Đặc điểm kênh

Kênh không dây dễ bị ảnh hưởng bởi nhiều trở kháng truyền dẫn như path loss, interference và blockage. Những yếu tố này hạn chế phạm vi, tốc độ dữ liệu và độ tin cậy của đường truyền không dây.

Các loại đường dẫn

Mức độ ảnh hưởng của các yếu tố này đến quá trình truyền phụ thuộc vào điều kiện môi trường và tính di động của máy phát và máy thu. Đường dẫn theo sau của các tín hiệu để đến máy thu, có hai loại, chẳng hạn như -

Đường dẫn trực tiếp

Tín hiệu đã truyền, khi đến trực tiếp người nhận, có thể được gọi là directpath và các thành phần hiện diện trong tín hiệu được gọi là directpath components.

Đa đường

Tín hiệu được truyền đi khi đến máy thu, qua các hướng khác nhau và trải qua các hiện tượng khác nhau, một đường như vậy được gọi là multi-path và các thành phần của tín hiệu đã truyền được gọi là multi-path components.

Chúng bị phản xạ, nhiễu xạ và tán xạ bởi môi trường, và đến máy thu sẽ bị thay đổi về biên độ, tần số và pha so với thành phần đường truyền trực tiếp.

Đặc điểm của kênh không dây

Các đặc điểm quan trọng nhất của kênh không dây là -

Mất đường dẫn
Fading
Interference
Dịch chuyển Doppler

Trong các phần tiếp theo, chúng ta sẽ thảo luận từng đặc điểm của kênh này.

Mất đường dẫn

Suy hao đường truyền có thể được biểu thị bằng tỷ số giữa công suất của tín hiệu truyền đi với công suất của tín hiệu tương tự mà máy thu nhận được trên một đường truyền nhất định. Nó là một hàm của khoảng cách lan truyền.

Ước tính tổn thất đường dẫn là rất quan trọng để thiết kế và triển khai mạng truyền thông không dây
Mất đường phụ thuộc vào một số yếu tố như tần số vô tuyến được sử dụng và bản chất của địa hình.
Mô hình lan truyền không gian tự do là mô hình suy hao đường dẫn đơn giản nhất trong đó có tín hiệu đường dẫn trực tiếp giữa máy phát và máy thu, không có suy hao khí quyển hoặc các thành phần đa đường.

Trong mô hình này, mối quan hệ giữa công suất truyền P_t và năng lượng nhận được P_r được đưa ra bởi

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

Ở đâu

G_t là độ lợi của ăng ten máy phát
G_r là độ lợi của ăng ten thu
d là khoảng cách giữa máy phát và máy thu
λ là bước sóng của tín hiệu

Mô hình hai chiều còn được gọi là mô hình hai đường dẫn là mô hình tổn thất đường dẫn được sử dụng rộng rãi. Mô hình không gian trống được mô tả ở trên giả định rằng chỉ có một con đường duy nhất từ máy phát đến máy thu.

Trong thực tế, tín hiệu đến người nhận thông qua nhiều con đường. Mô hình hai con đường cố gắng nắm bắt hiện tượng này. Mô hình giả định rằng tín hiệu đến máy thu thông qua hai con đường, một là đường ngắm và đường còn lại là con đường mà qua đó sóng phản xạ được nhận.

Theo mô hình hai đường, công suất nhận được do

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

Ở đâu

p_t là công suất truyền
G_t đại diện cho độ lợi của ăng-ten tại máy phát
G_r đại diện cho độ lợi của ăng-ten ở máy thu
d là khoảng cách giữa máy phát và máy thu
h_t là chiều cao của máy phát
h_r chiều cao của người nhận là

Mờ dần

Fading đề cập đến sự dao động về cường độ tín hiệu khi nhận được tại máy thu. Phai màu có thể được phân thành hai loại -

Làm mờ nhanh / mờ dần quy mô nhỏ và
Làm mờ dần / mờ dần quy mô lớn

Giảm dần nhanh đề cập đến sự dao động nhanh chóng của biên độ, pha hoặc độ trễ nhiều đường của tín hiệu nhận được, do sự giao thoa giữa nhiều phiên bản của cùng một tín hiệu truyền đến máy thu vào những thời điểm hơi khác nhau.

Khoảng thời gian từ khi nhận được phiên bản đầu tiên của tín hiệu đến tín hiệu được vọng lại cuối cùng được gọi là delay spread. Sự lan truyền đa đường của tín hiệu đã truyền, gây ra hiện tượng phai màu nhanh, là do ba cơ chế lan truyền, cụ thể là -

Reflection
Diffraction
Scattering

Nhiều đường dẫn tín hiệu đôi khi có thể thêm vào một cách xây dựng hoặc đôi khi phá hủy ở máy thu gây ra sự thay đổi mức công suất của tín hiệu nhận được. Phong bì đơn nhận được của một tín hiệu mờ nhanh được cho là tuân theoRayleigh distribution để xem liệu không có đường ngắm nào giữa máy phát và máy thu.

Fading chậm

Bản thân cái tên Slow Fading đã ngụ ý rằng tín hiệu mờ dần từ từ. Các tính năng của quá trình phai màu chậm được đưa ra dưới đây.

Sự mờ dần xảy ra khi các vật thể hấp thụ một phần đường truyền nằm giữa máy phát và máy thu.
Làm mờ dần được gọi như vậy bởi vì thời gian mờ dần có thể kéo dài trong nhiều giây hoặc vài phút.
Hiện tượng mờ dần có thể xảy ra khi máy thu ở trong một tòa nhà và sóng vô tuyến phải đi qua các bức tường của tòa nhà hoặc khi máy thu được che chắn tạm thời khỏi máy phát bởi một tòa nhà. Các vật cản gây ra sự thay đổi ngẫu nhiên trong công suất tín hiệu nhận được.
Sự mờ dần có thể làm cho công suất tín hiệu nhận được thay đổi, mặc dù khoảng cách giữa máy phát và máy thu vẫn như nhau.
Sự phai màu chậm còn được gọi là shadow fading Vì các vật thể gây ra hiện tượng mờ, có thể là các tòa nhà lớn hoặc các công trình kiến trúc khác, chặn đường truyền trực tiếp từ máy phát đến máy thu.

Giao thoa

Truyền dẫn không dây phải chống nhiễu từ nhiều nguồn khác nhau. Hai hình thức giao thoa chính là -

Nhiễu kênh lân cận và
Nhiễu đồng kênh.

Trong trường hợp nhiễu kênh lân cận, tín hiệu ở các tần số lân cận có các thành phần nằm ngoài dải được phân bổ của chúng và các thành phần này có thể gây nhiễu cho quá trình truyền đang diễn ra ở các tần số lân cận. Có thể tránh nó bằng cách đưa vào các dải tần bảo vệ một cách cẩn thận giữa các dải tần được phân bổ.

Co-channel interference, đôi khi còn được gọi là narrow band interference, là do các hệ thống lân cận khác sử dụng cùng tần số truyền.

Inter-symbol interference là một dạng nhiễu khác, trong đó sự biến dạng trong tín hiệu nhận được là do sự lan truyền theo thời gian và do đó là sự chồng chéo của các xung riêng lẻ trong tín hiệu.

Adaptive equalizationlà một kỹ thuật thường được sử dụng để chống nhiễu giữa các ký hiệu. Nó liên quan đến việc tập hợp năng lượng biểu tượng phân tán vào khoảng thời gian ban đầu của nó. Các thuật toán xử lý kỹ thuật số phức tạp được sử dụng trong quá trình cân bằng.