The multipath propagation problem
Line-of- sight path
Non-line-of-sight path
example shows reflection
(the same applies for all other effects despite shadowing)
Bemerkung: Mehrwegeausbreitung kann aber auch von Vorteil sein.
LOS-Pfad blockiert Sender
Empfänger
Increase distance
Example: Two Ray Ground Model
Sender Receiver
-1 -0.5 0 0.5 1
0 1 2 3 4 5 6
-1 -0.5
0 0.5
1
0 1
2 3
4 5
6 -1
-0.5 0 0.5 1
0 1
2 3
4 5
6 -1 -0.5 0 0.5 1
0 1 2 3 4 5 6
-1 -0.5 0 0.5 1
0 1 2 3 4 5 6
-1 -0.5 0 0.5 1
0 1 2 3 4 5 6
Phase reversed
LOS signal Reflected signal Complete signal
An der Tafel notiert
Zusammengefasst: Log-Distance-Pfadverlustmodell
Hinzu kommt noch Abschattung und Atmosphärische Dämpfung
Ein durch theoretische Überlegungen (z.B. Two-Ray-Ground-Überlegung) und empirische Belege (siehe z.B. Diskussion in Rappaport) etabliertes Modell: Friis-Gleichung mit allgemeinem Pfadverlustexponenten
An der Tafel notiert
Bildquelle: http://141.84.50.121/iggf/Multimedia/Klimatologie/physik_arbeit.htm
Pfadverlustexponenten für verschiedene Radioumgebungen
Bildquelle: Theodore S. Rappaport, Wireless Communications, 2nd ed., Prentice Hall, 2002
Verallgemeinerung: Log-Normal-Shadowing
Das Log-Distance-Pfadverlustmodell stellt den mittleren Pfadverlust für eine gegebene Distanz d dar
Für zwei individuelle Knoten kann der konkrete Pfadverlust aufgrund unterschiedlicher Ausbreitungswege verschieden sein
Ein durch empirische Studien in der Literatur etabliertes Modell (vgl.
Rappaport): ...
An der Tafel notiert
Praktisches Vorgehen, zur Bestimmung von PL(d
0), n und
Wähle geeignetes d0
im Fernfeld
üblicher Sender- Empängerabstand üblicherweise ¸ d0 Bestimme PL(d0)
z.B. theoretisch nach Friis- Gleichung oder
Empirisch durch mittel über viele unabhängige
Messungen bei Abstand d0 Bestimme unabhängige empirische
Messdaten für wachsende Distanz
Bestimme für empirische
Messdaten das beste n und (z.B. Lineare-
Regressionsmethode; d.h.
mittlere quadratische
Abweichung von Messdaten und Modelldaten sind minimal)
Bildquelle: Theodore S. Rappaport, Wireless Communications, 2nd ed., Prentice Hall, 2002
Ein vereinfachtes Beispiel (vgl. Rappaport S. 143)
Distanz zum Sender Empfangene Leistung 100 m (Referenzdistanz) 0 dBm
200 m -20 dBm
1000 m -35 dBm
3000 m -70 dBm
Typical parameters for lognormal shadowing model
Lognormal shadowing model is characterized by
, 2, PL(1m) (path loss at reference distance d0)
Quelle: Mobile Communications - Ch. 2 - Wireless Transmission, Prof. Dr. Holger Karl
Randbemerkung: Ray-Tracing als Alternative zur Modellierung
von Signalausbreitung
Zwischenbilanz
Bisher haben wir nur das Problem der Dämpfung und der sich überlagernden Wellen betrachtet
Mehrwegeausbreitung führt auch noch zu einem weiteren Problem
Intersymbol-Interferenz (ISI): Interferenz mit Nachbar-Symbolen
signal at sender
signal at receiver LOS pulses multipath
pulses
Bildquelle: Jochen Schiller, „Mobilkommunikation“, 2te überarbeitete Auflage, 2003
Zwischenbilanz
Ein weiterer Fakt, der die drahtlose Kommunikation verkompliziert:
Signale bestehen häufig aus vielen Sinusoiden unterschiedlicher Frequenz (siehe noch zu behandelndes Thema Modulation)
Die behandelten Effekte sind in der Regel auch noch Frequenzselektiv Das bedeutet: die Effekte wirken sich unterschiedlich stark auf das
Frequenzspektrum des Signals aus; was das Signal noch zusätzlich verzerrt
