¿Disminuirá el rendimiento de datos si el transmisor y el receptor están en movimiento?

0

En lo que estoy pensando es en una comunicación bidireccional (comunicación de voz) entre dos sistemas que están en movimiento. (como 100 km / h de diferencia) ¿Se perturbará la transmisión y la recepción de datos, cuánto?

¿Está esto presente en los transcriptores modernos?

No estoy fijo en una frecuencia particular. En ese caso, ¿qué diferencia supondrá para una portadora de 400 MHz frente a una de 2.4 GHz en el rendimiento de datos?

Fondo: Leí algo sobre el cambio Doppler. ¿Cuánto ruido se inducirá debido a este efecto?

Encontré 2 preguntas similares en el mismo foro (no las mismas preguntas pero hablando sobre temas de comunicación similares). Agregaré los enlaces una vez que tenga mis manos en mi PC.

    
pregunta seetharaman

5 respuestas

6

No sé por qué todos los demás se centran en la frecuencia del operador. El rendimiento de los datos es una pregunta sobre la frecuencia de modulación (es decir, la velocidad de transmisión).

El efecto Doppler también se aplica a la modulación. Si el transmisor se está moviendo hacia el receptor, la velocidad en baudios aumenta en un factor de 1.000000092, y si se aleja, el factor es 0.999999908 - la velocidad en baudios se reduce.

También hay dilatación del tiempo relativista , que se basa en qué fracción de la velocidad de la luz es la velocidad relativa. Si demora unos segundos transmitir algunos símbolos, llegarán al receptor en segundos:

$$ \ Delta t '= \ frac {\ Delta t} {\ sqrt {1 - \ frac {v ^ 2} {c ^ 2}}} $$

Entonces, sí, el rendimiento de los datos desde el punto de vista del receptor se reduce en una fracción muy pequeña a la velocidad a la que te refieres.

Para una velocidad de 27.778 m / s, esa fracción es de aproximadamente 4.28669 × 10 -15 , dando una relación de 0.9999999999999957.

    
respondido por el Dave Tweed
2
  

Leí algo sobre el cambio Doppler ... ¿Esto está presente en los transreceptores modernos?

El efecto Doppler no depende del tipo de transmisor y receptor que se utilice. Es causado por la física fundamental, porque las señales electromagnéticas se propagan a una velocidad finita (aproximadamente c ). Por lo tanto, si se aleja de la fuente, una vez que llega un wavecrest, el siguiente tardará un poco más en llegar que el tiempo entre las crestas cuando dejaron la fuente.

  

¿Se interrumpirá la transmisión y recepción de datos, por cuánto? ...

El efecto Doppler cambia la frecuencia recibida de acuerdo con

$$ f_r = (1+ \ frac {\ Delta {} v} {c}) f_s $$

donde \ $ f_r \ $ es la frecuencia recibida, \ $ f_s \ $ es la frecuencia de origen y \ $ \ Delta {} v \ $ es la velocidad del receptor en relación con la fuente. Como Dave Tweed señala en su respuesta, esto se aplica tanto a la frecuencia de la portadora como a la frecuencia de modulación.

Entonces, en su caso, 100 km / h es aproximadamente 27.8 m / s, o 0.000000092 c . Los datos llegarán al receptor a aproximadamente 0.99999991 veces la velocidad que dejó la fuente. Es poco probable que esta diferencia afecte a cualquier sistema de comunicaciones práctico.

  

¿Cuántos noi [s] e serán inducidos debido a este efecto?

El efecto Doppler no induce ruido. Simplemente cambia la frecuencia de la señal que llega al receptor.

    
respondido por el The Photon
1

El cambio Doppler a esas velocidades asciende a pocos KHz. Un transceptor de banda estrecha a 433MHz puede sufrir una sensibilidad reducida con dicho desplazamiento. Un transceptor de 802.15.4 a 2.4GHz (Zigbee y similares) con su canal de 5MHz, ni siquiera lo notará. El rendimiento se verá afectado solo si el enlace tiene algún tipo de esquema adaptable.

    
respondido por el Lior Bilia
1

Sí, Doppler lo hará , en muchos sistemas, influirá en el rendimiento.

En primer lugar, sin embargo, como lo mencionan las otras respuestas, el cambio de velocidad de símbolos inducido, en cualquier sistema que conozca, no será medible. El punto es que los receptores siempre tienen que hacer algún tipo de recuperación de tiempo, si intentan lograr un alto rendimiento durante una cantidad significativa de tiempo. Esa recuperación de tiempo tendrá que estar allí porque no hay dos osciladores físicamente iguales, por lo que el reloj de símbolos del transmisor nunca será exactamente el reloj de símbolos que un receptor habría generado por sí mismo. Como los errores del oscilador normalmente están en partes por millón hasta partes por billón, si se usó un oscilador extremadamente bueno, el cambio en la velocidad inducida por el cambio Doppler simplemente será compensado por eso. Así que sí, hay un cambio en la tasa, pero no, que no será visible a estas velocidades.

Entonces, por supuesto, un transceptor es típicamente un sistema complejo. A menudo, si no suele ser, si es bidireccional, hay un método para solicitar que los datos que no han alcanzado su objetivo se reenvíen. Si Doppler cambia su señal de TX fuera del "punto óptimo" en el que su receptor está actualmente sintonizado, existe una buena posibilidad de que reduzca la SNR y, por lo tanto, aumente la tasa de errores de símbolos y, por lo tanto, aumente la tasa de errores de paquetes, y si la corrección de errores hacia adelante puede " Si se trata de eso, el rendimiento se reducirá en la cantidad de paquetes que se deben reenviar.

Muchos sistemas, entre estos WiFi, LTE, etc. son rate-adaptive , ya que pueden reducir el orden de modulación, haciendo que la transmisión sea más robusta contra errores, y / o aumentar la redundancia de codificación, haciendo que Errores más fáciles de detectar y corregir. Ambas medidas pueden activarse cuando el Doppler hace hincapié en la estructura de bucle de control que se utiliza para rastrear la señal, reduciendo activamente la tasa disponible. Sin embargo, tenga en cuenta que estos sistemas generalmente optimizan la tasa:

Aunque Doppler no introduce "nuevo" ruido, puede disminuir la SNR al reducir la potencia de la señal realmente disponible para la demodulación, o aumentar el error promedio. Por ejemplo, un desplazamiento de frecuencia en un receptor de demodulación en cuadratura conducirá a una rotación continua del diagrama de constelación. Por lo tanto, obtendrá algo que parece que fue ruido todo el tiempo: su punto de constelación promedio recibido no está en el lugar en el que "debería estar", pero la mayor parte del tiempo está libre en cierta cantidad de grados. Eso significa que con menos ruido, puede hacer que un símbolo se malinterprete como un símbolo vecino.

SNR reducido reducirá directamente la capacidad del canal:

La capacidad del canal de Shannon es

siendo b el ancho de banda y S / N la relación de señal a potencia de ruido, todo en bit / s.

No importa qué tan buena sea su modulación, qué tan eficiente sea su corrección de errores hacia adelante, nunca podrá transmitir más bits por segundo a través de un canal que lo que proporciona la fórmula anterior.

Por lo tanto, el truco central que uno tiene que tirar es asegurarse de que pueda sacar la mayor cantidad de S de su señal y reducir la N en la medida de lo posible. Como se mencionó anteriormente, un cambio de frecuencia se ve como un aumento de N, pero si tiene un bucle de control que lo corrija lo suficientemente rápido, puede obtener un N bajo, sin embargo.

    
respondido por el Marcus Müller
0

El Doppler de esta pequeña cantidad no afectará la integridad de los datos / voz, pero mover las posiciones relativas de los dos sistemas de comunicación puede causar estragos en algún momento u otro debido a la cancelación de la señal (desvanecimiento de trayectos múltiples). Será de corta duración pero podría convertirse en una molestia. Pero nuevamente, dos sistemas estáticos pueden estar sujetos a problemas de integridad de datos debido a otras cosas que se mueven y, estas otras cosas podrían causar una pérdida casi permanente de la señal debido a problemas de desvanecimiento. Así que en realidad son columpios y rotondas.

  

No estoy fijo en una frecuencia particular. En ese caso, que diferencia.   ¿se convertirá en un operador de 400 MHz frente a 2.4 GHz en el rendimiento de datos?

En cuanto a la frecuencia de transmisión / recepción, las frecuencias más bajas requieren una antena más grande (para adaptarse a la longitud de onda de la portadora) y debido a que la antena debe ser más grande, inevitablemente recibirán más potencia del transmisor. Una antena puede parecer una simple pieza recta de cable, pero tiene un área efectiva llamada apertura, por lo tanto, una frecuencia más baja = longitud de onda más larga = antena más grande = más metros cuadrados = más potencia recibida.

La pérdida adicional en el enlace para operar a 2.45 GHz en comparación con 400 MHz es 20log \ $ _ {10} \ $ (2.45 / 0.4) = 15.7 dB, por lo que es una gran parte de la pérdida de energía que va hasta los 2.45 GHz desde 400 MHz. Por supuesto, esto supone que la potencia de transmisión para ambas frecuencias es la misma.

Algunas preguntas y respuestas relacionadas A: -

Long alcance (~ 15 km) comunicación inalámbrica de baja velocidad en baudios en un entorno de montaña (sin LOS)

Cómo saber (o estimar) ¿El rango de un transceptor?

    
respondido por el Andy aka

Lea otras preguntas en las etiquetas