Упрощенно представим беспроводные технологии передачи данных в виде схемы на рис.7.1. В общем случае связь в беспроводных технологий передачи данных по радиоканалу осуществляется между стационарной точкой доступа (или базовой станцией) и подвижным оконечным устройством (или абонентской станцией).
Рисунок 7.1. Упрощенная схема беспроводных технологий передачи данных.
Исходя из рис.7.1, мощность на входе приемника оконечного устройства (ОУ) можно определить как:
Pпер×Lпер×Gпер×L(R)×Gпр×Lпр (7.1)
где:
ПосколькуPпер, Lпер, Gпер, L(R), Gпр и Lпр являются заданными параметрами, то основной задачей при расчете энергетических соотношений в радиоканале БСПД является определение L(R).
Следует отметить, что поскольку в общем случае ОУ может быть мобильным, то параметры канала связи будут непрерывно изменяться в процессе сеанса связи между ТД и ОУ. В этой связи точное решение электромагнитной задачи по определению L(R) чрезвычайно сложно, поэтому при описании поведения сигналов в радиоканале БСПД пользуются статистическими (вероятностными) методами. Следует отметить, что поведение сигналов существенным образом зависит от расстояния R между ТД и ОУ, другими словами, от размера зоны обслуживания ТД. Принято различать следующие зоны обслуживания:
В пикосотах антенны ТД и ОУ находятся в прямой видимости, отражениями от поверхности (стен и т.п.), как правило, пренебрегают. В этом случае потери при распространении определяются как:
где:
L0– носит название потери при распространении в свободном пространстве;
I=c/f – длина волны несущего колебания.
В микросотах, к потерям в свободном пространстве L0 следует добавить потери при распространении стен и перекрытий:
где:
При распространении радиоволн в макросоте существует несколько отчетливых явлений, вызывающих изменение мощности сигнала Рпр в точке приема при удалении ОУ (или АС) от места расположения ТД (или БС), см.рис.7.2.
Рисунок 7.2. Поведение сигнала в радиоканале беспроводных технологиях передачи данных
Такое поведение сигнала в точке приема обусловлено тремя четко выраженными причинами:
В этом случае процедура вычисления среднего уровня затухания (кривая 1 на рис.7.2) сводится к использованию той или иной эмпирической модели распространения радиоволн, в частности:
Сигнал, который одновременно подвержен как быстрым, так и медленным замираниям, описывается составным законом распределения вероятности. На практике составной закон распределения вероятности принято аппроксимировать логарифмически-нормальным законом распределения вероятности:
где:
Eg – действующее значение напряженности электрического поля сигнала в точке приема (случайная величина) в дБmV/м;
Ecp – среднее значение напряженности электрического поля сигнала в точке приема в дБmV/м;
sS – – среднее стандартное отклонение (дисперсия) в дБ, определяется как:
здесь:
sрэл – стандартное отклонение, обусловленное быстрыми замираниями, при расчетах принимается равным 6, 9 дБ;
sлн – стандартное отклонение, обусловленное медленными замираниями, при расчетах принимается равным 5, 12 дБ.
Под интерференционными помехами подразумеваются помехи, создаваемые одновременно излучающимися устройствами, см. рис.7.3.
Рисунок 7.3. Интерференционные помехи в беспроводных сетях, ТДi– точки доступа; у0– рабочее (рассматриваемое в данный момент) излучающее устройство; уi – другие излучающие устройства, находящиеся в зонах обслуживания ТД.
При передаче данных уровень сигнала, создаваемый всеми излучающими устройствами, находящимися в зоне обслуживания своей домашней ТД (на рис.1.10 это ТД2), на входе приемника ТД может быть определен как:
где:
n – число одновременно работающих устройств в зоне обслуживания домашней ТД;
pyi – мощность на приеме в ТД от i-го устройства;
W – ширина полосы канала связи.
Соответственно, интерференционные помехи, создаваемые излучающими устройствами в зоне обслуживания домашней ТД несложно вычислить как:
В беспроводных сетях, использующих CDMA, в качестве метода множественного доступа, обязательно производится регулировка мощности излучения всех устройств, находящихся в зоне обслуживания ТД таким образом, чтобы мощность на приеме в ТД от любого устройства были одинаковы:
Тогда выражение может быть записано как:
Исследования показали, что помехи, создаваемые излучающими устройствами, находящимися в соседних, относительно домашней, зонах обслуживания ТД, составляют порядка 55% от интерференционных шумов устройств в домашней ТД