Charakterystyka kanału

Kanał bezprzewodowy jest podatny na różne utrudnienia transmisji, takie jak path loss, interference i blockage. Czynniki te ograniczają zasięg, szybkość transmisji danych i niezawodność transmisji bezprzewodowej.

Rodzaje ścieżek

Stopień, w jakim te czynniki wpływają na transmisję, zależy od warunków środowiskowych i mobilności nadajnika i odbiornika. Ścieżki, którymi podążają sygnały, aby dostać się do odbiornika, są dwojakiego rodzaju, na przykład:

Droga bezpośrednia

Przesyłany sygnał, gdy dociera bezpośrednio do odbiornika, można określić jako directpath a składowe obecne w sygnale nazywane są jako directpath components.

Wiele ścieżek

Przesyłany sygnał docierając do odbiornika, poprzez różne kierunki ulegając różnym zjawiskom, taką ścieżkę określa się jako multi-path a składowe przesyłanego sygnału są nazywane jako multi-path components.

Są odbijane, uginane i rozpraszane przez otoczenie i docierają do odbiornika z przesunięciem amplitudy, częstotliwości i fazy w odniesieniu do składowej ścieżki bezpośredniej.

Charakterystyka kanału bezprzewodowego

Najważniejsze cechy kanału bezprzewodowego to -

Utrata ścieżki
Fading
Interference
Przesunięcie Dopplera

W następnych sekcjach omówimy kolejno te cechy kanałów.

Utrata ścieżki

Tłumienie ścieżki można wyrazić jako stosunek mocy transmitowanego sygnału do mocy tego samego sygnału odebranego przez odbiornik na danej ścieżce. Jest to funkcja odległości propagacji.

Oszacowanie utraty ścieżki jest bardzo ważne przy projektowaniu i wdrażaniu bezprzewodowych sieci komunikacyjnych
Utrata ścieżki zależy od wielu czynników, takich jak używana częstotliwość radiowa i charakter terenu.
Model propagacji w wolnej przestrzeni jest najprostszym modelem strat w ścieżce, w którym występuje sygnał ścieżki bezpośredniej między nadajnikiem a odbiornikiem, bez tłumienia atmosfery ani elementów wielodrogowych.

W tym modelu zależność między przesyłaną mocą P_t i otrzymaną moc P_r jest dany przez

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

Gdzie

G_t to zysk anteny nadajnika
G_r to zysk anteny odbiornika
d to odległość między nadajnikiem a odbiornikiem
λ jest długością fali sygnału

Model dwukierunkowy nazywany również modelami dwuścieżkowymi jest szeroko stosowanym modelem utraty ścieżki. Opisany powyżej model wolnej przestrzeni zakłada, że istnieje tylko jedna ścieżka od nadajnika do odbiornika.

W rzeczywistości sygnał dociera do odbiornika wieloma drogami. Model dwóch ścieżek próbuje uchwycić to zjawisko. Model zakłada, że sygnał dociera do odbiornika dwiema ścieżkami, jedną linią widzenia, a drugą ścieżką, przez którą odbierana jest fala odbita.

Zgodnie z modelem dwutorowym odbierana moc jest podana przez

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

Gdzie

p_t jest przekazywana moc
G_t reprezentują zysk anteny w nadajniku
G_r reprezentują zysk anteny w odbiorniku
d to odległość między nadajnikiem a odbiornikiem
h_t to wysokość nadajnika
h_r to wysokość odbiornika

Zblakły

Zanikanie odnosi się do fluktuacji mocy sygnału odbieranego przez odbiornik. Zanikanie można podzielić na dwa typy -

Szybkie blaknięcie / blaknięcie na małą skalę i
Powolne blaknięcie / blaknięcie na dużą skalę

Szybkie zanikanie odnosi się do gwałtownych fluktuacji amplitudy, fazy lub opóźnień wielościeżkowych odbieranego sygnału, spowodowanych interferencją między wieloma wersjami tego samego transmitowanego sygnału docierającego do odbiornika w nieco różnym czasie.

Wywoływany jest czas między odebraniem pierwszej wersji sygnału a ostatnim powtórzonym sygnałem delay spread. Wielościeżkowa propagacja transmitowanego sygnału, która powoduje szybkie zanikanie, wynika z trzech mechanizmów propagacji, a mianowicie -

Reflection
Diffraction
Scattering

Wiele ścieżek sygnałowych może czasami dodawać konstruktywnie lub czasami destrukcyjnie w odbiorniku, powodując zmianę poziomu mocy odbieranego sygnału. Mówi się, że odebrana pojedyncza obwiednia szybko zanikającego sygnału następuje po aRayleigh distribution aby sprawdzić, czy między nadajnikiem a odbiornikiem nie ma linii widzenia.

Powolne zanikanie

Sama nazwa Slow Fading sugeruje, że sygnał zanika powoli. Cechy powolnego blaknięcia podano poniżej.

Powolne zanikanie pojawia się, gdy między nadajnikiem a odbiornikiem znajdują się przedmioty, które częściowo pochłaniają transmisję.
Powolne zanikanie jest tak zwane, ponieważ czas trwania zaniku może trwać kilka sekund lub minut.
Powolne zanikanie może wystąpić, gdy odbiornik znajduje się wewnątrz budynku, a fala radiowa musi przechodzić przez ściany budynku lub gdy odbiornik jest tymczasowo osłonięty od nadajnika przez budynek. Obiekty przeszkadzające powodują losowe zmiany mocy odbieranego sygnału.
Powolne zanikanie może powodować zmiany mocy odbieranego sygnału, chociaż odległość między nadajnikiem a odbiornikiem pozostaje taka sama.
Powolne blaknięcie jest również określane jako shadow fading ponieważ obiekty powodujące zanikanie, którymi mogą być duże budynki lub inne konstrukcje, blokują bezpośrednią ścieżkę transmisji z nadajnika do odbiornika.

Ingerencja

Transmisje bezprzewodowe muszą przeciwdziałać zakłóceniom z wielu różnych źródeł. Dwie główne formy ingerencji to -

Sąsiednie zakłócenia kanału i
Zakłócenia międzykanałowe.

W przypadku interferencji kanału sąsiedniego, sygnały w pobliskich częstotliwościach mają składowe poza przydzielonymi zakresami, a składowe te mogą zakłócać trwającą transmisję na sąsiednich częstotliwościach. Można tego uniknąć, ostrożnie wprowadzając pasma ochronne między przydzielonymi zakresami częstotliwości.

Co-channel interference, czasami nazywany również narrow band interference, wynika z tego, że inne pobliskie systemy używają tej samej częstotliwości transmisji.

Inter-symbol interference to inny rodzaj interferencji, w którym zniekształcenie w odbieranym sygnale jest spowodowane czasowym rozpraszaniem i wynikającym z tego nakładaniem się poszczególnych impulsów w sygnale.

Adaptive equalizationjest powszechnie stosowaną techniką zwalczania interferencji między symbolami. Polega na gromadzeniu rozproszonej energii symbolu w pierwotnym przedziale czasowym. W procesie wyrównywania stosowane są złożone algorytmy przetwarzania cyfrowego.