Straty propagacyjne

Propagacja anten i fal odgrywa kluczową rolę w bezprzewodowych sieciach komunikacyjnych. Antena to przewodnik elektryczny lub układ przewodników, który promieniuje / zbiera (przesyła lub odbiera) energię elektromagnetyczną do / z przestrzeni. Wyidealizowana antena izotropowa promieniuje jednakowo we wszystkich kierunkach.

Mechanizmy propagacji

Transmisje bezprzewodowe rozchodzą się w trzech trybach. Oni są -

• Propagacja fal naziemnych
• Propagacja fal nieba
• Propagacja w linii wzroku

Ground wave propagation podąża za konturem ziemi, podczas gdy sky wave propagation wykorzystuje odbicie zarówno od ziemi, jak i jonosfery.

Line of sight propagationwymaga, aby anteny nadawcze i odbiorcze znajdowały się w swoim polu widzenia. W zależności od częstotliwości sygnału bazowego, śledzony jest określony sposób propagacji.

Przykładami komunikacji fal naziemnych i fal nieba są AM radio i international broadcaststakie jak BBC. Powyżej 30 MHz nie działa propagacja fali naziemnej ani fali nieba, a komunikacja odbywa się na linii wzroku.

Ograniczenia transmisji

W tej sekcji omówimy różne ograniczenia, które mają wpływ na transmisję fal elektromagnetycznych. Zacznijmy od tłumienia.

Osłabienie

Siła sygnału spada wraz z odległością od medium transmisyjnego. Stopień tłumienia jest funkcją odległości, medium transmisyjnego, a także częstotliwości podstawowej transmisji.

Zniekształcenie

Ponieważ sygnały o różnych częstotliwościach osłabiają się w różnym stopniu, sygnał zawierający składowe w zakresie częstotliwości ulega zniekształceniu, tj. Zmienia się kształt odbieranego sygnału.

Standardową metodą rozwiązania tego problemu (i przywrócenia pierwotnego kształtu) jest wzmocnienie wyższych częstotliwości, a tym samym wyrównanie tłumienia w paśmie częstotliwości.

Dyspersja

Dyspersja to zjawisko rozprzestrzeniania się wyrzutu energii elektromagnetycznej podczas propagacji. Seria danych przesyłanych w krótkich odstępach czasu ma tendencję do łączenia się w wyniku rozproszenia.

Hałas

Najbardziej rozpowszechnioną formą hałasu jest szum termiczny, który jest często modelowany za pomocą addytywnego modelu Gaussa. Szum termiczny jest spowodowany termicznym wzburzeniem elektronów i jest równomiernie rozłożony w całym spektrum częstotliwości.

Inne formy hałasu obejmują -

• Inter modulation noise (spowodowane przez sygnały wytwarzane na częstotliwościach, które są sumami lub różnicami częstotliwości nośnych)

• Crosstalk (interferencja między dwoma sygnałami)

• Impulse noise (nieregularne impulsy o dużej energii spowodowane zewnętrznymi zaburzeniami elektromagnetycznymi).

Chociaż szum impulsowy może nie mieć znaczącego wpływu na dane analogowe, ma zauważalny wpływ na dane cyfrowe, powodując burst errors.

Powyższy rysunek wyraźnie ilustruje, w jaki sposób sygnał szumu nakłada się na oryginalny sygnał i próbuje zmienić jego charakterystykę.

Zblakły

Zanikanie odnosi się do zmian siły sygnału w zależności od czasu / odległości i jest szeroko rozpowszechnione w transmisjach bezprzewodowych. Najczęstszymi przyczynami zanikania w środowisku bezprzewodowym są wielościeżkowa propagacja i mobilność (zarówno obiektów, jak i komunikujących się urządzeń).

Propagacja wielościeżkowa

W mediach bezprzewodowych sygnały propagują się zgodnie z trzema zasadami, którymi są odbicie, rozpraszanie i dyfrakcja.

• Reflection występuje, gdy sygnał napotyka dużą stałą powierzchnię, której rozmiar jest znacznie większy niż długość fali sygnału, np. litą ścianę.

• Diffraction występuje, gdy sygnał napotyka krawędź lub narożnik, którego rozmiar jest większy niż długość fali sygnału, np. krawędź ściany.

• Scattering występuje, gdy sygnał napotyka małe obiekty o rozmiarze mniejszym niż długość fali sygnału.

Jedną z konsekwencji propagacji wielościeżkowej jest to, że wielokrotne kopie propagacji sygnału na wielu różnych ścieżkach docierają do dowolnego punktu w różnym czasie. Zatem na sygnał odebrany w danym punkcie ma wpływ nie tylkoinherent noise, distortion, attenuation, i dispersion w kanale, ale także interaction of signals propagowane na wielu ścieżkach.

Rozprzestrzenianie się opóźnienia

Załóżmy, że przesyłamy impuls sondujący z lokalizacji i mierzymy odebrany sygnał w lokalizacji odbiorcy w funkcji czasu. Moc sygnału odebranego rozchodzi się w czasie w wyniku propagacji wielościeżkowej.

Rozprzestrzenianie się opóźnienia jest określane przez funkcję gęstości wynikowego rozrzutu opóźnienia w czasie. Average delay spread i root mean square delay spread to dwa parametry, które można obliczyć.

Rozrzut Dopplera

To jest miara spectral broadeningspowodowane szybkością zmian w ruchomym kanale radiowym. Jest to spowodowane ruchem względnym między stacją mobilną a stacją bazową lub ruchem obiektów w kanale.

Gdy prędkość telefonu komórkowego jest wysoka, rozproszenie Dopplera jest wysokie, a wynikające z tego zmiany kanału są szybsze niż w przypadku sygnału pasma podstawowego, określa się to jako fast fading. Gdy zmiany kanału są wolniejsze niż zmiany sygnału pasma podstawowego, wówczas wynikowe zanikanie jest nazywaneslow fading.