Pérdidas de propagación
La propagación de antenas y ondas juega un papel vital en las redes de comunicación inalámbrica. Una antena es un conductor eléctrico o un sistema de conductores que irradia / recoge (transmite o recibe) energía electromagnética hacia / desde el espacio. Una antena isotrópica idealizada irradia igualmente en todas las direcciones.
Mecanismos de propagación
Las transmisiones inalámbricas se propagan en tres modos. Ellos son -
- Propagación de ondas terrestres
- Propagación de ondas de cielo
- Propagación de la línea de visión
Ground wave propagation sigue el contorno de la tierra, mientras sky wave propagation utiliza la reflexión tanto de la tierra como de la ionosfera.
Line of sight propagationrequiere que las antenas transmisora y receptora estén dentro de la línea de visión entre sí. Dependiendo de la frecuencia de la señal subyacente, se sigue el modo particular de propagación.
Ejemplos de comunicación de ondas terrestres y ondas aéreas son AM radio y international broadcastscomo BBC. Por encima de 30 MHz, no funciona la propagación de ondas terrestres ni de ondas celestes y la comunicación se realiza a través de la línea de visión.
Limitaciones de transmisión
En esta sección, discutiremos las diversas limitaciones que afectan las transmisiones de ondas electromagnéticas. Empecemos por la atenuación.
Atenuación
La fuerza de la señal disminuye con la distancia sobre el medio de transmisión. El grado de atenuación es una función de la distancia, el medio de transmisión y la frecuencia de la transmisión subyacente.
Distorsión
Dado que las señales a diferentes frecuencias se atenúan en diferentes grados, una señal que comprende componentes en un rango de frecuencias se distorsiona, es decir, cambia la forma de la señal recibida.
Un método estándar para resolver este problema (y recuperar la forma original) es amplificar las frecuencias más altas y así igualar la atenuación en una banda de frecuencias.
Dispersión
La dispersión es el fenómeno de propagación de una explosión de energía electromagnética durante la propagación. Las ráfagas de datos enviados en rápida sucesión tienden a fusionarse debido a la dispersión.
ruido
La forma más generalizada de ruido es el ruido térmico, que a menudo se modela utilizando un modelo gaussiano aditivo. El ruido térmico se debe a la agitación térmica de los electrones y se distribuye uniformemente en todo el espectro de frecuencias.
Otras formas de ruido incluyen:
Inter modulation noise (causado por señales producidas en frecuencias que son sumas o diferencias de frecuencias portadoras)
Crosstalk (interferencia entre dos señales)
Impulse noise (pulsos irregulares de alta energía provocados por perturbaciones electromagnéticas externas).
Si bien es posible que un ruido impulsivo no tenga un impacto significativo en los datos analógicos, tiene un efecto notable en los datos digitales, provocando burst errors.
La figura anterior ilustra claramente cómo la señal de ruido se superpone a la señal original e intenta cambiar sus características.
Desvanecimiento
El desvanecimiento se refiere a la variación de la intensidad de la señal con respecto al tiempo / distancia y es muy frecuente en las transmisiones inalámbricas. Las causas más comunes de desvanecimiento en el entorno inalámbrico son la propagación por trayectos múltiples y la movilidad (de los objetos y de los dispositivos de comunicación).
Propagación multitrayecto
En los medios inalámbricos, las señales se propagan utilizando tres principios, que son la reflexión, la dispersión y la difracción.
Reflection ocurre cuando la señal encuentra una gran superficie sólida, cuyo tamaño es mucho mayor que la longitud de onda de la señal, por ejemplo, una pared sólida.
Diffraction ocurre cuando la señal encuentra un borde o una esquina, cuyo tamaño es mayor que la longitud de onda de la señal, por ejemplo, un borde de una pared.
Scattering ocurre cuando la señal encuentra pequeños objetos de tamaño menor que la longitud de onda de la señal.
Una consecuencia de la propagación por trayectos múltiples es que múltiples copias de la propagación de una señal a lo largo de múltiples trayectos diferentes llegan a cualquier punto en momentos diferentes. Entonces, la señal recibida en un punto no solo se ve afectada por lainherent noise, distortion, attenuationy dispersion en el canal sino también en el interaction of signals propagado a lo largo de múltiples caminos.
Difusión de retraso
Supongamos que transmitimos un pulso de sondeo desde una ubicación y medimos la señal recibida en la ubicación del destinatario en función del tiempo. La potencia de la señal recibida se propaga con el tiempo debido a la propagación por trayectos múltiples.
La dispersión del retraso está determinada por la función de densidad de la dispersión resultante del retraso en el tiempo. Average delay spread y root mean square delay spread son los dos parámetros que se pueden calcular.
Propagación Doppler
Esta es una medida de spectral broadeningcausado por la tasa de cambio del canal de radio móvil. Es causado por el movimiento relativo entre el móvil y la estación base o por el movimiento de objetos en el canal.
Cuando la velocidad del móvil es alta, la dispersión Doppler es alta y las variaciones de canal resultantes son más rápidas que las de la señal de banda base, esto se conoce como fast fading. Cuando las variaciones de canal son más lentas que las variaciones de la señal de banda base, el desvanecimiento resultante se denominaslow fading.