1. 1. Propagación por trayectos múltiples
1.1. La señal puede ser reflejada por tal obstáculos para que se puedan recibir múltiples copias de la señal con diferentes retrasos.
1.1.1. Reflexión
1.1.1.1. Ocurre cuando una señal electromagnética encuentra una superficie que es grande en relación con la longitud de onda de la señal. Por ejemplo, suponga una onda reflejada en el suelo cerca del se recibe la unidad móvil.
1.1.2. La onda reflejada en el suelo y la onda de línea de visión (LOS)
1.1.2.1. Puede tender a cancelarse, lo que resulta en una alta pérdida de señal. Además, porque la antena móvil es más bajo que la mayoría de las estructuras hechas por el hombre en el área, se produce interferencia por trayectos múltiples.
1.1.3. La difracción
1.1.3.1. Ocurre en el borde de un cuerpo impenetrable que es grande en comparación a la longitud de onda de la onda de radio. Cuando una onda de radio encuentra tal ventaja, las ondas se propagan en diferentes direcciones con el borde como fuente. Por lo tanto, las señales pueden ser recibido incluso cuando no hay LOS sin obstrucción del transmisor.
2. 2. Los efectos de la propagación por trayectos múltiples
2.1. La potencia de la señal resultante puede ser más fuerte, pero también puede ser menor en un factor de 100 o 1000 (20 o 30 dB). El nivel de señal en relación con el ruido disminuye, lo que dificulta la detección de la señal en el receptor.
2.1.1. Un segundo fenómeno, de particular importancia para la transmisión digital, es interferencia entre símbolos (ISI). Considere que estamos enviando un pulso estrecho a una frecuencia dada a través de un enlace entre una antena fija y una unidad móvil
3. 3. Tipos de desvanecimiento
3.1. Los efectos de desvanecimiento en un entorno móvil se pueden clasificar como ya sea a pequeña o gran escala. A medida que la unidad móvil se mueve por una calle en un entorno urbano, ya que el usuario móvil cubre distancias bien en exceso de una longitud de onda, el entorno urbano cambia a medida que el usuario pasa los edificios de diferentes alturas, lotes baldíos, intersecciones, etc. Sobre estos largos dis-tances, hay un cambio en la potencia promedio recibida.
3.1.1. Hay dos tipos distintos de efectos de desvanecimiento a pequeña escala.
3.1.1.1. • La difusión Doppler hace que el rendimiento de la señal cambie con el tiempo debido a movimiento de móviles y obstáculos.
3.1.1.2. • El desvanecimiento por trayectos múltiples hace que la señal varíe con la ubicación debido a la combinación ración de llegadas de señal de múltiples rutas retrasadas
4. 4. El canal de desvanecimiento
4.1. Los esfuerzos para compensar los errores y las distorsiones introducidas por la trayectoria múltiple el desvanecimiento se divide en cuatro categorías generales: corrección de errores hacia adelante, ecualización adaptativa y codificación, y técnicas de diversidad con entrada múltiple salida múltiple (MIMO). En el entorno inalámbrico móvil típico, las técnicas de las tres categorías se combinan para combatir las tasas de error encontradas.
5. 5. Corrección de error hacia adelante
5.1. La corrección de errores hacia adelante es aplicable en aplicaciones de transmisión digital: aquellas en que la señal transmitida transporta datos digitales o datos digitalizados de voz o video. El término adelante se refiere a los procedimientos mediante los cuales un receptor, utilizando solo información contenido en la transmisión digital entrante, corrige errores de bit en los datos. Esta en contraste con la corrección de errores hacia atrás, en la cual el receptor simplemente detecta presencia de errores y luego envía una solicitud al transmisor para retransmitir los datos por error.
5.1.1. La corrección de errores hacia adelante se logra de la siguiente manera:
5.1.1.1. 1. Usando un algoritmo de codificación, el transmisor agrega un número adicional de redun- bits dant a cada bloque de datos transmitido. Estos bits forman una corrección de errores código y se calculan en función de los bits de datos.
5.1.1.2. 2. Para cada bloque entrante de bits (datos más código de corrección de errores), el receptor calcula un nuevo código de corrección de errores a partir de los bits de datos entrantes. Si el código calculado coincide con el código entrante, luego el receptor supone que no se ha producido un error en este bloque de bits.
5.1.1.3. 3. Si los códigos entrantes y calculados no coinciden, entonces uno o más bits son En error. Si el número de errores de bit está por debajo de un umbral que depende de longitud del código y la naturaleza del algoritmo, es posible para el receptor para determinar las posiciones de bits en error y corregir todos los errores.
6. 6. Ecualización adaptativa
6.1. La ecualización adaptativa se puede aplicar a transmisiones que transportan información analógica. (por ejemplo, voz o video analógico) o información digital (por ejemplo, datos digitales, voz digitalizada o video) y se utiliza para combatir la interferencia entre símbolos. El proceso de ecualización la acción implica algún método para reunir la energía del símbolo disperso de nuevo,en su intervalo de tiempo original.
7. 7. Modulación adaptativa y codificación
7.1. Dado que las características de un canal inalámbrico pueden cambiar cientos de veces por segundo y debido al desvanecimiento (p. ej., 200 veces / s durante un tiempo de coherencia de 5 ms), sistemas modernos utilice la modulación y codificación adaptativas (AMC) para ajustar sus esquemas con la misma rapidez. En esencia, crean señales que envían tanta información como sea posible para una intensidad de señal recibida y ruido, entonces ellos detectar y corregir los errores para adaptar 100 veces por segundo, se deben tener dos funciones estar presente en los protocolos para un sistema.
7.1.1. 1. Mecanismos para medir la calidad del canal inalámbrico. Estos podrían incluye monitorear las tasas de pérdida de paquetes o enviar señales piloto especiales expresamente para fines de medición.
7.1.2. 2. Mecanismos de mensajería para comunicar los indicadores de calidad de señal entre transmisores y receptores, y también para comunicar la nueva modulación y formatos de codificación
8. 8. Técnicas de diversidad y MIMO
8.1. La diversidad se basa en el hecho de que los canales individuales experimentan un desvanecimiento independiente eventos. Por ejemplo, múltiples antenas que están espaciadas lo suficientemente separadas tendrán desvanecimiento independiente Por lo tanto, podemos compensar los efectos de error proporcionando múltiples canales lógicos en cierto sentido entre transmisor y receptor y enviar parte de la señal sobre cada canal. Esta técnica no elimina errores.
8.2. Las otras técnicas (ecualización, corrección de errores hacia adelante) puede hacer frente a la tasa de error reducida. Algunas técnicas de diversidad involucran la ruta de transmisión física y son referido como diversidad espacial. Por ejemplo, múltiples antenas cercanas, si están espaciadas lejos suficientemente separados, se pueden usar para recibir el mensaje con las señales combinadas en algunos moda para reconstruir la señal transmitida más probable. Otro ejemplo es el uso de antenas direccionales múltiples colocadas, cada una orientada a una recepción diferente ángulo con las señales entrantes nuevamente combinadas para reconstituir la señal transmitida.
8.3. Con la diversidad de frecuencia, la señal se extiende sobre una banda de frecuencia más grande. ancho o transportado en múltiples portadoras de frecuencia. Los ejemplos más importantes de este enfoque son la multiplexación por división de frecuencia ortogonal (OFDM) y la propagación espectro.
8.4. Las técnicas de diversidad de tiempo tienen como objetivo difundir los datos a lo largo del tiempo para que un ruido la explosión afecta a menos bits. Esto se puede lograr con el entrelazado o a través de un Rastrillo receptor. Cuando se reciben estas señales múltiples, hay dos formas básicas en que pueden ser usado:
8.4.1. 1. Diversidad de selección: elija una señal que sea aceptable o la mejor.
8.4.2. 2. Combinación de diversidad: combina la mejor señal con las otras señales. Ajustar la ganancia y la fase, por lo que se suman para mejorar la señal de salida general.
9. 9. Antenas de entrada múltiple y salida múltiple (MIMO)
9.1. Antenas Si un transmisor y un receptor implementan un sistema con múltiples antenas, esto se denomina entrada múltiple sistema de salida múltiple (MIMO).
9.1.1. 1. Diversidad: la diversidad se puede lograr para tener múltiples señales recibidas a través de múltiples antenas de transmisión y / o recepción.
9.1.2. 2. Formación de haces: se pueden configurar múltiples antenas para crear direcciones patrones de antena para enfocar y aumentar la energía a los destinatarios previstos.
9.1.3. 3. MIMO multiusuario (MU-MIMO): con suficientes antenas MIMO, direccionales Se pueden establecer haces de antena para múltiples usuarios simultáneamente.
9.1.4. 4. Transmisión multicapa: múltiples flujos de datos paralelos pueden fluir entre un par de antenas de transmisión y recepción.
10. 10. Principios MIMO
10.1. En un esquema MIMO, el transmisor y el receptor emplean Múltiples antenas. El flujo de datos de origen se divide en n flujos secundarios, uno para cada de las n antenas transmisoras. Las subtransmisiones individuales son la entrada a la transmisión antenas de mitón (entrada múltiple). En el extremo receptor, m antenas reciben la transmisión misiones desde las antenas fuente n a través de una combinación de transmisión de línea de visióny multirrutas .
10.1.1. Los sistemas MIMO se caracterizan por la cantidad de antenas en cada extremo de El canal inalámbrico. Por lo tanto, un sistema MIMO 8 * 4 tiene ocho antenas en un extremo de el canal y cuatro en el otro extremo. En configuraciones con una estación base, la primera número normalmente se refiere al número de antenas en la estación base.
10.1.1.1. Hay dos Tipos de esquemas de transmisión MIMO:
10.1.1.1.1. • Diversidad espacial
10.1.1.1.2. • Multiplexación espacial
11. 11. MIMO multiusuario
11.1. MIMO multiusuario (MU-MIMO) extiende el MIMO básicoconcepto a múltiples puntos finales, cada uno con múltiples antenas. La ventaja de MU-MIMO en comparación con MIMO de usuario único es que la capacidad disponible se puede compartir para satisfacer demandas que varían en el tiempo. Las técnicas MU-MIMO se utilizan tanto en Wi-Fi como en Redes celulares 4G.
11.1.1. Hay dos aplicaciones de MU-MIMO:
11.1.1.1. • Enlace ascendente: canal de acceso múltiple (MAC): múltiples usuarios finales transmiten simultáneamente de forma simultánea a una sola estación base.
11.1.1.2. • Enlace descendente: canal de transmisión (BC): la estación base transmite por separado flujos de datos a múltiples usuarios independientes.
11.1.1.2.1. MIMO-MAC se utiliza en el canal de enlace ascendente para proporcionar acceso múltiple a estaciones de abonado. En general, los sistemas MIMO-MAC superan el rendimiento de punto a punto MIMO, particularmente si el número de antenas del receptor es mayor que el número de antenas de transmisión en cada usuario. Una variedad de técnicas de detección multiusuario son Se utiliza para separar las señales transmitidas por los usuarios.
12. 12. OFDM y espectro extendido
12.1. .
12.2. Las comunicaciones tradicionales, cableadas o inalámbricas, simplemente modulan una señal de banda base hasta un canal de transmisión y frecuencia requeridos. Sin cambios al original se produce la señal Sin embargo, se han utilizado dos métodos para superar el canal inalámbrico impedimentos; Las señales se modifican significativamente para la transmisión.
12.2.1. • La multiplexación por división de frecuencia ortogonal (OFDM)
12.2.1.1. Divide una señal en muchos flujos de velocidad de bits más bajos que se transmiten a través de frecuencias espaciadas con precisión. Esto puede superar el desvanecimiento selectivo de frecuencia mediante el uso significativamente menor ancho de banda por transmisión con tiempos de bits más largos. Cada una de estas frecuencias puede luego se amplificará por separado.
12.2.1.2. • El espectro extendido hace que una señal use un ancho de banda 100 veces o más ancho, con menor densidad de energía en cada frecuencia. Esto puede superar la selección de frecuencia situaciones; incluso si algunas frecuencias son pobres, buen desempeño en su promedio general .
13. 13. Expansión de ancho de banda
13.1. Todos los mecanismos de corrección anteriores buscan aumentar el uso eficiente de la ancho de banda de un canal, comúnmente medido en una eficiencia de bps / Hz.
13.1.1. Según la teoría de Shannon, hay un límite para esta eficiencia para una determinada señal a ruido proporción.
13.1.1.1. • La agregación de operadores combina múltiples canales. Por ejemplo, 802.11n y 802.11ac combina los canales de 20 MHz de los estándares 802.11 anteriores en 40, Canales de 80 o 160 MHz.
13.1.1.1.1. • La reutilización de frecuencia permite reutilizar las mismas frecuencias portadoras cuando los dispositivos están lo suficientemente lejos como para que la relación señal-interferencia sea suficientemente bajo. Esto se ha proporcionado tradicionalmente rompiendo una cubierta celular. área de edad en celdas grandes, llamadas macro celdas, de varios kilómetros de diámetro.
13.1.1.2. Las celdas lo suficientemente lejos pueden reutilizar las frecuencias. Pero ahora las celdas pequeñas con se utilizan potencia y rango limitados para el mismo objeto de reutilización de frecuencia Tives. Las células pequeñas de interior comúnmente se llaman femtoceldas y las células exteriores son proporcionado por relés o picoceldas. Estos se discuten junto con LTE en el Capítulo 14. Este enfoque se llama densificación de red porque permite frecuencias para ser reutilizadas muchas veces.
13.1.1.2.1. • Las bandas de onda milimétrica (mmWave) son frecuencias más altas en los 30 a 300 Bandas de GHz que tienen más ancho de banda disponible en canales de ancho de banda más amplio. Recuerde que l = c / f, entonces 30 a 300 GHz tiene longitudes de onda de 10 a 1 mm.