Canal de Propagación - fing.edu.uy
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Canal de Propagación
• Entorno urbano densamente poblado• Propagación sin línea de vista (NLOS)• Pequeños desplazamientos causan severas
fluctuaciones del canal (2-6 Ghz)
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Selectividad en frecuencia• Propagación por múltiples caminos• Cada uno modelado como un desvanecimiento de Rayleigh
independiente de los demás (WSSUS)
Efecto no relacionado con movilidad
• Scattering de la señal
• Delay spread (memoria)causa ISI
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Selectividad en frecuencia (2)• Respuesta al impulso del canal distribuida en el tiempo
• Respuesta selectiva en frecuencia
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Selectividad temporal
• Variación en el tiempo dependiente de la velocidad• Desvanecimientos pronunciados
• Debido a movilidad de MS y entorno• Efecto Doppler (movilidad)• Slow Shadowing (obstáculos)
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Selectividad en frecuencia y Selectividad en tiempo
Selectividad temporal Selectividad en frecuencia
Distinta respuesta paracada portadora
Interpretaciónespectral
Interpretacióntemporal
Efecto DopplerICI
Delay spreadISI
Variaciones del canalFading rápidoShadowing
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Tipos de Atenuación (Canal)• Atenuación plana:
– El canal es un coeficiente aleatorio que se multiplica alsímbolo:
.– h se puede modelar como Ricean (LOS) o Rayleigh (NLOS).
• Atenuación de multicamino:– Se reciben varias copias retardadas de la señal, multiplicada
cada una por un coeficiente aleatorio diferente.• h(l) es el perfil de retardo.• Los trayectos son estadísticamente independientes.
– El multicamino crea selectividad en frecuencia:• H(f) sólo será una constante si h(l) es una delta
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UDELAR30/08/2007
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Tipos de Atenuación (Canal)• Doppler:
– El coeficiente del canal depende deltiempo,
– h = h(n);• La dependencia de h(n) se puede modelar según [Jakes].• Se pierde la independencia estadística.• Aparece correlación entre cada h(n) y h(n+k).
• Canales doblemente selectivos(SUI):– Se reciben varias copias (retardos)
dependientes en el tiempo, h = h(n;l)
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Parámetros de SUI-6 (Canal)
UDELAR30/08/2007 9
Hz0,50,30,4Doppl
erdB-26-160Powerμs20140Delay
Units
Tap3
Tap2
Tap1
SUI-6 Channel
Señal directa
Señal reflejada
Señaldifractada
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Canal de Doble Selectividad
Extremadamente Hostil
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Ensayos con canal Rayleigh (3)
Pre-ecualización resuelve la pérdida de ortogonalidad de las señales parafrecuencias de Doppler menores a 10 Hz
• Eficiencia de los compensadores de canal
Símbolos QAM en recepción, con fD=0.5Hz
SNR = 7dB Sin Ruido Blanco
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Ensayos con canal Rayleigh (2)• Efecto de los compensadores de canal
Sin Pre-ecualización de canal Con Pre-ecualización de canal
Símbolos QAM en recepción, con fD=5Hz, SNR=20dB
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Modelo del sistema
UDELAR30/08/2007
Parámetros del simulador
Parámetro ValorIntervalo de guarda 16 μs
Frecuencia portadora 3,5 GhzDuración de símbolo útil 128 μsDuración total desímbolo
144 μsEspaciado desubportadoras
7,8125 kHzNúmero desubportadoras
512Ancho de banda 3,5 Mhz, (Fs=4
MHz)Párametros de RF
Modulación 64-QAM 3/4. Duración de cada símbolo OFDM+CP: 144 µs. Duración de cada slot (3 símbolos OFDM): 432µs. Subcanales por slot: 17. Retardo del receptor: 100 muestras (11,8 μs). Transferencia bruta del sistema: 4,5 Mbps Transferencia neta del sistema: 3,4 Mbps Transferencia máxima del sistema: 11,3 Mbps
3,4e6 x(4/3)x(5/2)=11,3 Mbps. Considerando CP 11,3x(9/8)=12,7 Mbps (en el aire)
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Multipath Propagation
• Reflection - occurs when signal encounters a surfacethat is large relative to the wavelength of the signal
• Diffraction - occurs at the edge of an impenetrablebody that is large compared to wavelength of radiowave
• Scattering – occurs when incoming signal hits anobject whose size in the order of the wavelength ofthe signal or less
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Signal propagation• Propagation in free space always like light (straight line)• Receiving power proportional to 1/d²
(d = distance between sender and receiver)• Receiving power additionally influenced by• fading (frequency dependent)• shadowing• reflection at large obstacles• scattering at small obstacles• diffraction at edges
reflection scattering diffractionshadowing
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Multipath Propagation
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• Signal can take many different paths between sender and receiver due toreflection, scattering, diffraction
• Time dispersion: signal is dispersed over time• interference with “neighbor” symbols, Inter Symbol Interference
(ISI)• The signal reaches a receiver directly and phase shifted• distorted signal depending on the phases of the different parts
Multipath propagation
signal at sendersignal at receiver
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The Effects of Multipath Propagation
• Multiple copies of a signal may arrive atdifferent phases– If phases add destructively, the signal level relative
to noise declines, making detection more difficult• Intersymbol interference (ISI)
– One or more delayed copies of a pulse may arriveat the same time as the primary pulse for asubsequent bit
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2 pulsos en un canal con multicaminos
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Tipos de Fading
• Fast fading• Slow fading• Flat fading• Selective fading• Rayleigh fading• Rician fading
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Fading urbano
T
Si g
nals
tren
gth
(dB
)
Time
Long term fading
Short term fading
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Fading en distancia
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Distribuciones Comunes
• Rayleigh– Modela un fading de señal plano– Usado para componentes individuales de
multitrayecto• Ricean
– Usado cuando hay una señal dominante(LOS) + ecos débiles
– parametro K (dB) define fuerza de lacomponente dominante; si K=-, equivalentea Rayleigh
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Bit Error Rate Teórico para Varias Condiciones de Fading
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Mecanismos de Compensación deErrores
• Forward error correction
• Ecualizacion Adaptiva
• Diversidad
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Forward Error Correction
• El transmisor agrega información (codigo) paracorrección de errores a los datos.– Codigo es funciónde los bits de datos
• El Receptor calcula el código de corrección desde losbits de datos– Si el código calculado coincide con el código recibido, no
occurrió error– Si no coinciden, el receptor intenta determinar que bits
están errados y los corrige
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Ecualización Adaptiva
• Puede ser aplicada a transmisiones analogicas odigitales– voz o video analogico– Datos Digitales, voice or video digitalizadas (PCM, VOIP)
• Usada para disminuir interferencia intersimbol o• Implica volver a concentrar la energia de simpbolo en
el intervalo de tiempo original• Tecnicas
– Circuitos analogicos concentrados– Algoritmos de procesamiento digital de la señal
sofisticados
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Equalizador Lineal
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Técnicas de Diversidad
La diversidad esta basada en el hecho de que canalesindividuales presentan eventos de fading en formaindependiente
• Diversidad de espacio – técnicas tomando en cuentael canal de propagación
• Diversidad de Frecuencia – técnicas donde la señalva por mas de una frecuencia o en mas ancho debanda.
• Diversidad en el tiempo – técnicas donde la mismaseñal se mandan en tiempos diferentes.
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Antenas: diversidad• Grupo de 2 o mas antenas
– Batería de antenas multielemento• Diversidad de Antenas
– Diversidad conmutada, diversidad seleccionada• receptor elige la antena con mayor nivel
– diversidad combinada• Combina la salida de potencia para tener una ganancia• Es necesario que sea en fase para no tener cancelación
+
/4/2/4
ground plane
/2/2
+
/2
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Diversidad
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