Характеристики канала

Беспроводной канал подвержен различным препятствиям передачи, таким как path loss, interference и blockage. Эти факторы ограничивают диапазон, скорость передачи данных и надежность беспроводной передачи.

Типы путей

Степень, в которой эти факторы влияют на передачу, зависит от условий окружающей среды и мобильности передатчика и приемника. Путь, по которому проходят сигналы, чтобы добраться до приемника, бывает двух типов, например:

Прямой путь

Переданный сигнал, когда он достигает приемника напрямую, можно назвать directpath и компоненты, присутствующие в сигнале, называются directpath components.

Многолучевость

Переданный сигнал, когда он достигает приемника в разных направлениях, претерпевая различное явление, такой путь называется multi-path а компоненты передаваемого сигнала называются multi-path components.

Они отражаются, дифрагируют и рассеиваются окружающей средой и достигают приемника со сдвигом по амплитуде, частоте и фазе относительно компонента прямого тракта.

Характеристики беспроводного канала

Наиболее важные характеристики беспроводного канала:

• Потеря пути
• Fading
• Interference
• Доплеровский сдвиг

В следующих разделах мы обсудим эти характеристики каналов по очереди.

Потеря пути

Потери на трассе можно выразить как отношение мощности переданного сигнала к мощности того же сигнала, принятого приемником на заданном пути. Это функция расстояния распространения.

• Оценка потерь на трассе очень важна для проектирования и развертывания сетей беспроводной связи.

• Потери на трассе зависят от ряда факторов, таких как используемая радиочастота и характер местности.

• Модель распространения в свободном пространстве - это простейшая модель потерь на трассе, в которой между передатчиком и приемником существует сигнал в прямом тракте, без атмосферного затухания или компонентов многолучевого распространения.

В этой модели соотношение между передаваемой мощностью P_t и полученная мощность P_r дан кем-то

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

где

• G_t усиление антенны передатчика

• G_r усиление антенны приемника

• d расстояние между передатчиком и приемником

• λ это длина волны сигнала

Двусторонняя модель, также называемая двухпутной моделью, является широко используемой моделью потерь на трассе. Описанная выше модель свободного пространства предполагает, что существует только один единственный путь от передатчика до приемника.

В действительности сигнал доходит до приемника несколькими путями. Модель двух путей пытается уловить это явление. Модель предполагает, что сигнал достигает приемника двумя путями: один - по линии прямой видимости, а другой - по пути, по которому принимается отраженная волна.

Согласно двухпутной модели принимаемая мощность определяется выражением

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

где

• p_t передаваемая мощность

• G_t представляют усиление антенны в передатчике

• G_r представляют усиление антенны на приемнике

• d расстояние между передатчиком и приемником

• h_t высота передатчика

• h_r высота ствольной коробки

Затухание

Замирание относится к колебаниям мощности сигнала при приеме на приемник. Затухание можно разделить на два типа:

• Быстрое замирание / мелкомасштабное замирание и
• Медленное замирание / крупномасштабное замирание

Быстрое замирание относится к быстрым колебаниям амплитуды, фазы или задержек из-за многолучевого распространения принятого сигнала из-за интерференции между несколькими версиями одного и того же переданного сигнала, поступающими в приемник в несколько разное время.

Время между приемом первой версии сигнала и последнего отраженного сигнала называется delay spread. Многолучевое распространение передаваемого сигнала, которое вызывает быстрое замирание, происходит из-за трех механизмов распространения, а именно:

• Reflection
• Diffraction
• Scattering

Множественные пути прохождения сигнала могут иногда конструктивно, а иногда и деструктивно складываться в приемнике, вызывая изменение уровня мощности принимаемого сигнала. Принятая одиночная огибающая сигнала с быстрым замиранием, как говорят, следует заRayleigh distribution чтобы убедиться, что между передатчиком и приемником нет прямой видимости.

Медленное затухание

Само название Slow Fading подразумевает, что сигнал затухает медленно. Характеристики медленного замирания приведены ниже.

• Медленное замирание возникает, когда объекты, частично поглощающие передачу, находятся между передатчиком и приемником.

• Медленное затухание называется так, потому что затухание может длиться несколько секунд или минут.

• Медленное замирание может происходить, когда приемник находится внутри здания и радиоволна должна проходить через стены здания, или когда приемник временно экранирован от передатчика зданием. Препятствующие объекты вызывают случайное изменение мощности принимаемого сигнала.

• Медленное замирание может привести к изменению мощности принимаемого сигнала, хотя расстояние между передатчиком и приемником остается неизменным.

• Медленное замирание также называют shadow fading поскольку объекты, вызывающие замирание, которыми могут быть большие здания или другие сооружения, блокируют прямой путь передачи от передатчика к приемнику.

Вмешательство

Беспроводная передача данных должна противодействовать помехам от самых разных источников. Две основные формы вмешательства:

• Помехи по соседнему каналу и
• Помехи в совмещенном канале.

В случае помех по соседнему каналу сигналы на соседних частотах имеют компоненты за пределами выделенных им диапазонов, и эти компоненты могут мешать текущей передаче на соседних частотах. Этого можно избежать, тщательно вводя защитные полосы между выделенными частотными диапазонами.

Co-channel interference, иногда также называемый narrow band interference, происходит из-за других близлежащих систем, использующих ту же частоту передачи.

Inter-symbol interference - это еще один тип помех, когда искажение принятого сигнала вызвано расширением во времени и последующим перекрытием отдельных импульсов в сигнале.

Adaptive equalization- широко используемый метод борьбы с межсимвольными помехами. Он включает сбор рассеянной энергии символа в исходный временной интервал. В процессе коррекции используются сложные алгоритмы цифровой обработки.