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详谈数据通信的传输损耗分类和原理

2020年07月23日 10:49 次阅读

数据通信知识每天都在被使用,每一次发送微信、每一次浏览网页,我们都在不知不觉中使用数据通信。对于数据通信,小编在往期文章中有所介绍,如数据通信的拥塞控制。为增进大家对数据通信的认识,本文将对数据通信的传输损耗加以介绍。如果你对本文内容具有兴趣,不妨继续往下阅读哦。

损耗是指在传输过程中因传输介质等因素引起的能力损失。

无线信道空间传输损耗

超高频和微波波段信号的空间传播,会对信号带来多种传输损伤、很大衰减和多径衰落。

1.直线传播损伤

● 衰减和失真;

● 自由空间损耗;

● 噪声;

● 大气吸收;

● 多径和折射。

2.衰减因素

双绞线、电缆光纤、波导等传输媒体,都是导向媒体,而在自由空间长距离的电磁波传播,属于非导向媒体传输;因此衰减是较为复杂的距离函数,并在地球周围受到充满大气层的影响。传播衰减主要影响因素是:传播频段f,传播距离L,电磁波速率C(近于光速)。

自由空间传播损耗

1. 微波段信号远程传播如卫星到地面约36000km。信号波束随传播距离而发散。上行链路的发射信号功率,由大功率速调管可达上千瓦,而卫星转发器只能靠太阳能供电,由于卫星表面积受限,因此下行链路发射功率很难达到上百瓦。因此地球站接收信号功率不过微瓦级,并且还包含了收、发天线增益几十个dB的补偿效果。

2. 空间传播损耗(dB)

详谈数据通信的传输损耗分类和原理

多径传播和多径衰落

1.多径传播

天线辐射的信号以三种方式传播:地波、天波和空间波(后者即称谓的直线波);

● 当电磁波遇有比其波长要大的障碍物时,则发生反射;

● 并在该物体边界进行衍射(绕射);

● 若障碍物尺寸不大于电磁波长,会发生散射,即散射成几路弱信号———多径衰落。

2.多径传播后果

● 多径到达的信号,由于相位不同,强弱相差很大,若无序混迭、相位抵消,就使接收信号难以检测与恢复质量良好的信息;

● 产生严重的码间干拢(ISI);

● 特别是在较高速度的移动台天线发出的信号,运动方向、障碍物环境较快变化,多径信号中主路径不稳定等因素导致的接收信号更难处理。

3.衰落类型

● 慢衰落(平坦衰落—flat fading);

● 快衰落(fast fading);

● 选择性衰落(Selective fading)。

4.衰落信道的3种类型

● 高斯信道———是最简单的信道模型,同时它更符合于通信恒参传输媒体。本书各种传输系统,均是基于高斯信道进行性能分析。

● 瑞利衰落信道———多径衰落导致多条均很弱的路径信号,而不存在一条主路径。

● 赖斯衰落信道———是较瑞利衰落利于处理的情况,它具有明显的主路径和多个较弱的间接路径。

5.多径衰落环境下的信号接收

● 选用适当的分集技术与合并处理

● 自适应均衡

● 前向纠错编码

● 高性能传输技术———如TCM,复合编码,OFDM

电波在自由空间传播的损耗公式为:

Lbs(dB) = 32.45 + 20lgf(MHz) + 20lgd(km)

式中,Lbs为自由空间的路径传播损耗,它与收发天线增益Gr、Gt无关,仅与传输路径有关。如果将其他参数保持不变,仅使工作频率f(或传输距离d)提高一倍,则其自由空间的路径损耗就增加6dB。

对于WLAN,工作在2.4GHz,在自由空间中传播损耗为(f = 2400MHz):

Lbs = 100 + 20lgd(km)

Lbs = 100 + 20lgd(km)

距离(m) 1 5 20 30 40 50 80 100

损耗(dB) 40 54 66 70 72 74 78 80

而实际中,电波还要受到诸如地面的吸收、反射、障碍物的阻挡等影响。在室内的障碍物通常为墙壁、隔断、地板等。障碍物对电波的阻挡效果与障碍物的结构有关,木质结构的损耗为5dB,钢筋混凝土结构的损耗为25dB。

以型号FH-AP2400的无线接入节点设备和FH-325的无线PCMCIA网卡为例,分析AP在室内覆盖范围的大小。

为分析简单起见,只考虑空间传播和障碍物(墙壁、隔断、地板)阻挡对电波的损耗。下表列出了电波通过不同的障碍物后FH-AP2400(ISP)的有效覆盖距离。

详谈数据通信的传输损耗分类和原理

上表的数据是根据AP工作在11Mbps时的灵敏度计算得到的。当AP工作在更低的速率(5.5/2/1Mbps)时,有效覆盖距离还可以更大。

以上便是此次小编带来的“数据通信”相关内容,通过本文,希望大家对数据通信的传输损耗具备一定的了解。如果你喜欢本文,不妨持续关注我们网站哦,小编将于后期带来更多精彩内容。最后,十分感谢大家的阅读,have a nice day!

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