無線鏈路預算:設計因素分析
決定無線鏈路效能的一些因素包括傳輸功率、傳輸頻寬、天線增益和信噪比。信噪比也會增加,因此SNR會降低。讓我們分別討論近程和遠端通訊中無線鏈路的效能。最終目標是我們的發射訊號能夠克服通道噪聲,併成功到達接收器而不會衰落。
設計因素 – 傳輸功率和通道噪聲
傳輸功率
一般來說,發射訊號的功率必須高於某個閾值,以確保訊號不會淹沒在通道噪聲中。訊號功率(或傳輸功率)越高,訊號到達目的地的可能性就越大,而不會受到通道噪聲的太大影響。當訊號功率增加時,信噪比 (SNR) 也隨之增加。
$$SNR(dB)=10log_{10}(\frac{訊號功率}{噪聲功率})$$
$$訊號功率增加\Rightarrow\:SNR增加$$
如果我們在發射器端保持較高的訊號功率值,則訊號可以克服通道噪聲,從而被接收器成功檢測和解碼。但是,我們不能不斷增加訊號功率,因為這可能會對其他通道造成干擾。
聯邦通訊委員會 (FCC)、國際電信聯盟 (ITU)、印度電信監管局 (TRAI) 等監管機構對允許的操作功率水平設定了限制。這些功率限制因不同的應用而異。
Higher the transmission power, stronger the signal is and higher the coverage is. Hence, higher is the SNR. However, there is a limit to the levels of power within which one can operate.
功率需求因應用而異。對於船用無線電,工作功率約為瓦特級,而商用 AM 和 FM 廣播的工作功率約為幾百瓦到幾十千瓦。
通道噪聲
不可能存在絕對零噪聲水平的無線通訊系統。噪聲是疊加的,因此在接收器端,我們得到的訊號包含**發射資料和噪聲**。最常用的噪聲模型是**加性高斯白噪聲 (AWGN)**。噪聲服從高斯分佈。白噪聲的功率譜密度 (PSD) 在整個頻率範圍內是均勻的,並且與頻率無關。
白噪聲之所以如此命名,是因為它類似於白光,白光包含可見光譜中所有頻率的等量或強度。
除了白噪聲外,我們還有閃爍噪聲,其 PSD 與訊號頻率成反比;還有布朗噪聲,其 PSD 與訊號頻率的平方成反比。
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