Perdite di propagazione

La propagazione dell'antenna e delle onde gioca un ruolo fondamentale nelle reti di comunicazione wireless. Un'antenna è un conduttore elettrico o un sistema di conduttori che irradia / raccoglie (trasmette o riceve) energia elettromagnetica nello / dallo spazio. Un'antenna isotropa idealizzata irradia ugualmente in tutte le direzioni.

Meccanismi di propagazione

Le trasmissioni wireless si propagano in tre modalità. Sono -

  • Propagazione delle onde del suolo
  • Propagazione delle onde del cielo
  • Propagazione in linea di vista

Ground wave propagation segue il contorno della terra, intanto sky wave propagation utilizza la riflessione sia dalla terra che dalla ionosfera.

Line of sight propagationrichiede che le antenne trasmittenti e riceventi siano all'interno della linea di vista l'una dell'altra. A seconda della frequenza del segnale sottostante, viene seguita la particolare modalità di propagazione.

Esempi di comunicazione tra onde di terra e onde del cielo sono AM radio e international broadcastscome la BBC. Al di sopra di 30 MHz, né l'onda terrestre né la propagazione delle onde celesti funzionano e la comunicazione avviene attraverso la linea di vista.

Limitazioni di trasmissione

In questa sezione, discuteremo le varie limitazioni che influenzano le trasmissioni di onde elettromagnetiche. Cominciamo con l'attenuazione.

Attenuazione

La forza del segnale diminuisce con la distanza sul mezzo di trasmissione. L'entità dell'attenuazione è una funzione della distanza, del mezzo di trasmissione e della frequenza della trasmissione sottostante.

Distorsione

Poiché i segnali a frequenze diverse si attenuano in misura diversa, un segnale composto da componenti su una gamma di frequenze viene distorto, ovvero la forma del segnale ricevuto cambia.

Un metodo standard per risolvere questo problema (e recuperare la forma originale) consiste nell'amplificare le frequenze più alte e quindi equalizzare l'attenuazione su una banda di frequenze.

Dispersione

La dispersione è il fenomeno di diffusione di una scarica di energia elettromagnetica durante la propagazione. I burst di dati inviati in rapida successione tendono a fondersi a causa della dispersione.

Rumore

La forma più pervasiva di rumore è il rumore termico, che viene spesso modellato utilizzando un modello gaussiano additivo. Il rumore termico è dovuto all'agitazione termica degli elettroni ed è distribuito uniformemente attraverso lo spettro di frequenza.

Altre forme di rumore includono:

  • Inter modulation noise (causato da segnali prodotti a frequenze che sono somme o differenze di frequenze portanti)

  • Crosstalk (interferenza tra due segnali)

  • Impulse noise (impulsi irregolari di alta energia causati da disturbi elettromagnetici esterni).

Sebbene un rumore impulsivo possa non avere un impatto significativo sui dati analogici, ha un effetto notevole sui dati digitali, causando burst errors.

La figura sopra illustra chiaramente come il segnale di rumore si sovrappone al segnale originale e cerca di modificarne le caratteristiche.

Dissolvenza

La dissolvenza si riferisce alla variazione dell'intensità del segnale rispetto al tempo / distanza ed è ampiamente diffusa nelle trasmissioni wireless. Le cause più comuni di dissolvenza nell'ambiente wireless sono la propagazione e la mobilità multipath (degli oggetti e dei dispositivi di comunicazione).

Propagazione multipath

Nei media wireless, i segnali si propagano utilizzando tre principi, che sono riflessione, diffusione e diffrazione.

  • Reflection si verifica quando il segnale incontra una grande superficie solida, le cui dimensioni sono molto maggiori della lunghezza d'onda del segnale, ad esempio una parete solida.

  • Diffraction si verifica quando il segnale incontra un bordo o un angolo, la cui dimensione è maggiore della lunghezza d'onda del segnale, ad esempio un bordo di un muro.

  • Scattering si verifica quando il segnale incontra piccoli oggetti di dimensioni inferiori alla lunghezza d'onda del segnale.

Una conseguenza della propagazione multipath è che più copie di una propagazione del segnale lungo più percorsi diversi, arrivano in qualsiasi punto in momenti diversi. Quindi il segnale ricevuto in un punto non è solo influenzato dalinherent noise, distortion, attenuation, e dispersion nel canale ma anche il interaction of signals propagato lungo più percorsi.

Diffusione del ritardo

Supponiamo di trasmettere un impulso di sondaggio da una posizione e misurare il segnale ricevuto nella posizione del ricevente in funzione del tempo. La potenza del segnale ricevuto si diffonde nel tempo a causa della propagazione multipath.

La diffusione del ritardo è determinata dalla funzione di densità della risultante diffusione del ritardo nel tempo. Average delay spread e root mean square delay spread sono i due parametri che possono essere calcolati.

Diffusione Doppler

Questa è una misura di spectral broadeningcausato dalla velocità di variazione del canale radiomobile. È causato dal movimento relativo tra il cellulare e la stazione base o dal movimento di oggetti nel canale.

Quando la velocità del cellulare è alta, la diffusione Doppler è alta e le variazioni di canale risultanti sono più veloci di quella del segnale in banda base, questo è indicato come fast fading. Quando le variazioni di canale sono più lente delle variazioni del segnale in banda base, la dissolvenza risultante viene indicata comeslow fading.