Kamil Bechta Leszek Kachel Jan M. Kelner Cezary Ziólkowski Wojskowa Akademia Techniczna im. Jaroslawa Dąbrowskiego Wydzial Elektroniki – Instytut Telekomunikacji 00-908 Warszawa 49, ul. gen. Sylwestra Kaliskiego 2 cezary.ziolkowski@wel.wat.edu.pl Kraków, 16-18 czerwca 2010 r.. EMPIRYCZNE BADANIA SKUTKÓW ZJAWISKA DYSPERSJI W BEZPRZEWODOWYCH TORACH TRANSMISYJNYCH Streszczenie: Wielodrogowość propagacji fal radiowych skutkuje występowaniem zjawiska dyspersji znieksztalcają- cym strukturę czasowo-częstotliwościową odbieranych sygnalów. Referat poświęcony jest problematyce oceny stopnia dyspersji kanalów radiowych poprzez wykorzysta- nie empirycznych metod badawczych. Przedstawiono kryte- ria klasyfikacji oraz zaprezentowano metodykę wyznacza- nia podstawowej miary charakteryzującej stopień dyspersji kanalowej, jaką jest wartość skuteczna rozmycia opóźnienia (rms delay spread). Zaprezentowano strukturę stanowiska badawczego i wyniki uzyskane na drodze praktycznej reali- zacji pomiarów w wybranym środowisku propagacji fal radiowych. 1. WSTĘP Zjawisko wielodrogowości propagacji fal występu- jące w torach radiowych eksploatowanych szczególnie w obszarach zurbanizowanych jest jedną z zasadniczych przyczyn ograniczających możliwości transmisyjne sy- gnalów. Skutki, jakie powstają w odbieranym sygnale to przede wszystkim zaniki MF (Multipath Fading) i zakló- cenia międzysymbolowe ISI (Intersymbol Interference). Ich występowanie przejawia się ograniczeniem prze- plywności C kanalu radiowego wyrażone relacją ( ) 1 2 C bit s π < ∆ ([1]) gdzie ∆ to wartość skuteczna rozmycia opóźnienia (rms daley spread) docierających do odbiornika sygnalów. Oznacza to, że ograniczenia transmisyjne wnoszone przez kanal są ściśle związane z intensywnością występowania zjawiska wielodrogowości w ośrodku propagacji fal stanowiących tor transmisyjny. Dlatego też, jednym z ważniejszych kierunków prowa- dzonych prac badawczych w dziedzinie sieci bezprzewo- dowych jest minimalizacja wplywu bariery opisanej powyższą nierównością, ograniczającej przeplywność kanalu radiowego. Charakterystyką opisującą dyspersyjne wlaściwości kanalu wynikające z wielodrogowości propagacji jest przebieg odpowiedzi impulsowej IR (Impulse Response) ( ) t h ˆ [5]. W tym przypadku uogólniona, analityczna po- stać wyrażenia opisującego odpowiedź impulsową kana- lu jest następująca (np. [2]): () ( ) ∑ = − = N n n j n t e t h n 1 ˆ τ δ β θ (1) gdzie n β - wartość skuteczna sygnalu pochodzącego od n-tego promienia fali, n θ - faza sygnalu pochodzącego od n-tego promienia fali, n τ - wartość opóźnienia dotarcia do odbiornika n-tego promienia fali, N- liczba promieni odwzorowujących propagację fali. Jak widać każdy ze skladników powyższego wyrażenia sklada się z trzech czynników. Pierwsze dwa reprezentują zjawisko zaników odbieranego sygnalu, trzeci zaś związany jest z wystę- powaniem zaklóceń międzysymbolowych [2,3,4]. Ozna- cza to, że wyznaczane na jej podstawie parametry cha- rakteryzujące wlaściwości transmisyjne kanalu uwzględ- niają jednoczesne występowanie obu tych zjawisk, które w istotnym zakresie wplywają na jakość transmisji sy- gnalów. 2. METODYKA OCENY STOPNIA DYSPERSJI KANALU Parametrem opisującym wlaściwości odpowiedzi impulsowej IR kanalu i jednocześnie charakteryzującym intensywność występowania zjawiska wielodrogowości w danym ośrodku propagacji, jest wartość skuteczna rozmycia opóźnienia. Zatem ocena stopnia dyspersji kanalu radiowego związana jest ściśle z problematyką wyznaczania wartości rozmycia opóźnienia ∆ . Dla sy- gnalu reprezentowanego przez wartości chwilowe w n dyskretnych momentach czasu, zależność definiująca ten parametr ma postać następującą [6]: ( ) ( ) 2 1 1 2 1 1         − = ∆ ∑ ∑ = = n i i i T n i i i T P P P P τ τ τ τ (2) gdzie ( ) ∑ = = n i i T P P 1 τ . Powyższy parametr przyjmuje wartości charaktery- styczne dla określonego typu środowiska. Jednocześnie stanowi on miarę odwzorowującą stopień jego dyspersji. Typowe dla charakterystycznych środowisk wartości ∆ przedstawiono w tabeli 1 [1]. Tab. 1. Wartości skuteczne rozmycia opóźnienia dla typowych środowisk Typ środowiska Wartość skuteczna rozmycia opóźnienia ∆ [µ ∆ [µ ∆ [µ ∆ [µs] wiejskie 0.1 miejskie 1.1 wielkomiejskie 2.4 górskie 5.0 Jak wynika z powyższej zależności, podstawę wy- znaczenia rozmycia opóźnienia stanowi profil rozmycia PRZEGLĄD TELEKOMUNIKACYJNY - ROCZNIK LXXXIII - i WIADOMOŚCI TELEKOMUNIKACYJNE - ROCZNIK LXXIX - nr 6/2010 520