チャネル特性

ワイヤレスチャネルは、パス損失、干渉、*ブロック*などのさまざまな伝送障害の影響を受けやすくなっています。これらの要因により、無線伝送の範囲、データレート、および信頼性が制限されます。

パスの種類

これらの要因が送信に影響を与える程度は、環境条件と送信機と受信機のモビリティに依存します。受信機に到達するために信号が続くパスは、次のような2つのタイプです-

ダイレクトパス

送信された信号は、受信機に直接到達すると、 directpath と呼ばれ、信号に存在するコンポーネントは* directpathコンポーネント*と呼ばれます。

マルチパス

さまざまな現象が発生するさまざまな方向から受信機に到達すると、送信された信号はそのような経路を*マルチパス*と呼ばれ、送信された信号の成分は*マルチパス成分*と呼ばれます。

これらは環境によって反射、回折、散乱され、直接経路成分に対して振幅、周波数、位相がシフトした受信機に到達します。

ワイヤレスチャネルの特性

ワイヤレスチャネルの最も重要な特性は次のとおりです-

経路損失
フェージング
干渉
ドップラーシフト

次のセクションでは、これらのチャネル特性を1つずつ説明します。

パスロス

パス損失は、特定のパスで、送信信号の電力と受信機が受信した同じ信号の電力の比として表すことができます。これは伝播距離の関数です。

経路損失の推定は、無線通信ネットワークの設計と展開にとって非常に重要です
経路損失は、使用される無線周波数や地形の性質などの多くの要因に依存します。
自由空間伝播モデルは、送信機と受信機の間に直接経路信号が存在する最も単純な経路損失モデルであり、大気の減衰やマルチパス成分はありません。

このモデルでは、送信電力 P〜t〜 と受信電力 P〜r〜 の関係は次の式で与えられます。

どこで

* G〜t〜*は送信機のアンテナゲインです
* G〜r〜*は受信機のアンテナゲインです
d は、送信機と受信機の間の距離です
*λ*は信号の波長です

ツーパスモデルとも呼ばれる双方向モデルは、広く使用されているパス損失モデルです。上記の自由空間モデルでは、送信機から受信機への単一経路が1つしかないことを想定しています。

実際には、信号は複数の経路を介して受信機に到達します。 2パスモデルは、この現象をキャプチャしようとします。このモデルでは、信号が2つのパスを介して受信機に到達すると想定しています。

2パスモデルによれば、受信電力は次の式で与えられます。

どこで

* p〜t〜*は送信電力です
* G〜t〜*は送信機でのアンテナゲインを表します
* G〜r〜*は受信機でのアンテナゲインを表します
d は、送信機と受信機の間の距離です
* h〜t〜*は送信機の高さです
* h〜r〜*は受信機の高さです

フェージング

フェージングとは、受信機で受信したときの信号強度の変動を指します。フェージングは2つのタイプに分類することができます-

高速フェージング/小規模フェージングと
遅いフェージング/大規模なフェージング

高速フェージングとは、わずかに異なる時間に受信機に到達する同じ送信信号の複数のバージョン間の干渉による、受信信号の振幅、位相、またはマルチパス遅延の急激な変動を指します。

最初のバージョンの信号を受信してから最後にエコーされた信号を受信するまでの時間を*遅延スプレッド*と呼びます。高速フェージングを引き起こす送信信号のマルチパス伝播は、3つの伝播メカニズム、つまり-

反射
回折
散乱

複数の信号経路は、受信機で建設的または破壊的に追加される場合があり、受信信号の電力レベルの変動を引き起こす場合があります。高速フェージング信号の受信された単一エンベロープは、送信機と受信機の間に見通し経路がないかどうかを確認するために、*レイリー分布*に従うと言われています。

遅いフェージング

Slow Fadingという名前自体は、信号がゆっくりとフェードアウトすることを意味します。低速フェージングの機能は次のとおりです。

伝送を部分的に吸収するオブジェクトが送信機と受信機の間にある場合、低速フェージングが発生します。
フェードの持続時間が数秒または数分間続くことがあるため、スローフェージングはそのように呼ばれます。
受信機が建物内にあり、電波が建物の壁を通過する必要がある場合、または受信機が建物によって送信機から一時的に遮蔽されている場合、低速フェージングが発生する可能性があります。妨害物により、受信信号電力にランダムな変動が生じます。
送信機と受信機の間の距離は同じままですが、フェージングが遅いと受信信号電力が変化する可能性があります。
スローフェージングはシャドウフェージング*とも呼ばれます。フェードを引き起こすオブジェクトは、大きな建物や他の構造物である可能性があり、送信機から受信機への直接伝送パスをブロックするためです。

干渉

ワイヤレス伝送は、さまざまなソースからの干渉に対抗する必要があります。干渉の2つの主な形式は-

隣接チャネル干渉と
同一チャネル干渉。

隣接チャネル干渉の場合、近くの周波数の信号には割り当てられた範囲外のコンポーネントがあり、これらのコンポーネントは隣接する周波数で進行中の送信を妨害する可能性があります。これは、割り当てられた周波数範囲の間にガードバンドを慎重に導入することで回避できます。

狭帯域干渉*とも呼ばれる同一チャネル干渉*は、同じ送信周波数を使用する他の近くのシステムによるものです。

シンボル間干渉*は別のタイプの干渉です。受信信号の歪みは、信号内の個々のパルスの一時的な拡散とその結果生じるオーバーラップによって引き起こされます。

適応型イコライゼーション*は、シンボル間干渉を防ぐために一般的に使用される手法です。分散したシンボルエネルギーを元の時間間隔に収集します。イコライゼーションプロセスでは、複雑なデジタル処理アルゴリズムが使用されます。

Wireless-communication-channel-characteristics

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