チャネル特性

ワイヤレスチャネルは、次のようなさまざまな伝送障害の影響を受けやすくなっています。 path loss, interference そして blockage。これらの要因により、ワイヤレス伝送の範囲、データレート、および信頼性が制限されます。

パスの種類

これらの要因が送信に影響を与える程度は、環境条件と送信機と受信機の移動性によって異なります。受信機に到達するための信号がたどる経路は、次の2つのタイプです。

ダイレクトパス

送信された信号は、受信機に直接到達すると、 directpath 信号に存在するコンポーネントの存在は、次のように呼ばれます。 directpath components。

マルチパス

送信された信号は、さまざまな現象を経てさまざまな方向を介して受信機に到達すると、このようなパスは multi-path 送信信号の成分は次のように呼ばれます multi-path components。

それらは、環境によって反射、回折、および散乱され、直接経路成分に対して振幅、周波数、および位相がシフトされた受信機に到達します。

無線チャネルの特徴

ワイヤレスチャネルの最も重要な特性は次のとおりです。

経路損失
Fading
Interference
ドップラーシフト

次のセクションでは、これらのチャネル特性について1つずつ説明します。

パスロス

経路損失は、特定の経路で、受信機が受信した同じ信号の電力に対する送信信号の電力の比率として表すことができます。これは、伝搬距離の関数です。

経路損失の推定は、無線通信ネットワークの設計と展開にとって非常に重要です
経路損失は、使用する無線周波数や地形の性質など、さまざまな要因に依存します。
自由空間伝搬モデルは、送信機と受信機の間に直接経路信号があり、大気の減衰やマルチパス成分がない、最も単純な経路損失モデルです。

このモデルでは、送信電力間の関係 P_t と受信電力 P_r によって与えられます

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

どこ

G_t は送信機のアンテナゲインです
G_r 受信機のアンテナゲインです
d 送信機と受信機の間の距離です
λ 信号の波長です

2パスモデルとも呼ばれる双方向モデルは、広く使用されているパス損失モデルです。上記の自由空間モデルは、送信機から受信機への単一のパスが1つしかないことを前提としています。

実際には、信号は複数のパスを介して受信機に到達します。2パスモデルは、この現象を捉えようとします。このモデルは、信号が2つのパスを介して受信機に到達することを前提としています。1つは見通し内で、もう1つは反射波が受信されるパスです。

2パスモデルによると、受信電力は次の式で与えられます。

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

どこ

p_t 送信電力です
G_t 送信機でのアンテナゲインを表す
G_r 受信機でのアンテナゲインを表す
d 送信機と受信機の間の距離です
h_t 送信機の高さです
h_r レシーバーの高さです

フェージング

フェージングとは、受信機で受信したときの信号強度の変動を指します。フェージングは2つのタイプに分類できます-

高速フェージング/小規模フェージングおよび
遅いフェージング/大規模なフェージング

高速フェージングとは、わずかに異なる時間に受信機に到着する同じ送信信号の複数のバージョン間の干渉による、受信信号の振幅、位相、またはマルチパス遅延の急激な変動を指します。

信号の最初のバージョンを受信してから最後にエコーされた信号までの時間は、 delay spread。高速フェージングを引き起こす送信信号のマルチパス伝搬は、3つの伝搬メカニズム、つまり-によるものです。

Reflection
Diffraction
Scattering

複数の信号パスは、受信機で建設的または破壊的に追加される場合があり、受信信号の電力レベルに変動を引き起こします。高速フェージング信号の受信単一エンベロープは、次のようになります。Rayleigh distribution 送信機と受信機の間に見通し内経路がないかどうかを確認します。

遅いフェージング

Slow Fadingという名前自体は、信号がゆっくりとフェードアウトすることを意味します。スローフェージングの特徴は以下のとおりです。

送信を部分的に吸収するオブジェクトが送信機と受信機の間にある場合、フェージングが遅くなります。
フェードの持続時間が数秒または数分続く場合があるため、スローフェードはそのように呼ばれます。
受信機が建物の内部にあり、電波が建物の壁を通過する必要がある場合、または受信機が建物によって送信機から一時的にシールドされている場合、フェージングが遅くなることがあります。障害物は、受信信号電力にランダムな変動を引き起こします。
送信機と受信機の間の距離は同じままですが、フェージングが遅いと、受信信号電力が変化する可能性があります。
遅いフェージングは、 shadow fading 大きな建物やその他の構造物など、フェードの原因となるオブジェクトが、送信機から受信機への直接伝送パスをブロックするためです。

干渉

ワイヤレス伝送は、さまざまなソースからの干渉に対抗する必要があります。干渉の2つの主な形態は次のとおりです。

隣接するチャネル干渉と
同一チャネル干渉。

隣接チャネル干渉の場合、近くの周波数の信号には割り当てられた範囲外の成分があり、これらの成分は隣接する周波数で進行中の送信を妨害する可能性があります。割り当てられた周波数範囲の間にガードバンドを注意深く導入することにより、これを回避できます。

Co-channel interference、別名 narrow band interferenceは、同じ送信周波数を使用している他の近くのシステムによるものです。

Inter-symbol interference は別のタイプの干渉であり、受信信号の歪みは、信号内の個々のパルスの時間的な広がりとその結果としてのオーバーラップによって引き起こされます。

Adaptive equalizationは、シンボル間干渉と戦うために一般的に使用される手法です。これには、分散したシンボルエネルギーを元の時間間隔に収集することが含まれます。複雑なデジタル処理アルゴリズムが等化プロセスで使用されます。