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无线通讯中的多径传播问题

来源:控制工程网2015.05.27阅读 9950

  多径传播(multipath)是一种特殊的射频(RF)传播形式:射频信号在发送器接收器之间通过多个路径传输、在不同的时间到达接收器。一旦出现多径传播的情况,信号会以不同的形式叠加www.cechina.cn,可能造成信号增益、衰减或者消失(归零)。
  尽管不是Wi-Fi独有的,接收到相同信号的多种形式,却是无线局域网络(WLAN)特别需要注意的问题。一旦传输信号被反射、散射或者在发送器和接收器之间出现直线折回,就出现了多径传播的现象。信号会按照不同的路径到达接收器,因为路径长短的不同它们到达的时间间隔也不尽相同。这就造成了信号之间的干扰,并可能会损坏数据。
  多路径不仅仅是反射造成的。根据物体表面特性不同而发生的折射、衍射和散射也会造成类似的现象。在外界环境中,信号会碰到墙壁、车辆、飞机,甚至地球也会在信号从发送器到接收器的传送期间对其产生影响。在室内,类似储藏柜和写字台这样的金属表面也会对信号造成破坏。甚至就是办公室隔间都会对信号有衍射和吸收作用,改变其路径,造成延迟。


多径传播是指射频信号在发送器和接收器之间通过多个路径传输、在不同的时间到达接收器的现象。

  多径传播的4种信号问题
  在信号接收之间的时间间隔被称为传播延迟。尽管这些通常都是纳秒级别,但是已经足够引起问题。下面列出了4种由多路径引发的情况:
  1.增强,即信号强度增加。它出现在多个接收到的信号都集中在相角0到120度之间控制工程网版权所有,并且形成多路径的时候。两个叠加信号的附加影响并不会让信号强于传输信号,这是因为有空位路径损失的存在,。信号会在接收基础上增强,在发送器和接收器之间直线传播,不存在多路径的影响。
  2.减弱,是增强的反效果。如果接收信号的相角是在121度到179度之间www.cechina.cn,信号的叠加就会减小信号幅度、降低信号强度。这也被成为破坏性多路径。
  3.归零,是指信号到达的相角与主要信号之间超过了180度,导致信号部分或者全部消失。这也是破坏性的。
  4.数据损坏,是发生在信号延迟不同的情况下。延迟的差异会造成解调的问题和数位重叠,引起被称为码间干扰或者ISI的现象。这是最为常见的破坏性多路径。如果两个信号到达的时间只有些许差异,就可能会发生ISI,导致一个信号“混入”另一个信号。ISI还可能是由阻抗失配导致CONTROL ENGINEERING China版权所有,反射信号在与原始信号混合的时候会导致出现扭曲。
  一直到IEEE 802.11n发布,Wi-Fi传播中的多路径干扰问题才被提及。802.11a/b/g系统克服这类多路径负面影响的一种方法,就是天线的多样化。系统使用两台天线和一台无线电发送器,以确定最佳信号;每一个信号都经过检测,保证具有更佳的质量。802.11n AP使用的是切换多样化方法,在多台天线上接收,然后选取最佳信号忽略其他,这也称为接收多样化。因为发送器无法知晓是何种天线需要最佳信号,信号一般会从接收到最佳信号的天线发出,这被称为发送多样化。
  IEEE 802.11n AP恰恰是利用了多路径传播数据。多入多出(MIMO)技术是在链路的发送端和接收端都采用多副天线控制工程网版权所有,将多径传播变为有利因素,从而在不增加信道带宽的情况下,成倍地提高通信系统的容量和频谱利用率。MIMO方法提升了WLAN的系统可靠性、应用范围和速度。(作者:Daniel E. Capano)

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