影響可靠無線通訊鏈路的因素


為了建立可靠的無線通訊鏈路,無線設計工程師必須在最佳效能水平上執行,確定諸如發射功率、傳輸頻寬、天線增益等引數。並非所有影響無線鏈路效能的引數都受設計工程師控制。

Not all performance related parameters are under the control of the design

通道噪聲、鄰道干擾、衰落——僅舉幾例,不受設計工程師控制。因此,設計人員必須調整或調整可以控制的引數,以實現無線通道的最大利用率。

哪些因素會影響可靠的無線通訊鏈路?

  • 發射功率

發射功率通常根據發射機和接收機之間的距離來確定。對於長距離陸地通訊,在發射機和接收機之間的中間站安裝中繼器。通常的做法是在通道上傳送導頻訊號,並在參考接收機處接收它。測量該導頻訊號的信噪比,以瞭解通道的噪聲水平。如果接收機的信噪比非常差,則提高發射功率,但不能超過允許的操作水平。

  • 通道容量

為了實現高資料速率,通道頻寬不能超過一定的限制。這是因為通道可能會與相鄰頻段重疊,從而導致干擾。無需大幅增加通道頻寬,我們可以採用有效的調製技術來提高系統的資料速率。信噪比的增加也會增加無線通道容量。

  • 傳輸頻寬

傳輸頻寬的增加也會增加噪聲功率,從而降低信噪比。因此,訊號發射功率和通道頻寬是根據應用的要求決定的。

$$N_{p}=N_{0}B=kTB$$

Np 是噪聲功率,B 是傳輸頻寬。我們可以看到傳輸頻寬和噪聲功率之間存線上性關係。

  • 天線增益和路徑損耗降低

為了降低無線通道路徑損耗,我們可以部署高增益天線。發射機和接收機的天線增益越高,路徑損耗的影響越小。

根據 Friis 傳輸公式,LOS 模型的路徑損耗如下所示 (1)

$$P_{r}=P_{t}G_{t}G_{r}(\frac{\lambda}{4\pi\:d})^{2}\:---(1)$$

儘管這是用於計算 LOS 系統中接收到的功率,但它也可以用作非 LOS 系統的近似建模。

繼續簡化,我們有,

$$\frac{P_{t}}{P_{r}}=\frac{1}{G_{t}G_{r}(\frac{\lambda}{4\pi\:d})^{2}}$$

$$PL(dB)=-10log_{10}(G_{t}G_{r})+20log_{10}(\frac{4\pi\:d}{\lambda})---(2)$$

$$PL(dB)=-10log_{10}(G_{t})-10log_{10}(G_{r})+20log_{10}(\frac{4\pi\:d}{\lambda})---(3)$$

從 (3) 中,我們可以觀察到,如果天線增益為單位 (Gt = Gr = 1),路徑損耗將減少到

$$PL(dB)=20log_{10}(\frac{4\pi\:d}{\lambda})---(4)$$

但是,如果我們使用高天線增益,路徑損耗將進一步降低。這可以從 (3) 中觀察到

根本事實是,在建立無線通訊鏈路之前,必須考慮所有可能的增益和損耗,以避免意外的鏈路故障。

更新於: 2021年6月23日

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