale trasmesso quando raggiunge il ricevitore, attraverso diverse direzioni subendo diversi fenomeni, tale percorso viene definito come multi-path e le componenti del segnale trasmesso sono chiamate come multi-path components.
Sono riflessi, diffratti e dispersi dall'ambiente, e arrivano al ricevitore spostati in ampiezza, frequenza e fase rispetto alla componente del percorso diretto.
Caratteristiche del canale wireless
Le caratteristiche più importanti del canale wireless sono:
- Perdita di percorso
- Fading
- Interference
- Spostamento Doppler
Nelle sezioni seguenti, discuteremo queste caratteristiche del canale una per una.
Perdita di percorso
La perdita di percorso può essere espressa come il rapporto tra la potenza del segnale trasmesso e la potenza dello stesso segnale ricevuto dal ricevitore, su un dato percorso. È una funzione della distanza di propagazione.
La stima della perdita di percorso è molto importante per la progettazione e la distribuzione di reti di comunicazione wireless
La perdita del percorso dipende da una serie di fattori come la radiofrequenza utilizzata e la natura del terreno.
Il modello di propagazione nello spazio libero è il più semplice modello di perdita di percorso in cui è presente un segnale di percorso diretto tra il trasmettitore e il ricevitore, senza attenuazione dell'atmosfera o componenti multipath.
In questo modello, il rapporto tra la potenza trasmessa Pt e il potere ricevuto Pr è dato da
$$ P_ {r} = P_ {t} SOL_ {t} SOL_ {r} (\ frac {\ lambda} {4 \ Pi d}) ^ 2 $$Dove
Gt è il guadagno dell'antenna del trasmettitore
Gr è il guadagno dell'antenna del ricevitore
d è la distanza tra il trasmettitore e il ricevitore
λ è la lunghezza d'onda del segnale
Il modello a due vie, chiamato anche due modelli di percorso, è un modello di perdita di percorso ampiamente utilizzato. Il modello di spazio libero sopra descritto presuppone che ci sia un solo percorso dal trasmettitore al ricevitore.
In realtà, il segnale raggiunge il ricevitore attraverso più percorsi. Il modello a due percorsi cerca di catturare questo fenomeno. Il modello presuppone che il segnale raggiunga il ricevitore attraverso due percorsi, uno in linea di vista e l'altro attraverso il quale viene ricevuta l'onda riflessa.
Secondo il modello a due percorsi, la potenza ricevuta è data da
$$ P_ {r} = P_ {t} G_ {t} G_ {r} (\ frac {h_ {t} h_ {r}} {d ^ 2}) ^ 2 $$Dove
pt è la potenza trasmessa
Gt rappresentano il guadagno dell'antenna sul trasmettitore
Gr rappresentano il guadagno dell'antenna sul ricevitore
d è la distanza tra il trasmettitore e il ricevitore
ht è l'altezza del trasmettitore
hr sono l'altezza del ricevitore
Dissolvenza
La dissolvenza si riferisce alle fluttuazioni dell'intensità del segnale quando viene ricevuto sul ricevitore. Lo sbiadimento può essere classificato in due tipi:
- Dissolvenza veloce / dissolvenza su piccola scala e
- Dissolvenza lenta / dissolvenza su larga scala
La dissolvenza rapida si riferisce alle rapide fluttuazioni dell'ampiezza, della fase o dei ritardi multipath del segnale ricevuto, a causa dell'interferenza tra più versioni dello stesso segnale trasmesso che arriva al ricevitore in momenti leggermente diversi.
Viene chiamato il tempo tra la ricezione della prima versione del segnale e l'ultimo segnale eco delay spread. La propagazione multipath del segnale trasmesso, che causa un rapido fading, è dovuta ai tre meccanismi di propagazione, vale a dire:
- Reflection
- Diffraction
- Scattering
I percorsi multipli del segnale possono a volte aggiungersi in modo costruttivo o talvolta distruttivo al ricevitore causando una variazione nel livello di potenza del segnale ricevuto. Si dice che il singolo inviluppo ricevuto di un segnale in dissolvenza rapida segua aRayleigh distribution per vedere se non c'è un percorso di visuale tra il trasmettitore e il ricevitore.
Dissolvenza lenta
Il nome stesso Slow Fading implica che il segnale svanisce lentamente. Le caratteristiche della dissolvenza lenta sono le seguenti.
Lo sbiadimento lento si verifica quando oggetti che assorbono parzialmente la trasmissione si trovano tra il trasmettitore e il ricevitore.
La dissolvenza lenta è così chiamata perché la durata della dissolvenza può durare più secondi o minuti.
Lo sbiadimento lento può verificarsi quando il ricevitore si trova all'interno di un edificio e l'onda radio deve passare attraverso le pareti di un edificio, o quando il ricevitore è temporaneamente schermato dal trasmettitore da un edificio. Gli oggetti che ostruiscono causano una variazione casuale nella potenza del segnale ricevuto.
Una lenta dissolvenza può far variare la potenza del segnale ricevuto, sebbene la distanza tra il trasmettitore e il ricevitore rimanga la stessa.
Lo sbiadimento lento è indicato anche come shadow fading poiché gli oggetti che causano la dissolvenza, che possono essere grandi edifici o altre strutture, bloccano il percorso di trasmissione diretta dal trasmettitore al ricevitore.
Interferenza
Le trasmissioni wireless devono contrastare le interferenze da un'ampia varietà di sorgenti. Due principali forme di interferenza sono:
- Interferenza del canale adiacente e
- Interferenza co-canale.
Nel caso di interferenza del canale adiacente, i segnali nelle frequenze vicine hanno componenti al di fuori dei loro intervalli assegnati e questi componenti possono interferire con la trasmissione in corso nelle frequenze adiacenti. Può essere evitato introducendo con cura bande di guardia tra le gamme di frequenza assegnate.
Co-channel interference, a volte indicato anche come narrow band interference, è dovuto ad altri sistemi vicini che utilizzano la stessa frequenza di trasmissione.
Inter-symbol interference è un altro tipo di interferenza, dove la distorsione del segnale ricevuto è causata dalla dilatazione temporale e dalla conseguente sovrapposizione di singoli impulsi nel segnale.
Adaptive equalizationè una tecnica comunemente utilizzata per combattere l'interferenza tra simboli. Implica la raccolta dell'energia del simbolo disperso nel suo intervallo di tempo originale. Complessi algoritmi di elaborazione digitale vengono utilizzati nel processo di equalizzazione.