Interpretación de canal inalámbrico [cerrado]

La frecuencia de cambio del canal inalámbrico depende de la frecuencia de su proveedor y de la velocidad máxima a la que su usuario podría estar moviéndose. En todos los sistemas inalámbricos terrestres, se puede suponer que la velocidad de un usuario no superará los 10 m / s. Su velocidad de datos no afectará la variación de su canal, solo tendrá efecto para la interferencia ISI

Simplemente agregaré y no repetiré lo que han dicho los otros carteles.

Si transmite a una frecuencia portadora \ $ f_c \ $ y la velocidad relativa entre TX y RX es \ $ \ Delta v (t) \ $, entonces la desviación de frecuencia percibida en el receptor en el momento \ $ t \ $ ( llame a este \ $ \ Delta f (t) \ $) será

$$ \ Delta f (t) = \ frac {\ Delta v (t)} {c} f _ {\ text {TX}} = \ frac {\ Delta v (t)} {c} f_c = \ frac {|| \ Delta v (t) ||} {\ lambda} \ cos \ theta (t) = f _ {\ text {max}} \ cos \ theta (t) $$

$$ f (t) = f_c + \ Delta f (t) $$

Este cambio en la frecuencia de recepción generalmente se denomina dispersión de frecuencia y debido a que hace que el canal sea sensible a la variable de tiempo \ $ t \ $ se dice que causa selectividad de tiempo. Tenga en cuenta que debido a que \ $ \ cos \ theta (t) \ $ estará en el intervalo \ $ [- 1,1] \ $, la desviación máxima es claramente \ $ \ pm f _ {\ text {max}} \ $, la cantidad \ $ f _ {\ text {max}} \ $ es el máximo cambio Doppler.

Ahora estamos buscando una hora particular \ $ T_c \ $ que caracterice la rapidez con la que nuestro canal está cambiando. En palabras de orden, queremos encontrar el intervalo de tiempo \ $ T_c \ $ en el que nuestro canal es relativamente plano, por lo que podemos decir que "nuestro canal solo cambia después de cada \ $ T_c \ $ segundos". Queremos encontrar el máximo \ $ T_c \ $ tal que:

$$ h \ big (f (t) \ big) \ approx h \ big (f (t + T_c) \ big) \\ $$

o

$$  h \ big (t \ big) \ approx h \ big (t + T_c \ big) $$

Para encontrar \ $ T_c \ $ primero necesitamos definir adecuadamente lo que queremos decir con un cambio de canal. Si decimos que dos canales \ $ h_1 \ $ y \ $ h_2 \ $ son diferentes, ¿qué queremos decir realmente? Podemos considerar dos respuestas de canal \ $ h (t) \ $ y \ $ h (t + \ Delta t) \ $ similares si su el coeficiente de correlación es al menos \ $ X \ $. Donde \ $ X \ $ se puede definir para cualquier valor en (0,1) pero generalmente se toma como \ $ \ frac {1} {\ sqrt {2}} \ $ o \ $ \ frac {1} { 2} \ $.

Por lo tanto, dada la velocidad \ $ (|| v (t) ||) \ $ y la función de ángulo de llegada \ $ (\ theta (t)) \ $ podemos calcular \ $ T_c \ $. Ahora, dado que se supone que nuestro sistema inalámbrico es capaz de soportar una velocidad máxima de, digamos, \ $ v _ {\ text {max}} \ $ generalmente asumimos que \ $ \ theta (t) \ $ se distribuirá de manera uniforme entre \ $ [0,2 \ pi] \ $ ya que este es el peor escenario. Todas estas variables de diseño nos darán un espectro doppler (es decir, una distribución de \ $ f (t) \ $) que tiene este aspecto:

Usandolosparámetrosdediseñodefinidosanteriormenteytomando\$X=0.5\$,entonces\$T_c\$será\$\approx9/(16\pif_{\max})\$.Esteeselvalordetiempodecoherenciaquegeneralmentesereporta,asíqueestaeslaexpresiónquepodríausarparaestimarsutiempodecoherencia.

Tengaencuentaqueelanálisisserealizótomandoelpeordeloscasosenque\$\theta(t)\$sedistribuyóuniformementeentre\$[0,2\pi]\$.Enlapráctica,lomásprobableesqueelespectronoseatangravecomoeltípicoyelespectroseráalgoasícomo(laimagenesdeIntroducciónalascomunicacionesinalámbricasenelespacio-tiempoporPaulraj):

El efecto Doppler y la velocidad a la que cambian los canales son fenómenos relacionados, pero provienen de diferentes efectos.

Doppler

Si el receptor se está moviendo hacia o lejos del transmisor a una velocidad de V, entonces, cada segundo, la distancia a la que deben viajar las ondas de radio cambia una distancia de V. Esto cambia la frecuencia aparente en la relación V / c, donde c es la velocidad de la luz.

Si caminas enérgicamente a 1 m / s, la relación V / c es aproximadamente 3n, o aproximadamente un cambio Doppler de 3Hz a 935MHz. Si te sientas en un tren rápido a 100 m / s, la relación V / c aumenta a 300n, o un cambio de 300Hz a la misma frecuencia de la portadora.

Velocidad a la que cambia el canal

La radio móvil que no tiene línea de visión se caracteriza porque el campo de radio alrededor del receptor está formado por muchos caminos y reflexiones diferentes, y la intensidad de la señal es una función de posición esencialmente aleatoria. Si mueve la posición a la mitad de una longitud de onda, es probable que los picos y valles de las múltiples ondas reflejadas se sumen de manera significativamente diferente, y la intensidad de la señal no guardará relación con esa media longitud de onda de distancia, y podría ir fácilmente de fuerte a Débil, volviendo fuerte otra vez otra media longitud de onda. Si solo mueves una pequeña fracción de una longitud de onda, la intensidad de la señal probablemente se mantendrá igual.

Por lo tanto, una longitud de onda se usa como una distancia característica para un ciclo de variación de este campo aleatorio. Vamos a dar un paseo de nuevo. Una longitud de onda a 935MHz es de 320 mm, y cubriría tres de ellas por segundo a 1 m / s. Aunque las variaciones que espera del campo de cambio son aleatorias, no van a cambiar más rápido que esta tasa de 3Hz. Observe que la cifra es exactamente la misma frecuencia que teníamos para el cambio Doppler, por lo que el símbolo \ $ f_D \ $ a menudo encuentra su camino en ecuaciones de desvanecimiento (el fenómeno de la variación de la intensidad de la señal se denomina desvanecimiento, por razones obvias), aunque El mecanismo de desvanecimiento no es a través de Doppler. Tenga en cuenta que moverse en ángulo recto con la línea hacia el transmisor produce el mismo tipo de resultado de desvanecimiento, pero cero Doppler.

Velocidad de datos

Esto no tiene efecto en la rapidez con la que cambia el canal, solo la velocidad del receptor y la frecuencia de la portadora lo afectan. Sin embargo, para un canal de banda ancha, las diferentes partes del canal de RF estarán a una frecuencia lo suficientemente diferente como para que aparezcan y desaparezcan en diferentes momentos, lo que se denomina desvanecimiento selectivo de frecuencia . Un canal estrecho tendrá desvanecimiento plano . La codificación de canal adecuada, por ejemplo, OFDM, puede aprovechar el efecto selectivo de frecuencia para obtener un rendimiento mucho más robusto contra el desvanecimiento que un uso más ingenuo del canal.