Peatükk 3 Raadiolevi põhialused.pdf

2023 Raadiolevi põhialused 3. TEEMA Sisukord Eessõna ...........................................................................................................................................................4 Mis on raadiosageduslik signaal?.........................................................

2023 Raadiolevi põhialused 3. TEEMA Sisukord Eessõna ...........................................................................................................................................................4 Mis on raadiosageduslik signaal?....................................................................................................................4 JOONIS 3.1 Elektromagnetlainete spekter (https://opik.fyysika.ee/index.php/book/view/15#/section/4926) ........................................................................................................................................................................5 JOONIS 3.2 Siinuslaine ..................................................................................................................................5 Raadiosageduse karakteristikud ......................................................................................................................6 LAINEPIKKUS ..........................................................................................................................................6 JOONIS 3.3 Lainepikkus ........................................................................................................................6 JOONIS 3.4 750 KHz lainepikkus ja lainepikkus 252 GHz ...................................................................8 JOONIS 3.5 2,45 GHz lainepikkus ja lainepikkus 5,775 GHz ...............................................................9 OLULINE MEELES PIDADA .....................................................................................................................10 SAGEDUS .................................................................................................................................................... 11 JOONIS 3.7 Sagedus............................................................................................................................. 11 PÖÖRDVÕRDELINE SUHE ...................................................................................................................12 AMPLITUUD ...............................................................................................................................................12 FAAS.............................................................................................................................................................13 JOONIS 3.9 Faasiseosed .......................................................................................................................13 Raadiosagedusliku signaali levikäitumine ................................................................................................14 LAINE LEVIMINE ......................................................................................................................................14 NEELDUMINE ........................................................................................................................................15 KASUTAJATE TIHEDUSE MÕJU ..........................................................................................................16 PEEGELDUMINE ....................................................................................................................................16 JOONIS 3.11 Peegelduse analoogia......................................................................................................16 MILLINE ON PEEGELDUSE MÕJU?................................................................................................17 HAJUVUS ................................................................................................................................................17 MURDUMINE..........................................................................................................................................18 Kaugsidelinkide eripära ................................................................................................................................19 DIFRAKTSIOON .....................................................................................................................................19 JOONIS 3.14 Difraktsiooni analoogia ..................................................................................................20 KADU (SUMBUMINE) ...........................................................................................................................20 2 TABEL 3.1 Materjalide sumbumise võrdlus .........................................................................................21 VABA RUUMI KADU .................................................................................................................................22 TABEL 3.2 Vaba ruumi kaost tingitud sumbumine ..............................................................................23 MIKS ON VABA RUUMI KADU OLULINE?........................................................................................24 MITMEKIIRELINE LEVI ...........................................................................................................................24 Ülesvõimendamine (Upfade) ........................................................................................................................26 Mahasurumine (Downfade)...........................................................................................................................26 VÕIMENDUS...............................................................................................................................................27 JOONIS 3.16 RF-signaali mõõtmise vahendid .....................................................................................28 3 Eessõna Lisaks OSI mudeli ja sidevõrgu põhikontseptsioonide mõistmisele peate laiendama oma arusaamist paljudest teistest võrgutehnoloogiatest, et 802.11 traadita võrku õiges kujundada, juurutada ja hallata. Näiteks Etherne võrgu haldamisel peate tavaliselt mõistma TCP/IP-d, L2 kommuteerimist ja marsruu mist. Etherne võrgu haldamise oskused aitavad teid ka traadita kohtvõrgu (WLAN) administraatorina, kuna enamik 802.11 traadita võrke toimivad traadiga võrkude portaalidena. IEEE määratleb 802.11 side füüsilisel kihil ja andmelülikihi MAC-alamkihil. 802.11 tehnoloogia täielikuks mõistmiseks peab teil olema traadita ühenduse töötamise kontseptsioon arusaadav. Põhiliselt tuleb mõista, et traadita side tehnoloogia töötab OSI mudeli esimesel kihil; ja füüsilise kihi keskmes on raadiosageduslik (RF) side. Juhtmega LAN-is liigub signaal kindlalt juhtmeid pidi ja sellest tulenev käitumine on ootuspärane. WLAN-i puhul keh b aga vastupidine. Ehkki ka sel puhul keh vad füüsikaseadused, liiguvad RFsignaalid läbi raadioeetri mõnikord e earvamatul viisil. Kuna raadiosagedussignaale ei saa piiritleda Etherne juhtmete ulatusega, peaksite ala proovima e e kujutada WLAN-i kui "pidevalt muutuvat" võrku. Kas see tähendab, et WLAN-i saidiuuringu läbiviimiseks või WiFi-võrgu jälgimiseks peate olema Stanfordi ülikooli raadiosagedusinsener? Muidugi mi e. Kuid kui teil on hea arusaam selles peatükis määratletud raadiosageduslikest omadustest ja käitumisest, on teie oskused traadita võrgu administraatorina kõigist teistest paremal tasemel. Miks toimib traadita võrk inimesi täis auditooriumis teisi kui tühjas auditooriumis? Miks tundub 5 GHz raadiosaatja leviulatus olema lühem kui 2,4 GHz raadiosaatja puhul? Need on seda tüüpi küsimused, millele saab vastata niipea, kui on olemas mõningad põhiteadmised selle kohta, kuidas RF-signaalid töötavad ja toimivad. Selles peatükis määratleme kõigepealt, milleks RF-signaal vajalik on, ja seejärel arutame nii RF-i omadusi kui ka käitumist. Mis on raadiosageduslik signaal? Järgnevas anname lühiülevaate mõningatest olulisematest füüsika mõistete põhiteadmistest, kuna need on seotud raadiosagedusega (RF) ning on olulised isegi traadita võrkude alal töötava professionaali jaoks. 4 Elektromagne line (EM) spekter, mida tavaliselt nimetatakse lihtsalt raadiospektriks, on kõigi võimalike elektromagne liste kiirguste vahemik. See kiirgus eksisteerib isepaljunevate elektromagnetlainetena, mis võivad liikuda läbi aine või ruumi. Elektromagnetlainete näideteks on gammakiired, röntgenikiirgus, nähtav valgus ja raadiolained. Raadiolained on elektromagnetlained, mis esinevad elektromagne lise spektri raadiosageduslikus osas, nagu on kujutatud joonisel 3.1. JOONIS 3.1 Elektromagnetlainete (h ps://opik.fyysika.ee/index.php/book/view/15#/sec on/4926) spekter RF-signaal käivitub elektrilise vahelduvvoolu (AC) signaalina, mille algselt genereerib saatja. See vahelduvvoolu signaal saadetakse vaskjuhtme (tavaliselt koaksiaalkaabli) kaudu ja kiiratakse antennielemendist eetrisse elektromagnetlaine kujul. See elektromagne line laine on traadita sides kasutatavaks signaaliks. Elektronide voo muutused antennis (muutuv vool) tekitavad muutusi antenni ümbritsevates elektromagnetväljades. Vahelduvvool on elektrivool, mille suurus ja suund varieeruvad tsükliliselt, erinevalt alalisvoolust, mille suund on muutumatu. Vahelduvvoolusignaali kuju ja vorm — defineeritud kui lainekuju — on see, mida nimetatakse siinuslaineks, nagu on näidatud joonisel 3.2. Siinuslainete mustreid võib märgata ka valguses, akus kas ja ookeanis. Vahelduvvoolu pinge kõikumist nimetatakse tsükliks või võnkumiseks. JOONIS 3.2 Siinuslaine Elektromagne line RF-signaal kiirgub antennist eemale pideva mustrina, mille kuju on reguleeritud teatud omaduste, nagu lainepikkus, sagedus, amplituud ja faas, kaudu. Lisaks võivad 5 elektromagne lised signaalid liikuda läbi erinevate materjalide või liikuda vaakumis. Kui RF-signaal liigub läbi vaakumi, liigub see valguse kiirusega, mis on 299 792 458 meetrit sekundis. Elektromagne lised RF-signaalid liikumist ruumis saab kirjeldada mitmesuguste levikäitumiste või nende kombinatsioonide kaudu. Signaali sellist liikumist ruumis nimetatakse levimiseks. Selles peatükis käsitleme hiljem mõnda neist levimiskäitumistest - sealhulgas neeldumist, peegeldumist, hajumist, murdumist, difraktsiooni, hilistumist ja sumbumist. Raadiosageduse karakteris kud Igas RF-signaalis on järgmised füüsikaseadustega määratletud omadused: • Lainepikkus • Sagedus • Amplituud • Periood LAINEPIKKUS Nagu varem öeldud, on RF-signaali aluseks vahelduvvool (AC), mis muutub pidevalt posi ivse ja nega ivse pinge vahel. Selline vahelduvvoolu võnkumine või periood on määratletud kui lainefrondi (E-vektori väärtuse) muutus posi ivsest nega ivseks ja taas posi ivseks. Lainepikkus on lainemustriga kahe järjes kuse laineharja (posi ivse või nega ivse maksimumväärtuse) vaheline kaugus, nagu on kujutatud joonisel 3.3. Lihtsamalt öeldes on lainepikkus vahemaa, mille RF-signaali üks tsükkel tegelikult läbib. JOONIS 3.3 Lainepikkus Kuigi lainete füüsiline lainepikkus võib olla erinev, on lainetel sarnased suhtelised omadused ja neid mõõdetakse samamoodi. Iga lainet mõõdetakse pust puni ja mõlemal on kahe ppväärtuse vahel 6 miinimum. Suhtelist mõõtmist, mille puhul kasutatakse kraade, kasutatakse selle vahemiku erinevate punk de tähistamiseks ühikringil. Nagu näidatud joonisel 3.3, on kogu laine kaugus pust puni 360 kraadi. Miinimumväärtus on 180 kraadi juures. Esimene punkt, kus laine ületab horisontaalse joone, on 90 kraadi juures ja teine punkt, kus see ületab horisontaalse joone vastupidises suunas, on 270 kraadi. Kraadide ja ühikringi abil on lihtsam aru saada faasi mõistest, millest tuleb lähemalt ju u hiljem selles peatükis. Joonis 3.3.1. Laine faasi esitamine faasori abil ühikringil On väga oluline mõista, et lainepikkuse ja sageduse vahel on pöördvõrdeline seos. Selle pöördvõrdelise suhte kolm komponen on  sagedus (f, mõõdetuna hertsides või Hz),  lainepikkus (λ, mõõdetuna meetrites või m) ja  valguse kiirus (c, mis on konstantne väärtus 300 000 000 m/sek). Suhet illustreerivad järgmised võrdlusvalemid: λ = c/f ja f = c/ λ. Lihtsustatud selgitus on see, et mida suurem on RF-signaali sagedus, seda väiksem on selle signaali lainepikkus. Mida suurem on RF-signaali lainepikkus, seda madalam on selle signaali sagedus. AM-raadiojaamad töötavad palju madalamatel sagedustel kui WLAN 802.11 raadiod, samas kui satelliitraadio edastab palju kõrgemaid sagedusi kui WLAN-raadiod. Näiteks Atlantas asuv raadiojaam WSB-AM edastab saateid sagedusel 750 KHz ja selle lainepikkus on 400 meetrit. See on üsna pikk vahemaa, et läbida üks RF-signaali tsükkel. Seevastu mõned raadionavigatsioonisatelliidid töötavad väga kõrgel sagedusel, 252 GHz lähedal, ja satelliidi signaali ühe tsükli lainepikkus on 1,2 millimeetrit. Joonisel 3.4 on kujutatud nende kahe äärmiselt erineva raadiosagedussignaali tüübi võrdlust. 7 JOONIS 3.4 750 KHz lainepikkus ja lainepikkus 252 GHz Kuna RF-signaalid liiguvad läbi ruumi ja takistuste, tekib signaali tugevuse kahanemine (nõrgenemine). Sageli arvatakse, et väiksema lainepikkusega kõrgema sagedusega elektromagnetsignaal nõrgeneb kiiremini kui suurema lainepikkusega madalama sagedusega signaal. Tegelikkuses ei põhjusta RF-signaali sagedus- ja lainepikkuseomadused sumbumist. Kaugus on sumbumise peamine põhjus. Kõigil antennidel on efek ivne pindala energia vastuvõtmiseks, mida nimetatakse apertuuriks. Antenni apertuuriga kogutav raadiosagedusliku energia hulk on aga kõrgema sagedusega antennide puhul väiksem. Ehkki lainepikkus ja sagedus ei põhjusta sumbumist, on üldlevinud arusaam, et väiksema lainepikkusega ja kõrgema sagedusega signaalid nõrgenevad leviteekonnal kiiremini kui suurema lainepikkusega signaalid. Teoree liselt liiguvad elektromagne lised signaalid vabas ruumis (vaakumis) igaves . Kui aga signaal liigub läbi meie atmosfääri, nõrgeneb signaal selle levimise käigus amplituudini, mis jääb allapoole vastuvõtva raadio vastuvõtutundlikkuse läve. Põhimõ eliselt jõuab signaal küll vastuvõtjani, ent see on tuvastamiseks liiga nõrk. Arvatakse, et väiksema lainepikkusega kõrgema sagedusega signaal ei liigu nii kaugele kui suurema lainepikkusega madalama sagedusega signaal. Reaalsus on siiski see, et energiahulk, mida saab kõrgsagedusantenni apertuuriga kinni püüda, on väiksem kui selle raadiosagedusliku energia hulk, mida saab kinni püüda madalal sagedusel sobitatud antenniga. Hea analoogia vastuvõtva raadioga oleks inimkõrv. Järgmine kord, kui kuulete linnatänaval liikumas tugeva helisüsteemiga autot, pange tähele, et esimene asi, mida kuulete, on bassi- ja löökpillide heli (madalamad sagedused). See prak line näide näitab, et suurema lainepikkusega madalama sagedusega signaale kuuleb suuremast kaugusest kui väiksema lainepikkusega kõrgema sagedusega signaali. 8 Enamik WLAN-raadioid töötab kas 2,4 GHz sagedusalas või 5 GHz vahemikus. Joonisel 3.5 on näha kahe erineva sagedusega WLAN-raadiote tekitatud kahe laine ühe tsükli võrdlus. JOONIS 3.5 2,45 GHz lainepikkus ja lainepikkus 5,775 GHz Kõrgema sagedusega signaalid nõrgenevad atmosfäärsel levil üldiselt kiiremini kui madalama sagedusega signaalid, kuna need läbivad lisaks atmosfäärile veel teisigi erinevaid füüsilisi keskkondi, näiteks telliskiviseinu. Iga traadita sidelahenduste insener peaks seda teadma – ja põhiliselt kahel põhjusel. Esiteks sõltub levikaugus atmosfääriõhu koos se tõ u moodustuvast sumbumisest (mida nimetatakse vaba ruumi kaoks, mida käsitletakse käesolevas peatükis hiljem). Teiseks, mida kõrgem on sagedus, seda vähem tavaliselt signaal läbi takistuste tungib. Näiteks läbib 2,4 GHz signaal seinu, aknaid ja uksi suurema amplituudiga kui 5 GHz signaal. Mõelge näiteks ka, kui palju kaugemal saate vastu võ a AM-jaama signaali (madalam sagedus) võrreldes FM-jaama signaaliga (kõrgem sagedus). Nagu näete joonistel 3.4 ja 3.5, on erinevate sagedussignaalide lainepikkused erinevad, sest kuigi iga signaal ringleb ainult üks kord, läbivad lained erinevaid vahemaid. Joonisel 3.6 näete valemeid lainepikkuse kauguse arvutamiseks kas tollides või sen meetrites. Joonis 3.6 Lainepikkuse arvutamine GHz diapasoonis 9 OLULINE MEELES PIDADA Sageli arvatakse, et väiksema lainepikkusega kõrgema sagedusega elektromagnetsignaal nõrgeneb kiiremini kui suurema lainepikkusega madalama sagedusega signaal. Tegelikkuses ei põhjusta RFsignaali sagedus- ja lainepikkuseomadused sumbumist. Kaugus on sumbumise peamine põhjus. Kõigil antennidel on efektiivne pindala toite vastuvõtmiseks, mida nimetatakse apertuuriks. Antenni apertuuriga kogutav raadiosagedusliku energia hulk on kõrgema sagedusega antennide puhul väiksem. Kuigi lainepikkus ja sagedus ei põhjusta sumbumist, on laialt levinud arusaam, et väiksema lainepikkusega kõrgema sagedusega signaalid nõrgenevad kiiremini kui suurema lainepikkusega signaalid. Kui kõik muud traadita ühenduse aspektid on sarnased, on 5 GHz raadiomoodulitega WiFiseadmetel väiksem leviulatus kui WiFi-seadmetel, mis kasutavad 2,4 GHz raadiomooduleid. Osa WLAN-i kavandamise tegevustest hõlmab saidiuuringut (ingl k site survey). Saidiuuringu peamine aspekt on teie rajatistes kasutatava vastuvõetud signaali katvuse tsoonide või piirkondade valideerimine. Kui kasutatakse üksikuid raadioside pöörduspunkte, võivad 2,4 GHz pöörduspunktid tavaliselt pakkuda kliendijaamadele suuremat raadiosageduslikku katvust (leviala) kui kõrgema sagedusega seadmed. Tuleks paigaldada rohkem 5 GHz pöörduspunkte, et tagada sama leviala, mida on võimalik saavutada väiksema arvu 2,4 GHz pöörduspunktidega. Nende signaalide läbitungimine vähendab ka leviala 5 GHz rohkem kui 2,4 GHz puhul. Enamik ettevõtterakendustele orienteeritud WiFi-seadmete tarnijaid müüb kahesageduslikke pöörduspunkte (AP-sid) nii 2,4 GHz kui ka 5 GHz raadiomoodulitega. Kahesageduslike AP-de kohapealse paiknemise planeerimine ja katvuse analüüs peaks esialgu põhinema kõrgema sagedusega 5 GHz signaalil, mis tagab tegelikult väiksema leviala. Kõrvalmärkusena võib öelda, et WLAN-i disain hõlmab palju enamat kui katvuse planeerimist. Disainimine kliendi liiklusmahu ja eetriaja kasutusmäära aspektides on sama oluline kui katvuse kujundamine. 10 SAGEDUS Nagu eelnevalt mainitud, võngub RF-signaal vahelduvvoolus elektromagne lise laine kujul. Samu teate, et ühes signaalitsüklis läbitud vahemaa on lainepikkus. Aga kuidas on lood sellega, kui h RF-signaal teatud ajaperioodil võngub? Sagedus on kordade arv, mil määratud sündmus toimub kindlaksmääratud ajavahemiku jooksul. Sageduse standardne mõõtmine on herts (Hz), mis sai nime saksa füüsiku Heinrich Rudolf Hertzi järgi. Sündmuse puhul, mis toimub üks kord 1 sekundi jooksul, on sagedus 1 Hz. Sündmust, mis toimub 325 korda 1 sekundi jooksul, tähistatakse sagedusega 325 Hz. Elektromagnetlainete tsükli sagedust mõõdetakse ka hertsides. Seega – RF-signaali tsüklite arv 1 sekundis on selle signaali sagedus, nagu on kujutatud joonisel 3.7. JOONIS 3.7 Sagedus Raadiosageduste hertsides (Hz) mõõtmisel saab rakendada erinevaid eesliiteid, et muuta väga suurte sageduste esitamine lihtsamaks: • 1 herts (Hz) = 1 tsükkel sekundis • 1 kiloherts (KHz) = 1,000 tsüklit sekundis • 1 megaherts (MHz) = 1 000 000 (miljonit) tsüklit sekundis • 1 gigaherts (GHz) = 1 000 000 000 (miljardit) tsüklit sekundis Niisiis, kui me räägime 2, 4 GHz WLAN-raadiotest, võngub RF-signaal 2,4 miljardit korda sekundis! 11 PÖÖRDVÕRDELINE SUHE Pidage meeles, et lainepikkuse ja sageduse vahel on pöördvõrdeline seos. Selle pöördvõrdelise suhte kolm komponen on sagedus (f, mõõdetuna hertsides või Hz), lainepikkus (λ, mõõdetuna meetrites või m) ja valguse kiirus (c, mis on konstantne väärtus 300 000 000 m/sek). Suhet illustreerivad järgmised võrdlusvalemid: λ = c/f ja f = c/ λ. Lihtsustatud selgitus on see, et mida suurem on RF-signaali sagedus, seda lühem on selle signaali lainepikkus. Mida pikem on RF-signaali lainepikkus, seda madalam on selle signaali sagedus. AMPLITUUD RF-signaali teine väga oluline omadus on amplituud, mida saab iseloomustada lihtsalt signaali tugevuse või võimsusena. Traadita edastustest rääkides viidatakse sellele sageli kui valjule või tugevale signaalile. Amplituudi võib määratleda kui pideva laine maksimaalset nihet. RF-signaalide korral vastab amplituud laine elektriväljale. Kui vaatate RF-signaali ostsilloskoobi abil, esindavad amplituudi siinuslaine posi ivsed ja nega ivsed ekstreemumpunk d. Joonisel 3.8 on näha, et λ tähistab lainepikkust ja a tähistab amplituudi. Esimese signaali ekstreemumväärtused on suuremad; seega on signaalil suurem amplituud. Teise signaali ekstreemumid on vähenenud ja seetõ u on signaali amplituud väiksem. Kui arutatakse signaali tugevust WLAN-is, nimetatakse amplituudi tavaliselt kas saatja signaali amplituudiks või vastuvõetud signaali amplituudiks. Saatja signaaliamplituud on tavaliselt määratletud kui algamplituudi suurus, mis väljub raadiosaatjast. Näiteks kui konfigureerite 12 pääsupunk edastama võimsusega 15 milliva (mW), on see väljakiiratava signaali amplituud. Kaablid ja ühenduspis kud nõrgendavad signaali amplituudi, samas kui enamik antenne võimendab edastatavat amplituudi. Kui raadio võtab vastu RF-signaali, nimetatakse vastuvõetud signaali tugevust kõige sagedamini vastuvõetava signaali amplituudiks. Signaalitugevuse valideerimisuuringu käigus tehtud raadiosagedusliku signaali tugevuse mõõtmine puudutab vastuvõetava signaali amplituudi näidet. Erinevat tüüpi raadiosagedustehnoloogiad nõuavad töötamiseks erineval määral edastusamplituudi. AM-raadiojaamad võivad edastada kitsaribalisi signaale kuni 50 000 va Enamikus siseruumides kasutatavates 802.11 pääsupunk des kasutatavate (W). raadiote edastusvõimsuse vahemik on vahemikus 1 mW kuni 100 mW. Edaspidi siiski näeme, et WiFi-raadiod suudavad vastu võ a ja demoduleerida ka väga nõrku signaale. FAAS Faas ei ole ainult ühe RF-signaali omadus, vaid see kirjeldab ka kahe või enama sama sagedusega signaali vahelist suhet. Faas hõlmab seost kahe lainekuju amplituudide ekstreemum- (või ka muude) punk de asukoha vahel. Faas on selles mõ es põnev parameeter, et teda saab mõõta nii kauguses, ajas kui kraadides. Kui kahe sama sagedusega signaali piigid ( ppväärtused) on samal ajahetkel täpselt joondatud, öeldakse, et need on faasis. Ja vastupidi, kui kahe sama sagedusega signaali piigid ei ole samal ajal täpses joonduses, öeldakse, et need on faasist väljas. Seda mõistet illustreerib joonis 3.9. JOONIS 3.9 Faasiseosed Oluline on mõista, milline mõju on faasil amplituudile, kui raadio võtab vastu mitu signaali. Signaalide, mille omavaheline faasierinevus on 0 (null), amplituudid liituvad, mille tulemuseks on palju suurema signaalitugevusega vastuvõetud signaal, potentsiaalselt isegi kaks korda suurem 13 amplituud. Kui kaks RF-signaali on 180 kraadi faasist väljas (ühe signaali maksimum on täpselt kooskõlas teise signaali miinimumiga), tühistavad nad teineteist ja efek ivne vastuvõetud signaalitugevus on null. Faaside eraldamisel on kumula ivne mõju. Sõltuvalt kahe signaali faasierinevuse suurusest võib vastuvõetud summaarse signaali tugevus olla kas suurenenud või vähenenud. Kahe signaali faasierinevus on väga oluline, et mõista mitmekiirelise levina tuntud raadiosagedusliku nähtuse mõju, mida käsitletakse käesolevas peatükis hiljem. Raadiosagedusliku signaali levikäitumine Kuna RF-signaal liigub läbi õhu ja muude meediumite, võib see liikuda ja käituda erinevalt. RFlevikäitumine hõlmab neeldumist, peegeldumist, hajumist, murdumist, difraktsiooni, vaba ruumitee kadu, mitmekiirelist levi, sumbumist ja võimendust. Järgmistes jao stes kirjeldatakse seda käitumist. LAINE LEVIMINE Nüüd, kui olete õppinud tundma mõningaid RF-signaali erinevaid omadusi, saame paremini mõista, kuidas RF-signaal käitub, kui see antennist eemale liigub. Nagu varem öeldud, võivad elektromagnetlained liikuda läbi täiusliku vaakumi või läbida erinevaid materjalikeskkondi. RFlainete liikumise viis - tuntud kui lainete levimine - võib dras liselt varieeruda sõltuvalt signaali teel olevatest materjalidest; näiteks kipsplaadil on RF-signaalile hoopis teistsugune mõju kui metallil või betoonil. See, mis juhtub RF-signaaliga ühest asukohast teise kulgemisel, on otsene tulemus sellest, kuidas signaal levib. Kui kasutame terminit „levima“, proovige e e kujutada RF-signaali laienemist või levikut, kui see liigub antennist kaugemale. Suurepärane analoogia on näidatud joonisel 3.10, mis kujutab maavärinat. Pange tähele kontsentrilisi seismilisi rõngaid, mis levivad maavärina epitsentrist eemale. Epitsentri lähedal on lained tugevad ja kontsentreeritud, kuid kui seismilised lained liiguvad epitsentrist eemale, need ka vastavalt laienevad ja nõrgenevad. RF-lained käituvad paljuski samamoodi. Traadita signaali liikumise viisi nimetatakse sageli levimiskäitumiseks. 14 Joonis 3.10 Seismilise laine leviku skeem NEELDUMINE Kõige tavalisem raadiosageduslik käitumine on neeldumine. Kui signaal ei peegeldu objek lt, ei liigu objek st ümber ega läbi objek , siis on toimunud 100-protsendiline neeldumine. Enamik materjale neelab RF-signaali erineval määral. Telliskivi- ja betoonseinad neelavad signaali märkimisväärselt, samas kui kipsplaat neelab signaali vähemal määral. 2,4 GHz signaalist jääb alles 1/16 selle algsest võimsusest pärast betoonseina kaudu levimist. Seesama signaal kaotab 1/2 algsest võimsusest pärast kipsplaadi materjali läbimist. Vesi on veel üks näide keskkonnast, mis suudab signaali suurel määral absorbeerida. Neeldumine on peamine sumbumise (kao) põhjus, mida käsitletakse käesolevas peatükis hiljem. RF-signaali amplituudi mõjutab otseselt see, kui palju RF-energiat neeldub. Isegi suure veesisaldusega esemed võivad signaale absorbeerida, näiteks paber, papp ja akvaariumid. 15 KASUTAJATE TIHEDUSE MÕJU Ameerika ühes lennujaama terminalis viidi läbi traadita sidelahenduse kavandamise eelne saidiuuring. Määra kindlaks, kui palju pöörduspunkte on vaja ja nende õiget paigutust, et oleks saavutatav vajalik raadiosageduslik leviala. Kümme päeva hiljem, lumetormi ajal, oli terminal täis inimesi, kes olid ilma tõ u hilinenud. Nende viivituste ajal oli WLAN-i signaali tugevus ja kvaliteet terminali paljudes piirkondades väiksem kui soovitav. Mis juhtus? Selgus, et selle põhjustas inimeste suur hulk. Keskmine täiskasvanu keha sisaldab 50–65 protsen ve . Vesi põhjustab neeldumist, mille tulemuseks on nõrgenemine. Kasutajate hedus on traadita võrgu kujundamisel oluline tegur. Üks põhjus on neeldumise mõju. PEEGELDUMINE Üks olulisemaid raadiosagedusliku levimise käitumisi, millest tuleb teadlik olla, on peegeldumine. Kui laine tabab siledat objek , mis on suurem kui laine ise, sõltuvalt meediumist, võib laine põrkuda teises suunas. See käitumine liigitatakse peegelduseks. Analoogne olukord võib olla see, kui põrgatada palli ebatasasel kõnniteelt ja pall muudab suunda. Joonisel 3.11 on kujutatud teist analoogiat, laserkiirt, mis on suunatud ühele väikesele peeglile. Sõltuvalt peegli nurgast põrkub või peegeldub laserkiir erinevas suunas. RF-signaalid võivad peegelduda samal viisil, sõltuvalt objek dest või materjalidest, millega signaalid kokku puutuvad. JOONIS 3.11 Peegelduse analoogia Peegeldusi on kahte peamist tüüpi: ionosfäärne peegeldus ja mikrolainepeegeldus. Ionosfäärne peegeldumine võib toimuda sagedustel alla 1 GHz, kus signaalil on väga suur lainepikkus. Signaal põrkub maa atmosfääris ionosfääri laetud osakeste pinnalt. Sellepärast võite olla Põhja-Carolinas Charlo e'is ja kuulata selgel õhtul Chicagost raadiojaama WLS-AM. 16 Mikrolainesignaalid on aga vahemikus 1 GHz kuni 300 GHz. Kuna need on kõrgema sagedusega signaalid, on neil palju väiksemad lainepikkused, seega termin mikrolaineahi. Mikrolaineahjud võivad põrkuda väiksematelt esemetelt nagu metalluks. Mikrolainepeegeldus on see, mille pärast me WiFi-keskkondades muretseme. Väliskeskkonnas võivad mikrolained peegeldada suuri esemeid ja siledaid pindu, nagu hooned, teed, veekogud ja isegi maapind. Sisekeskkonnas peegeldavad mikrolaineahjud siledaid pindu, nagu uksed, seinad ja failikapid. Kõik, mis on valmistatud metallist, põhjustab absoluutselt peegeldust. Peegeldust võivad põhjustada ka muud materjalid, nagu klaas ja betoon. MILLINE ON PEEGELDUSE MÕJU? Peegeldus võib olla tõsiste jõudlusprobleemide põhjuseks pärandtehnoloogiate 802.11a / b / g WLAN puhul. Kui laine kiirgab antennist, siis see laieneb ja hajub. Kui selle laine osad peegelduvad, ilmuvad peegelduspunk dest uued laine rinded. Kui need mitu lainet jõuavad kõik vastuvõtjani, põhjustavad mitmed peegeldunud signaalid efek , mida nimetatakse mitmekiireliseks leviks (ingl k mul path). Mitmekiireline levi võib halvendada vastuvõetud signaali tugevust ja kvalitee või isegi põhjustada andmete rikkumist või tühistatud signaale. (Vaatame seda selles peatükis edaspidi. Riistvaralahendusi, mis kompenseerivad mitmekiirelise levi nega ivseid mõjusid selles keskkonnas, näiteks suundantennid ja MIMO-antennid, käsitletakse 5. peatükis "Raadiosagedussignaali ja antenni kontseptsioonid".) Peegeldust ja mitmekiirelist levi pee 802.11a/b/g raadiote kasutamisel sageli peamisteks vaenlasteks. 802.11n ja 802.11ac raadiod kasutavad mitme sisendiga mitme väljundiga (MIMO) antenne ja täiustatud digitaalse signaalitöötluse (DSP) tehnikaid, et kasutada ära mitmekiirelise levi eeliseid. MIMO tehnoloogiat käsitletakse ulatuslikult 10. peatükis "MIMO tehnoloogia: HT ja VHT". HAJUVUS Kas teadsite, et taeva värv on sinine, sest atmosfääri molekulid on väiksemad kui valguse lainepikkus? See „sinise taeva“ nähtus on tuntud kui Rayleigh’ hajumine (nime saanud 19. sajandi Bri füüsiku John William Stru , lord Rayleigh’ järgi). Lühem sinine lainepikkusega valgus neeldub atmosfääris olevates gaasides ja kiirgab igas suunas. See on näide RF-levimiskäitumisest, mida nimetatakse hajumiseks. 17 Hajumist on kõige lihtsam kirjeldada kui mitut peegeldust. Need mitmekordsed peegeldused tekivad siis, kui elektromagne lise signaali lainepikkus on suurem kui mis tahes keskkonna tükid, kust signaal peegeldub või läbib. Hajutamine võib toimuda kahel viisil. Esimene hajumistüüp on madalamal tasemel ja sellel on väiksem mõju signaali kvaliteedile ja tugevusele. Seda tüüpi hajumine võib ilmneda siis, kui raadiosagedussignaal liigub läbi aine ja üksikud elektromagnetlained peegelduvad söötmes olevatelt väikestelt osakestelt. Sudu meie atmosfääris ja liivatormid kõrbes võivad põhjustada seda tüüpi hajumist. Teist tüüpi hajumine toimub siis, kui RF-signaal puutub kokku teatud tüüpi ebaühtlase pinnaga ja peegeldub mitmesse suunda. Võrkaiad, krohvseinte armatuurvõrk või vanad krohviseinad, puude lehes k ja kivine maas k põhjustavad tavaliselt seda tüüpi hajumist. Ebaühtlase pinna tabamisel hajub põhisignaal mitmeks peegeldunud signaaliks, mis võib põhjustada signaali olulist halvenemist ja võib isegi põhjustada vastuvõetud signaali kadumise. Joonisel 3.12 on kujutatud taskulampi, mis paistab vastu disko peegelpalli. Pange tähele, kuidas põhisignaali kiir on täielikult nihutatud mitmeks peegeldunud kiireks, millel on väiksem amplituud, ja paljudesse erinevatesse suundadesse. JOONIS 3.12 Hajumise analoogia MURDUMINE Lisaks RF-signaalide neeldumisele või põrgatamisele (peegelduse või hajumise kaudu), kui teatud ngimused on olemas, saab RF-signaali tegelikult painutada käitumises, mida nimetatakse murdumiseks. Murdumise sirgjooneline määratlus on RF-signaali painutamine, kui see läbib erineva hedusega keskkonda, põhjustades seega laine suuna muutumist. RF murdumine toimub kõige sagedamini atmosfääri ngimuste tagajärjel. 18 Kaugsidelinkide eripära Kolm kõige levinumat murdumise põhjust on veeaur, õhutemperatuuri muutused ja õhurõhu muutused. Väliskeskkonnas murduvad RF-signaalid tavaliselt veidi tagasi maapinna poole. Kuid muutused atmosfääris võivad põhjustada signaali paindumist maast eemale. Pikemate magistraalühenduste tarvis kasutatavate traadita kaugsidelinkide puhul võib murdumine olla probleemiks. RF-signaal võib murduda ka läbi teatud tüüpi klaasi ja muude materjalide, mida leidub sisekeskkonnas. Joonis Punk s 3.13 on toodud kaks murdumise näidet. JOONIS 3.13 Murdumine DIFRAKTSIOON Mi e segi ajada murdumisega, on olemas veel üks RF-levimiskäitumine, mis painutab ka RF-signaali; Seda nimetatakse difraktsiooniks. Difraktsioon on RF-signaali painutamine objek ümber (samas kui murdumine, nagu te mäletate, on signaali painutamine, kui see läbib keskkonda). Difraktsioon on RF-signaali painutamine ja levimine takistuse korral. Difraktsiooni tekkimiseks vajalikud ngimused sõltuvad täielikult takistava objek kujust, suurusest ja materjalist, samu RF-signaali täpsetest omadustest, nagu polarisatsioon, faas ja amplituud. Tavaliselt põhjustab difraktsiooni RF-signaali mingisugune osaline takistus, näiteks väike mägi või hoone, mis asub edastava raadio ja vastuvõtja vahel. Takistusega kokku puutuvad lained painduvad objek ümber, võ es pikema ja teistsuguse tee. Lained, mis objek ga kokku ei puutunud, ei painuta ega säilita lühemat ja originaalset teed. Joonisel 3.14 kujutatud analoogia on kivi, mis asub keset 19 jõge. Enamik voolust säilitab algse voolu; kuid osa voolust, mis kiviga kokku puutub, peegeldub kivilt maha ja teatud osa difrageerub ümber kivi. JOONIS 3.14 Difraktsiooni analoogia Otse takistuse taga tekib „pime“ ala, mida nimetatakse RF-varjuks. Sõltuvalt difrageeritud signaalide suunamuutusest võib raadiosagedusliku varju ala muutuda „surnud levialaks“ või siiski saab selles vastu võ a halvenenud signaale. Raadiosageduslike varjude kontseptsioon on antenni asukohtade valimisel oluline. AP paigaldamine tala või muu seinakonstruktsiooni külge võib luua virtuaalse RFpimeala, samamoodi nagu mas paigaldamine tekitab sellele paigaldatud valgusest varju. KADU (SUMBUMINE) Kadu, tuntud ka kui sumbumine, on kõige parem kirjeldada kui amplituudi või signaali tugevuse vähenemist. Signaal võib kaotada tugevuse, kui seda edastatakse traadil või õhus. Side juhtmega osas (RF-kaabel) kaotab vahelduvvoolu elektrisignaal tugevuse koaksiaalkaabli ja muude komponen de, näiteks pis kute elektrilise impedantsi tõ u. Pärast seda, kui RF-signaal kiirgab antennist atmosfääri, hakkab signaali tugevus neeldumise, kauguse või võib-olla mitmekiirelise levi nega ivsete mõjude tõ u kahanema. Te teate juba, et kui RF-signaal läbib erinevaid keskkondi, võib signaal materjalis neelduda, mis omakorda põhjustab amplituudi kadu. Erinevad materjalid annavad tavaliselt erinevaid sumbumistulemusi. Kipsplaa läbiv 2,4 GHz sagedusega raadiosignaal nõrgeneb 3 detsibelli (dB) ja kaotab poole algsest amplituudist. 2,4 GHz signaal, mis neeldub läbi betoonseina levimisel, nõrgeneb 12 dB, mis on 16 korda väiksem amplituud kui algne signaal. Nagu varem mainitud, on vesi peamine neeldumist põhjustav faktor, samu hedad materjalid, näiteks tuhaplokid, mis kõik põhjustavad sumbumist. Kuigi terminil "kadu" võib olla nega ivne tähendus, ei ole nõrgenemine ala ebasoovitav. 13. peatükist "WLAN-i disainikontseptsioonid" saate teada, et seinte sumbumisomaduste kasutamine 20 signaali isoleerimiseks võib tegelikult olla kasulik. Sisekeskkonna looduslike raadiosageduslike omaduste kasutamine parema WLAN-disaini saavutamiseks on oluline kontseptsioon. Nii kadu kui ka võimendust saab mõõta võimsuse muutuse suhtelises mõõtmises, mida nimetatakse detsibellideks (dB), mida käsitletakse põhjalikult 4. peatükis "Raadiosageduslikud komponendid, mõõtmised ja matemaa ka". Tabel 3.1 näitab mitme materjali erinevaid sumbumisväärtusi. TABEL 3.1 Materjalide sumbumise võrdlus Materjal 2,4 GHz Li išaht −30 dB Betoonsein −12 dB Puidust uks −3 dB Katmata klaasaknad −3 dB Kipssein −3 dB Kipsplaat (ühekordne) −2 dB Kuubiku sein −1 dB Oluline on mõista, et ka raadiosagedussignaal kaotab vaba ruumi tee kao tõ u amplituudi pelgalt kauguse funktsioonina. Samu võib peegelduse levimiskäitumine tekitada mitmekiirelise levi nega ivseid mõjusid ja selle tulemusena põhjustada signaali tugevuse nõrgenemist. 21 VABA RUUMI KADU Füüsikaseaduste tõ u nõrgeneb elektromagne line signaal leviteekonnal, hoolimata takistustest, neeldumisest, peegeldusest, difraktsioonist jne põhjustatud sumbumise puudumisest. Vaba ruumi kadu (ingl Free Space Power Loss – FSPL) on signaalitugevuse kadu, mis on põhjustatud lainefrondi loomulikust laienemisest, mida sageli nimetatakse levikiirte lahknemiseks. RF-signaali energia levib järjest suuremale ruumialale, kui signaal liigub antennist kaugemale ja selle tulemusena signaali tugevus kuhtub. Üks võimalus illustreerida vaba ruumitee kadu on kasutada õhupalli analoogiat. Enne õhupalli õhuga täitmist on see väike, kummikile on paks ning peaaegu ei paista läbi. Pärast õhupalli täispuhumist ning kasvamist ja levikut muutub kumm väga õhukeseks, kuna sama kummimaterjali venitatakse suuremale alale laiali. RF-signaalid kaotavad tugevuse umbes samal viisil. Õnneks on see signaalitugevuse kadu logaritmiline ja mi e lineaarne; Seega ei vähene amplituud võrdse pikkusega teises segmendis nii palju kui esimeses segmendis. 2,4 GHz sagedusel leviv signaal väheneb võimsuses umbes 80 dB pärast esimese 100 meetri läbimist, kuid väheneb järgmise 100 meetri jooksul veel vaid 6 dB. Siin on valemid vaba ruumi kao arvutamiseks: • FSPL = 36,6 + 20log10(f) + 20log10(D) • FSPL = teede kadu detsibellides • f = sagedus (MHz) • D = antennide vaheline kaugus miilides • FSPL = 32,44 + 20log10(f) + 20log10(D) • FSPL = teede kadu detsibellides • f = sagedus megahertsides • D = antennide vaheline kaugus kilomeetrites Veelgi lihtsamat viisi vaba ruumitee kao (FSPL) hindamiseks nimetatakse 6 dB reegliks. (Pidage praegu meeles, et detsibellid on kasumi või kahjumi mõõt; dB täiendavaid üksikasju käsitletakse põhjalikult 4. peatükis.) 6 dB reegel ütleb, et kauguse kahekordistamine toob kaasa amplituudi 6 dB kadumise. 22 Tabelis 3.2 on esitatud hinnanguline teekadu ja kinnitatud 6 dB reegel. TABEL 3.2 Vaba ruumi kaost ngitud sumbumine Kaugus (meetrites) Sumbumine (dB) 2,4 GHz 5 GHz 1 40 46.4 10 60 66.4 100 80 86.4 1000 100.0 106.4 2000 106.1 112.4 4000 112.1 118.5 8000 118.1 124.5 23 MIKS ON VABA RUUMI KADU OLULINE? Kõigi raadioseadmete talitlustundlikkuse määrab nende vastuvõtutundlikkuse tase. Raadiovastuvõtja suudab signaali õiges tõlgendada ja vastu võ a kuni teatud fikseeritud amplituudiläveni. Kui raadio võtab vastu signaali, mis ületab selle amplituudiläve, on signaal piisavalt võimas, et raadio saaks signaali tajuda ja tõlgendada. Näiteks kui peaksite kellelegi saladust sosistama, peate veenduma, et sosistate piisavalt valjus , et ta seda kuuleks ja mõistaks. Kui vastuvõetud signaali amplituud on allpool raadioseadme vastuvõtutundlikkuse läve, ei suuda raadiomoodul signaali enam õiges detekteerida ega tõlgendada. Lisaks sellele, et raadiomoodul suudab signaali vastu võ a ja tõlgendada, peab vastuvõetav signaal olema mi e ainult piisavalt tugev, et seda „kuulda“, vaid ka piisavalt tugev, et seda saaks „kuulda“ raadiosagedusliku taustamüra kohal, mida tavaliselt nimetatakse mürapõrandaks (ingl k noise floor). Signaal peab olema tugevam kui mis tahes taustamüra. Nii siseruumides asuvate WLAN-ide kui ka väli ngimustes asuvate traadita sildlinkide projekteerimisel peate veenduma, et raadiosagedussignaal ei nõrgeneks teie WLAN-raadio vastuvõtutundlikkuse tasemest allapoole lihtsalt vaba ruumitee kadumise tõ u, ja peate veenduma, et signaal ei nõrgeneks mürapõranda tasemega võrreldes sellele liiga lähedale ega allapoole mürapõranda taset. Tavaliselt saavutate selle eesmärgi siseruumides, viies läbi saidiuuringu. Välise sildlingi kavandamisel on vaja teha mitmeid arvutusi, mida koondina nimetatakse lingi bilansiks. (Objek uuringuid käsitletakse 14. peatükis "Paiknemisala ülevaatus ja Valideerimine" ja linkide eelarved on kaetud 4. peatükiga.) MITMEKIIRELINE LEVI Mitmekiireline levi (ingl k Mul path propaganda on) on levimisnähtus, mille tulemuseks on kaks või enam signaaliteed, mille kaudu saabuvad vastuvõtuantenni samal ajal või üksteisest nanosekundite jooksul sama signaaliimpulsi erinevad koopiad. Lainete loomuliku laienemise tõ u toimub peegelduse, hajumise, difraktsiooni ja murdumise levimiskäitumine erinevates keskkondades erinevalt. Kui signaal puutub kokku objek ga, võib see peegeldada, hajutada, murduda või difrageeruda. Need levimiskäitumised võivad kõik põhjustada sama signaali mitmekiirelist levi. Sisekeskkonnas võivad peegeldunud signaale ja kajasid põhjustada pikad koridorid, seinad, lauad, põrandad, failikapid, tehnosüsteemide torus k ja arvukad muud takistused. Sisekeskkonnad, kus on 24 palju metallpindu - näiteks lennukite angaarid, laod ja tehased - on kõigi peegeldavate pindade tõ u üliefek ivse mitmekiirelise levi keskkonnaks. Peegeldusest ngitud levikäitumine on tavaliselt mitmekiirelise levikeskkonna peamine põhjus. Väliskeskkonnas võib mitmekiirelist levi põhjustada tasane teepind, suur veekogu, hoone või atmosfääri ngimused. Seetõ u esineb meie ümber pidevalt signaale, mis põrkuvad ja painduvad paljudes erinevates suundades. Põhisignaal liigub endiselt otseteed vastuvõtuantenni, kuid ka mõned põrkunud ja peegeldunud signaalid võivad erinevate teede kaudu antenni jõuda. Teisisõnu, vastuvõtjani jõuab raadiosagedussignaal mitut erinevat teed pidi, nagu on näidatud joonisel 3.15. JOONIS 3.15 Mitmekiireline levi Tavaliselt võtab peegeldunud signaalide jõudmine vastuvõtuantenni veidi kauem aega, kuna need peavad läbima põhisignaalist pikema vahemaa. Nende signaalide vahelist ajaerinevust saab mõõta sekundi miljardites osades (nanosekundites). Nende mitme tee ajaerinevust nimetatakse levihilistuseks. Edaspidi saate käesolevast konspek st veel teada, et teatud hajaspektritehnoloogiad on levihilistuste suhtes tolerantsemad kui teised. Niisiis, mis täpselt juhtub, analoogtelevisioonisignaalide kui esineb edastamise päevil mitmekiirelise põhjustas levi efekt? mitmekiireline levi Vanade nähtava kummitusefek , mille puhul oli põhikuju se piirjoontest paremal pool selle tuhmunud duplikaat. Kaasaegsete digitaaltelevisiooniülekannete korral võib mitmekiireline levi avalduda pikselatsioonina, pildi tardumisena (ingl k freezing) või halvimal juhul kaob kuju s andmevoos 25 tekkivate veapuhangute tõ u täielikult. RF-signaalide korral võivad mitmekiirelise levi mõjud olla kas konstruk ivsed või hävitavad. Sageli on nad pigem hävitavad. Mitmekiirelise levi korral tekkivate erinevate leviteede faasierinevuste tõ u kombineeritud signaalis tekkivad sumbumised, ülemäärased võimendused või veapuhangud rikuvad sageli veavaba vastuvõtu. Neid mõjusid nimetatakse mõnikord Rayleigh’ sumbumiseks, mis on teine nähtus, mis on nime saanud Bri füüsiku Lord Rayleighi järgi. Mitmekiirelise levi neli võimalikku tulemust on järgmised: Ülesvõimendamine (Upfade) See on suurenenud signaali tugevus. Kui mitu RF-signaali teed jõuavad vastuvõtjasse samal ajal ja on primaarlainega faasis või osaliselt faasist väljas, on tulemuseks signaali tugevuse (amplituudi) suurenemine. Väiksemad faasierinevused vahemikus 0 kuni 120 kraadi põhjustavad ülevõimendust. Palun mõistke siiski, et lõplik vastuvõetud signaal ei saa kunagi olla tugevam kui algne edastatud signaal vaba ruumitee kadumise tõ u. Ülevõimendus on näide konstruk ivsest mitmekiirelisusest. Mahasurumine (Downfade) Selle tulemusena signaali tugevus väheneb. Kui mitu RF-signaali koopiat jõuab vastuvõtjasse samal ajal, olles primaarlainega faasist väljas, on tulemuseks signaali tugevuse (amplituudi) vähenemine. Faasierinevused (faasis hilistumine) vahemikus 121 kuni 179 kraadi põhjustavad amplituudi vähenemist. Mitmekiirelise levi tagajärjel vähenenud amplituudi peetakse hävitavaks mitmekiireliseks leviks (ingl k destruc ve mul path). Tühistamine (canceling) See on signaali tühistamine. Kui mitu RF-signaali jõuavad vastuvõtjasse eri teid pidi korraga ja on primaarlainega 180 kraadi faasist väljas, on tulemuseks täielik null ehk RF-signaali täielik tühistamine. Signaali täielik tühistamine on ilmselgelt hävitav. Andmete korruptsioon Esmase signaali ja peegeldunud signaalide (tuntud kui viivituslevik) vahelise ajalise erinevuse ning asjaolu tõ u, et peegeldunud signaale võib olla mitu, võib vastuvõtjal olla probleeme RF-signaali demoduleerimisega. Viivituse leviku aja erinevus võib põhjustada bi e edastavate signaalielemen de ka umist üksteisega ja lõpptulemuseks on rikutud andmed. Seda tüüpi mitmekiirelisi häiringuid nimetatakse sageli sümbolisisesteks häiringuteks (ISI). Andmete korruptsioon on hävitava mitmekiirelise levi kõige levinum esinemine. 26 Halb uudis on see, et intensiivse mitmekiirelise leviga keskkonnad võivad põhjustada andmete rikkumist hilistusest põhjustatud sümbolisiseste häirete tõ u. Hea uudis on see, et vastuvõ ev jaam tuvastab vead 802.11 määratletud tsüklilise liiasuse kontrolli (CRC) abil, kuna kontrollsumma ei klapi. 802.11 standard nõuab, et vastuvõ ev jaam aktseepteriks enamikku unicast-kaadreid kinnituskaadriga (ACK); vastasel juhul peab saatev jaam kaadri uues edastama. Vastuvõtja ei tunnista kaadrit, mis on tunnistatud vigaseks. Seetõ u tuleb kahjuks kaader küll uues edastada, ent see on siiski parem kui kaadri ekslik tõlgendamine. 2. kihi kordusedastamine mõjutab nega ivselt mis tahes 802.11 WLAN-i üldist läbilaskevõimet ja võib mõjutada ka ajatundlike rakenduste pake de, näiteks VoIP-i edastamist. Mitmekiireline levi on üks peamisi 2. kihi kordusedastamise põhjuseid, mis mõjutab nega ivselt pärandtehnoloogia 802.11a / b / g WLAN-i läbilaskevõimet ja latentsust. Niisiis, mida saab WLAN-i insener teha mitmekiirelise levi vastu võitlemiseks? Mitmekiireline levi võib olla tõsine probleem, kui töötate pärand-802.11a / b / g seadmetega. Suundantennide kasutamine vähendab sageli peegelduste arvu ja antennide valikut saab rakendada ka konkureerivate levikiirte nega ivsete mõjude kompenseerimiseks. Mõnikord võib edastusvõimsuse vähendamine või väiksema võimendusega antenni kasutamine probleemi lahendada, kui on piisavalt signaali, et pakkuda ühenduvust kaugema otsaga. Selles peatükis oleme peamiselt keskendunud mitmekiirelise levi hävitavale mõjule pärandtehnoloogia 802.11a/b/g raadioülekannetele. Mitmekiirelisel levil on konstruk ivne efekt 802.11n ja 802.11ac raadioedastuse konteks s, mis kasutavad mitme sisendiga ja mitme väljundiga (MIMO) antennivõret ja sisendnivoode maksimaalse suhte kombineerimisel (MRC) põhinevaid signaalitöötlustehnikaid. Varem tuli tegeleda mitmekiireline levi põhjustatud pärandtehnoloogia 802.11a/b/g edastuste andmekorruptsiooniga ning suundantennide kasutamine peegelduste vähendamiseks oli mitmekiirelise leviga sisekeskkondades tavaline. Nüüd, kui 802.11n ja 802.11ac raadiotes kasutatav MIMO tehnoloogia on üldlevinud, on mitmekiireline levi nüüd meie sõber ja suundantennide kasutamist siseruumides läheb vaja harva. Kuid suunaomadustega MIMO patch-antenne saab endiselt kasutada siseruumides, et pakkuda sektoripõhist katvust suure asustus hedusega kasutajakeskkondades. VÕIMENDUS Võimendust saab kõige paremini kirjeldada kui amplituudi suurenemist või signaali tugevuse kasvu. On olemas kaht tüüpi võimendust – üht nimetatakse ak ivseks võimenduseks ja teist passiivseks võimenduseks. Signaali amplituudi saab suurendada mitmete väliste seadmete abil. 27 Ak ivset võimendust põhjustab tavaliselt transiiver või võimendi kasutamine fiiderliinil, mis ühendab transiiverit antenniga. Paljud transiiverid on võimelised edastama erinevatel võimsustasemetel, kusjuures kõrgemad võimsustasemed loovad tugevama või võimendatud signaali. Võimendi on tavaliselt kahesuunaline, mis tähendab, et see suurendab vahelduvpinget sisend- ja väljundahela vahel. Ak ivse võimendusega seadmed vajavad välise toiteallika kasutamist. Passiivne võimendus saavutatakse RF-signaali fokuseerimisega antenni abil. Antennid on passiivsed seadmed, mis ei vaja välist toiteallikat. Selle asemel fokusseerib antenni füüsiline geomeetria signaali võimsamalt ühes suunas kui teises. Signaali amplituudi suurenemine on ngitud kas ak ivsest võimendusest enne signaali jõudmist antenni või passiivsest võimendusest, mis fokusseerib antennist kiirgava signaali. Signaali amplituudi mõõtmiseks antud punk s saab kasutada kahte väga erinevat tööriista. Esimest, sagedusdomeeni tööriista, saab kasutada amplituudi mõõtmiseks piiratud sagedusspektris. WLANi inseneride kasutatavat sagedusdomeeni tööriista nimetatakse spektrianalüsaatoriks. Teist tööriista, ajadomeeni tööriista, saab kasutada selleks, et mõõta, kuidas signaali amplituud aja jooksul muutub. Ajadomeenitööriista tavapärane nimi on ostsilloskoop. Joonisel 3.16 on näidatud, kuidas mõlemat tööriista saab amplituudi kuvamiseks kasutada. Tuleb märkida, et WLAN-i insenerid kasutavad saidiuuringute ajal sageli spektrianalüsaatoreid. Ostsilloskoopi kasutatakse WLAN-i kasutamisel harva, kui üldse; kuid RF-insenerid kasutavad ostsilloskoope laboratoorsetes katsekeskkondades. JOONIS 3.16 RF-signaali mõõtmise vahendid Siiski saab saidiuuringut tänapäeval läbi viia ka nutitelefoni paigaldatud rakenduste kaasabil või ärirakenduslahenduste pöörduspunktidesse integreeritud spektrianalüsaatori funktsionaalsust appi võttes. 28