¿Se está moviendo rápido afectará a WiFi transceptor Beavior?

A una velocidad de 119 m / sy una frecuencia de 2,45 GHz, el desplazamiento Doppler será de 971 Hz. Consulte esta calculadora en línea.

Eso es lo que un receptor puede tener que hacer frente. Si luego considera la precisión de los osciladores de cristal en cualquiera de los extremos de un enlace de radio, es probable que las diferencias de frecuencia se encuentren en los reinos de cientos de hercios, PERO que el receptor haga frente.

El receptor realiza el seguimiento de la señal que está tratando de recibir con varios métodos, pero en última instancia se reduce a un bucle de bloqueo de fase (PLL) que ajusta un oscilador controlado por voltaje (VCO) para mantenerlo absolutamente sincronizado mientras descodifica los datos. .

Voy a intentar aplaudir que se pueden tolerar varios kHz de diferencia de reloj con este método. Si hay un mecanismo que puede tener en cuenta las diferencias de reloj, entonces también tendrá en cuenta los cambios Doppler. Lo único que realmente hace temblar esta teoría son las aceleraciones realmente extremas, ya que el "sistema" tendrá un pequeño retraso de tiempo y puede perder la sincronización por unos momentos y, por supuesto, la recepción de un paquete puede estar en peligro y ese paquete puede requerir para ser retransmitido.

Recientemente vi un programa en la televisión sobre la triste pérdida del vuelo MH370 de Malaysian Airlines: el sistema que se usó para recibir las transmisiones automáticas por hora también "mantuvo" los valores de los voltajes de control utilizados para modificar los cambios en las frecuencias de transmisión y recepción, y estos Los números contenían toda la información sobre los turnos Doppler también. En efecto, fueron capaces de decir en qué dirección volaba el avión y señalar un área de choque de aproximadamente 100 millas cuadradas. Me sorprendió que los parámetros de "ajuste" se mantuvieran en una base de datos y que esta información estuviera disponible retrospectivamente.

El "valor" de desplazamiento lento (o estático) representaría la diferencia casi fija en la frecuencia entre los osciladores tx y rx, mientras que los cambios más dinámicos serían el efecto de cambio Doppler. Consulte this artículo sobre el método doppler utilizado.

En última instancia, lo que estoy intentando decir es que es probable que el efecto Doppler se "arregle" mediante el mismo mecanismo que corrige la diferencia entre las frecuencias de reloj en cualquiera de los extremos del enlace.

Mi respuesta se basa en mi experiencia en múltiples generaciones de diseño de sistemas Wifi (802.11g / a / n / ac).

El cálculo Doppler en la publicación anterior es correcto.

Los receptores Wifi tratan con cristales con una precisión de aproximadamente 20 ppm (20 partes por millón). Esto significa que un receptor y un transmisor pueden tener una diferencia de 40 ppm entre ellos, porque uno puede estar cambiando hacia arriba mientras que el otro está bajando. Si calcula la diferencia de frecuencia que genera tal desviación de reloj a 2400MHz, es 2400e6 * 40e-6 = 96KHz. Mucho mayor que el cambio Doppler mencionado. Por lo tanto, no debería haber un problema desde una perspectiva de seguimiento de frecuencia.

Además, la capacidad de discernir el cambio de frecuencia está limitada por la especificación (punto de ambigüedad de estimación de frecuencia) en 625kHk, nuevamente, no hay problema aquí.

Con respecto a la pérdida de ruta ... Si está tomando una distancia de 4 km de espacio libre, la pérdida es (según la ecuación de Friis: enlace ), descuidando las ganancias de la antena.

PL [dB] = 32.5 + 20 * log10 (F * R), donde F es la frecuencia en Ghz y R es la distancia en Km

32.5 + 20 * log10 (2.4 * 4) ~ 52.5 dB.

Un transmisor Wifi puede transmitir a aproximadamente 16-30dBm. Tomando incluso el rango bajo de 16dBm, la señal llegará al receptor en 16-52.5 = -36.5dBm. Esta es una señal muy alta para los sistemas Wifi. Su sensibilidad para OFDM está en el rango de -90 a -70 dBm. Por lo tanto, la intensidad de la señal no plantea ningún problema.

El seguimiento de frecuencia no es realmente el problema cuando se consideran los efectos Doppler en las señales WiFi OFDM. Si bien es cierto que los receptores WiFi pueden tolerar un error de frecuencia de 20 ppm en los cristales de referencia, es importante darse cuenta de que el error de frecuencia es algo "fijo" en relación con 1 / (tiempo del símbolo) y cambia muy lentamente con la temperatura y el envejecimiento. Doppler no tiene un impacto real aquí. Es los símbolos reales que están relacionados con la fase que necesitan consideración. Las señales 802.11ac / a / n / g OFDM utilizan la modulación QAM en cada tono. QAM es la modulación de amplitud en cuadratura. Cada tasa solo puede tolerar una cierta cantidad de error de fase o amplitud que generalmente se cuantifica como magnitud vectorial de error o EVM. Cada símbolo tiene una duración de aproximadamente 4uS, por lo que cualquier error en la fase o amplitud durante ese período de símbolo resultará en un EVM degradado y, si es demasiado grande, ese conjunto de símbolos se perderá, lo que podría causar la pérdida de un paquete. Los cálculos de los efectos de cambio Doppler deben incluir el tiempo del símbolo y el ancho de banda del seguimiento de fase, no el seguimiento de frecuencia del sistema. Un cambio en la fase no es necesariamente un cambio en la frecuencia, pero un cambio en la frecuencia es definitivamente un cambio en la fase. También se debe tener en cuenta que la mayoría de los puntos de acceso WiFi no tienen un alcance de 4 km, por lo que a esta velocidad, el automóvil podría estar fuera del alcance antes de que se complete la asociación.