2.3. Модели канала когнитивной беспроводной сети и типы модуляции

Канал в системе беспроводной связи характеризуется доплеровским распространением и многолучевым замиранием в результате случайных флуктуаций в радиоканалах. Это приводит к быстрым изменениям в мощности сигнала на малое расстояние или интервал времени, случайных частотах модуляции из-за разных доплеровских сдвигов на многолучевое распространение сигналов, и времени диспергирования, вызванном задержками многолучевого распространения. Таким образом, производительность системы во многом зависит от беспроводного канала, который динамически изменяется в зависимости от времени. Адаптивная модуляция - это техника, которая использует способы повышения спектральной эффективности и быстрые изменения в беспроводных каналах, чтобы максимизировать пропускную способность данных в области энергетики. В адаптивной модуляции многие параметры могут быть скорректированы в соответствии с изменениями канала, такими как передача мощности, уровень модуляции, скорость символа, скорость кодирования.

2.3.1. Эффект Доплера

Из-за относительного движения между двумя радиостанциями, каждое многолучевое распространение волны происходит со сдвигом частоты. Сдвиг частоты принимаемого сигнала из-за движения называется доплеровским сдвигом, а само явление называют эффектом Доплера. Доплеровский сдвиг прямо пропорционален скорости и направлению движения радио относительно направления прихода многолучевого сигнала. Это изменение частоты волны движется по отношению к источнику волн и вызывает замирание в мобильных системах беспроводной связи.

Рис.2.9. Иллюстрация эффекта Доплера

На рис.2.9. пользователь в точке X двигается в направлении точки Y со скоростью V. Так как источник находится на значительном расстоянии от наблюдателя, предполагается, что угол прихода принимаемого сигнала во всех точках во время передачи является постоянным. Разница в расстоянии передаваемых сигналов, которые должны пройти между приемником в точках X и Y, задается следующим образом:

(2.1)

Полученное изменение фазы между точками X и Y может быть выражено так:

= (2.2)

В формуле (2) λ является длиной волны в метрах. Очевидно, что изменение частоты или

Доплеровский сдвиг задается fd (в Гц):

(2.3)

Как видно из (3), если наблюдатель движется в направлении прибытия волны, доплеровский сдвиг положителен, а если наблюдатель движется от направления прихода волны - отрицателен.

Уравнение (3) также позволяет сделать вывод, что максимальный доплеровский сдвиг происходит, когда θ =0, и дается .

2.3.2. Многолучевое распространение

В дополнение к доплеровскому сдвигу, когда сигнал передается, он проходит по мульти-дорожкам в канал. Наличие отражающих объектов и рассеивателей в канале создает постоянно изменяющееся окружение, что рассеивает энергию сигнала по амплитуде, фазе и времени. Это приводит к нескольким версиям передаваемого сигнала, которые достигают приемника смещенными по отношению друг к другу во времени и пространственной ориентации. Случайные фазы и амплитуды различных компонентов многолучевого распространения являются причинами колебаний в мощностях сигнала, вызывая его замирание и искажение. Эти компоненты многолучевого распространения также имеют свои собственные доплеровские сдвиги и фазы смещения из-за различных углов и времени прибытия задержек. Сочетание этих путей будет конструктивным или деструктивным из-за разных фаз, в результате чего изменяется мощность сигнала. Многопутности часто увеличивают время, необходимое для низкочастотной части сигнала, чтобы достичь приемника, который может вызвать размытие сигнала из-за межсимвольных помех. Многолучевое распространение вдоль со скоростью мобильного пользователя, скорость окружающих объектов и полоса пропускания передачи сигнала являются одними из нескольких физических факторов, влияющих на мелкомасштабные замирания в беспроводной связи.