Искажения сигнала
Затухание
При передаче сигнала в любой среде его интенсивность уменьшается с расстоянием. Такое ослабление, или затухание, в общем случае логарифмически зависит от расстояния. При рассмотрении затухания важны три фактора.
Полученный сигнал должен обладать мощностью, достаточной для его обнаружения и интерпретации приемником.
Чтобы при получении отсутствовали ошибки, мощность сигнала должна поддерживаться на уровне, в достаточной мере превышающем шум.
При повышении частоты сигнала затухание возрастает, что приводит к искажению.
Потери в свободном пространстве
Для любого типа беспроводной связи передаваемый сигнал рассеивается по мере его распространения в пространстве. Следовательно, мощность сигнала, принимаемого антенной, будет уменьшаться по мере удаления от передающей антенны. Данный тип затухания называют потерями в свободном пространстве и вычисляют через отношение мощности излученного сигнала к мощности полученного сигнала.
,
где
Pt
– мощность сигнала передающей антенны;
Pr
– мощность сигнала, поступающего на
антенну приемника ;λ – длина волны
несущей; d – расстояние, пройденное
сигналом между двумя антеннами; Gt
- коэффициент усиления передающей
антенны; Gr
– коэффициент усиления антенны приемника.
Шум
Шумы можно разделить на четыре категории:
тепловой шум;
интермодуляционные шумы;
перекрестные помехи;
импульсные помехи.
Атмосферное поглощение
Причиной дополнительных потерь мощности сигнала между передающей и принимающей антеннами является атмосферное поглощение, при этом основной вклад в ослабление сигнала вносят водные пары и кислород. Дождь и туман (капли воды, находящиеся во взвешенном состоянии в воздухе) приводят к рассеиванию радиоволн и, в конечном счете, к ослаблению сигнала.
Методика расчета
Формула расчета дальности связи:
,
где FSL (Free Space Loss) – потери в свободном пространстве (дБ); F – центральная частота канала, на котором работает система связи (МГц); D – расстояние между двумя точками (км).
FSL определяется суммарным усилением системы. Оно считается следующим образом:
YдБ=P(t,дБмВт)+G(t,дБu)+G(r,дБu)–P(min,дБмВт)–L(t,дБ)–L(r,дБ),
где P(t,дБмВт) – мощность передатчика; G(t,дБu) – коэффициент усиления передающей антенны; G(r,дБu) – коэффициент усиления приемной антенны; P(min,дБмВт) – чувствительность приемника на данной скорости; L(t,дБ) – потери сигнала в коаксиальном кабеле и разъемах передающего тракта; L(r,дБ) – потери сигнала в коаксиальном кабеле и разъемах приемного тракта.
Табл. 1. Зависимость чувствительности от скорости передачи данных
Скорость Чувствительность
54 Мбит/с -66 дБмВт
48 Мбит/с -71 дБмВт
36 Мбит/с -76 дБмВт
24 Мбит/с -80 дБмВт
18 Мбит/с -83 дБмВт
12 Мбит/с -85 дБмВт
9 Мбит/с -86 дБмВт
6 Мбит/с -87 дБмВт
Для каждой скорости приемник имеет определенную чувствительность. В качестве примера в таблице 1 приведены несколько характеристик обычных точек доступа 802.11a,b,g.
FSL вычисляется по формуле
FSL=YдБ−SOM, где SOM(System Operating Margin) – запас в энергетике радиосвязи (дБ).
Учитывает возможные факторы, отрицательно влияющие на дальность связи, такие как:
температурный дрейф чувствительности приемника и выходной мощности передатчика;
всевозможные атмосферные явления: туман, снег, дождь;
рассогласование антенны, приемника, передатчика с антенно-фидерным трактом.
Параметр SOM обычно берется равным 10 дБ. Центральная частота канала F берется из таблицы 2.
Табл.2. Вычисление центральной частоты
Канал Центральная частота ( МГц )
1 2412
2 2417
3 2422
4 2427
5 2432
6 2437
7 2442
8 2447
9 2452
10 2457
11 2462
12 2467
13 2472
14 2484
В итоге получим формулу дальности связи:
D=10((FSL/20-32.44/20-log F))