Características do Canal

O canal sem fio é suscetível a uma variedade de impedimentos de transmissão, como path loss, interference e blockage. Esses fatores restringem o alcance, a taxa de dados e a confiabilidade da transmissão sem fio.

Tipos de caminhos

A extensão em que esses fatores afetam a transmissão depende das condições ambientais e da mobilidade do transmissor e do receptor. O caminho seguido pelos sinais para chegar ao receptor são de dois tipos, como -

Caminho direto

O sinal transmitido, quando atinge o receptor diretamente, pode ser denominado como um directpath e os componentes presentes que estão presentes no sinal são chamados de directpath components.

Multi-caminho

O sinal transmitido quando chega ao receptor, por meio de diferentes direções passando por diferentes fenômenos, tal caminho é denominado como multi-path e os componentes do sinal transmitido são chamados de multi-path components.

Eles são refletidos, difratados e espalhados pelo ambiente, e chegam ao receptor mudados em amplitude, frequência e fase em relação ao componente do caminho direto.

Características do canal sem fio

As características mais importantes do canal sem fio são -

Caminho perdido
Fading
Interference
Doppler shift

Nas seções a seguir, discutiremos essas características do canal, uma por uma.

Caminho perdido

A perda de caminho pode ser expressa como a razão entre a potência do sinal transmitido e a potência do mesmo sinal recebido pelo receptor, em um determinado caminho. É uma função da distância de propagação.

A estimativa da perda de caminho é muito importante para projetar e implantar redes de comunicação sem fio
A perda do caminho depende de vários fatores, como a frequência de rádio usada e a natureza do terreno.
O modelo de propagação no espaço livre é o modelo de perda de caminho mais simples no qual há um sinal de caminho direto entre o transmissor e o receptor, sem atenuação da atmosfera ou componentes de multicaminho.

Neste modelo, a relação entre a potência transmitida P_t e o poder recebido P_r É dado por

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

Onde

G_t é o ganho da antena do transmissor
G_r é o ganho da antena do receptor
d é a distância entre o transmissor e o receptor
λ é o comprimento de onda do sinal

O modelo de duas vias, também chamado de modelos de dois caminhos, é um modelo de perda de caminho amplamente usado. O modelo de espaço livre descrito acima pressupõe que haja apenas um único caminho do transmissor ao receptor.

Na realidade, o sinal chega ao receptor por vários caminhos. O modelo de dois caminhos tenta capturar esse fenômeno. O modelo assume que o sinal chega ao receptor por meio de dois caminhos, um na linha de visão e outro no caminho pelo qual a onda refletida é recebida.

De acordo com o modelo de dois caminhos, a potência recebida é dada por

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

Onde

p_t é o poder transmitido
G_t representam o ganho da antena no transmissor
G_r representam o ganho da antena no receptor
d é a distância entre o transmissor e o receptor
h_t é a altura do transmissor
h_r são a altura do receptor

Desbotando

O desvanecimento se refere às flutuações na intensidade do sinal quando recebido no receptor. O desbotamento pode ser classificado em dois tipos -

Desbotamento rápido / desbotamento em pequena escala e
Desbotamento lento / desbotamento em grande escala

O desvanecimento rápido se refere às flutuações rápidas nos atrasos de amplitude, fase ou multipercurso do sinal recebido, devido à interferência entre várias versões do mesmo sinal transmitido que chegam ao receptor em momentos ligeiramente diferentes.

O tempo entre a recepção da primeira versão do sinal e o último sinal ecoado é chamado delay spread. A propagação multipercurso do sinal transmitido, que causa desvanecimento rápido, é devido aos três mecanismos de propagação, a saber -

Reflection
Diffraction
Scattering

Os múltiplos caminhos de sinal podem às vezes adicionar construtivamente ou às vezes destrutivamente no receptor, causando uma variação no nível de potência do sinal recebido. Diz-se que o envelope único recebido de um sinal de desvanecimento rápido segue umRayleigh distribution para ver se não há caminho de linha de visão entre o transmissor e o receptor.

Desvanecimento lento

O próprio nome Slow Fading implica que o sinal desaparece lentamente. As características de desvanecimento lento são as apresentadas a seguir.

O desvanecimento lento ocorre quando objetos que absorvem parcialmente a transmissão ficam entre o transmissor e o receptor.
O desvanecimento lento é assim chamado porque a duração do desvanecimento pode durar vários segundos ou minutos.
O desvanecimento lento pode ocorrer quando o receptor está dentro de um edifício e a onda de rádio deve atravessar as paredes de um edifício, ou quando o receptor está temporariamente protegido do transmissor por um edifício. Os objetos obstrutivos causam uma variação aleatória na potência do sinal recebido.
O enfraquecimento lento pode fazer com que a potência do sinal recebido varie, embora a distância entre o transmissor e o receptor permaneça a mesma.
O desvanecimento lento também é conhecido como shadow fading uma vez que os objetos que causam o desbotamento, que podem ser grandes edifícios ou outras estruturas, bloqueiam o caminho de transmissão direto do transmissor para o receptor.

Interferência

As transmissões sem fio precisam combater a interferência de uma ampla variedade de fontes. Duas formas principais de interferência são -

Interferência de canal adjacente e
Interferência de co-canal.

No caso de interferência de canal adjacente, os sinais em frequências próximas têm componentes fora de seus intervalos alocados e esses componentes podem interferir na transmissão contínua nas frequências adjacentes. Isso pode ser evitado introduzindo cuidadosamente bandas de guarda entre as faixas de freqüência alocadas.

Co-channel interference, às vezes também conhecido como narrow band interference, é devido a outros sistemas próximos usando a mesma frequência de transmissão.

Inter-symbol interference é outro tipo de interferência, onde a distorção no sinal recebido é causada pela propagação temporal e a conseqüente sobreposição de pulsos individuais no sinal.

Adaptive equalizationé uma técnica comumente usada para combater a interferência entre símbolos. Envolve reunir a energia do símbolo disperso em seu intervalo de tempo original. Algoritmos complexos de processamento digital são usados no processo de equalização.