ลักษณะช่อง

ช่องสัญญาณไร้สายมีความอ่อนไหวต่ออุปสรรคในการส่งสัญญาณต่างๆเช่น path loss, interference และ blockage. ปัจจัยเหล่านี้ จำกัด ช่วงอัตราข้อมูลและความน่าเชื่อถือของการส่งแบบไร้สาย

ประเภทของเส้นทาง

ขอบเขตที่ปัจจัยเหล่านี้มีผลต่อการส่งสัญญาณขึ้นอยู่กับสภาพแวดล้อมและความคล่องตัวของเครื่องส่งและเครื่องรับ เส้นทางตามด้วยสัญญาณที่จะไปยังเครื่องรับมีสองประเภทเช่น -

เส้นทางตรง

สัญญาณที่ส่งเมื่อถึงเครื่องรับโดยตรงสามารถเรียกได้ว่าเป็น directpath และส่วนประกอบที่นำเสนอที่มีอยู่ในสัญญาณเรียกว่าเป็น directpath components.

หลายเส้นทาง

สัญญาณที่ส่งเมื่อมาถึงเครื่องรับผ่านทิศทางที่แตกต่างกันภายใต้ปรากฏการณ์ที่แตกต่างกันเส้นทางดังกล่าวเรียกว่า multi-path และส่วนประกอบของสัญญาณที่ส่งเรียกว่าเป็น multi-path components.

พวกมันจะสะท้อนหักเหและกระจัดกระจายไปตามสภาพแวดล้อมและมาถึงเครื่องรับที่เปลี่ยนแอมพลิจูดความถี่และเฟสตามองค์ประกอบเส้นทางตรง

ลักษณะของช่องสัญญาณไร้สาย

ลักษณะที่สำคัญที่สุดของช่องสัญญาณไร้สายคือ -

• การสูญเสียเส้นทาง
• Fading
• Interference
• ดอปเลอร์กะ

ในส่วนต่อไปนี้เราจะพูดถึงลักษณะของช่องเหล่านี้ทีละรายการ

การสูญเสียเส้นทาง

การสูญเสียเส้นทางสามารถแสดงเป็นอัตราส่วนของกำลังของสัญญาณที่ส่งต่อกำลังของสัญญาณเดียวกับที่ผู้รับได้รับบนเส้นทางที่กำหนด มันเป็นฟังก์ชันของระยะการขยายพันธุ์

• การประมาณค่าการสูญเสียเส้นทางเป็นสิ่งสำคัญมากสำหรับการออกแบบและปรับใช้เครือข่ายการสื่อสารไร้สาย

• การสูญเสียเส้นทางขึ้นอยู่กับปัจจัยหลายประการเช่นความถี่วิทยุที่ใช้และลักษณะของภูมิประเทศ

• แบบจำลองการขยายพื้นที่ว่างเป็นรูปแบบการสูญเสียเส้นทางที่ง่ายที่สุดซึ่งมีสัญญาณทางตรงระหว่างเครื่องส่งและเครื่องรับโดยไม่มีการลดทอนบรรยากาศหรือส่วนประกอบหลายเส้นทาง

ในแบบจำลองนี้ความสัมพันธ์ระหว่างกำลังส่ง P_t และพลังที่ได้รับ P_r ให้โดย

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

ที่ไหน

• G_t คือการขยายเสาอากาศของเครื่องส่ง

• G_r คือกำไรเสาอากาศรับ

• d คือระยะห่างระหว่างเครื่องส่งและเครื่องรับ

• λ คือความยาวคลื่นของสัญญาณ

แบบจำลองสองทางที่เรียกว่าโมเดลสองเส้นทางเป็นโมเดลการสูญเสียเส้นทางที่ใช้กันอย่างแพร่หลาย แบบจำลองพื้นที่ว่างที่อธิบายไว้ข้างต้นถือว่ามีเส้นทางเดียวจากเครื่องส่งไปยังเครื่องรับเท่านั้น

ในความเป็นจริงสัญญาณไปถึงผู้รับผ่านหลายเส้นทาง แบบจำลองเส้นทางทั้งสองพยายามจับภาพปรากฏการณ์นี้ แบบจำลองสมมติว่าสัญญาณมาถึงเครื่องรับผ่านสองเส้นทางหนึ่งเส้นสายตาและอีกเส้นหนึ่งเป็นเส้นทางที่รับคลื่นสะท้อน

ตามแบบจำลองสองเส้นทางพลังงานที่ได้รับจะได้รับจาก

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

ที่ไหน

• p_t คือพลังที่ส่งผ่าน

• G_t แสดงถึงอัตราขยายของเสาอากาศที่เครื่องส่ง

• G_r แสดงถึงอัตราขยายของเสาอากาศที่เครื่องรับ

• d คือระยะห่างระหว่างเครื่องส่งและเครื่องรับ

• h_t คือความสูงของเครื่องส่งสัญญาณ

• h_r คือความสูงของเครื่องรับ

ซีดจาง

Fading หมายถึงความผันผวนของความแรงของสัญญาณเมื่อได้รับที่เครื่องรับ การซีดจางสามารถแบ่งได้เป็นสองประเภท -

• การซีดจางอย่างรวดเร็ว / การซีดจางขนาดเล็กและ
• การซีดจางช้า / การซีดจางขนาดใหญ่

การซีดจางอย่างรวดเร็วหมายถึงความผันผวนอย่างรวดเร็วในความล่าช้าของแอมพลิจูดเฟสหรือมัลติพา ธ ของสัญญาณที่ได้รับเนื่องจากการรบกวนระหว่างสัญญาณที่ส่งเดียวกันหลายเวอร์ชันที่มาถึงเครื่องรับในเวลาที่ต่างกันเล็กน้อย

เวลาระหว่างการรับสัญญาณเวอร์ชันแรกและสัญญาณสะท้อนล่าสุดเรียกว่า delay spread. การแพร่กระจายแบบทวีคูณของสัญญาณที่ส่งซึ่งทำให้เกิดการซีดจางอย่างรวดเร็วเป็นเพราะกลไกการแพร่กระจายสามประการคือ -

• Reflection
• Diffraction
• Scattering

บางครั้งเส้นทางสัญญาณหลายเส้นอาจเพิ่มอย่างสร้างสรรค์หรือบางครั้งก็ทำลายที่เครื่องรับทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในระดับพลังงานของสัญญาณที่ได้รับ ซองจดหมายเดียวที่ได้รับสัญญาณการซีดจางอย่างรวดเร็วจะกล่าวตามกRayleigh distribution เพื่อดูว่าไม่มีเส้นทางสายตาระหว่างเครื่องส่งและเครื่องรับ

ค่อยๆซีดจาง

ชื่อ Slow Fading หมายถึงสัญญาณที่จางหายไปอย่างช้าๆ คุณสมบัติของการซีดจางช้ามีดังต่อไปนี้

• การซีดจางช้าเกิดขึ้นเมื่อวัตถุที่ดูดซับการส่งผ่านบางส่วนอยู่ระหว่างเครื่องส่งและเครื่องรับ

• การซีดจางช้าเรียกเช่นนี้เนื่องจากระยะเวลาของการจางหายอาจนานหลายวินาทีหรือหลายนาที

• การซีดจางอย่างช้าๆอาจเกิดขึ้นเมื่อเครื่องรับอยู่ภายในอาคารและคลื่นวิทยุจะต้องผ่านผนังอาคารหรือเมื่อตัวรับถูกป้องกันชั่วคราวจากเครื่องส่งโดยอาคาร วัตถุที่กีดขวางทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงแบบสุ่มในกำลังสัญญาณที่ได้รับ

• การซีดจางอย่างช้าๆอาจทำให้กำลังของสัญญาณที่ได้รับแตกต่างกันไปแม้ว่าระยะห่างระหว่างตัวส่งและตัวรับจะยังคงเท่าเดิม

• การซีดจางช้าเรียกอีกอย่างว่า shadow fading เนื่องจากวัตถุที่ทำให้เกิดการซีดจางซึ่งอาจเป็นอาคารขนาดใหญ่หรือโครงสร้างอื่น ๆ ปิดกั้นเส้นทางการส่งโดยตรงจากเครื่องส่งไปยังเครื่องรับ

การรบกวน

การส่งสัญญาณไร้สายต้องป้องกันสัญญาณรบกวนจากแหล่งที่มาที่หลากหลาย การรบกวนสองรูปแบบหลักคือ -

• การรบกวนช่องสัญญาณที่อยู่ติดกันและ
• การรบกวนช่องสัญญาณร่วม

ในกรณีการรบกวนช่องสัญญาณที่อยู่ติดกันสัญญาณในความถี่ใกล้เคียงจะมีส่วนประกอบอยู่นอกช่วงที่จัดสรรไว้และส่วนประกอบเหล่านี้อาจรบกวนการส่งสัญญาณที่กำลังดำเนินอยู่ในความถี่ที่อยู่ติดกัน สามารถหลีกเลี่ยงได้โดยการแนะนำแถบป้องกันอย่างระมัดระวังระหว่างช่วงความถี่ที่จัดสรร

Co-channel interferenceบางครั้งเรียกอีกอย่างว่า narrow band interferenceเนื่องจากระบบใกล้เคียงอื่น ๆ ที่ใช้ความถี่ในการส่งข้อมูลเดียวกัน

Inter-symbol interference เป็นสัญญาณรบกวนอีกประเภทหนึ่งซึ่งความผิดเพี้ยนของสัญญาณที่ได้รับเกิดจากการแพร่กระจายชั่วขณะและผลจากการทับซ้อนกันของแต่ละพัลส์ในสัญญาณ

Adaptive equalizationเป็นเทคนิคที่ใช้กันทั่วไปในการต่อสู้กับสัญญาณรบกวนระหว่างสัญลักษณ์ มันเกี่ยวข้องกับการรวบรวมพลังงานสัญลักษณ์ที่กระจายอยู่ในช่วงเวลาเดิม อัลกอริธึมการประมวลผลดิจิทัลที่ซับซ้อนถูกนำมาใช้ในกระบวนการทำให้เท่าเทียมกัน