无线链路预算:设计因素分析
决定无线链路性能的一些因素包括传输功率、传输带宽、天线增益和信噪比。信噪比也会增加,因此SNR会降低。让我们分别讨论近程和远程通信中无线链路的性能。最终目标是我们的发射信号能够克服信道噪声,并成功到达接收器而不会衰落。
设计因素 – 传输功率和信道噪声
传输功率
一般来说,发射信号的功率必须高于某个阈值,以确保信号不会淹没在信道噪声中。信号功率(或传输功率)越高,信号到达目的地的可能性就越大,而不会受到信道噪声的太大影响。当信号功率增加时,信噪比 (SNR) 也随之增加。
$$SNR(dB)=10log_{10}(\frac{信号功率}{噪声功率})$$
$$信号功率增加\Rightarrow\:SNR增加$$
如果我们在发射器端保持较高的信号功率值,则信号可以克服信道噪声,从而被接收器成功检测和解码。但是,我们不能不断增加信号功率,因为这可能会对其他信道造成干扰。
联邦通信委员会 (FCC)、国际电信联盟 (ITU)、印度电信监管局 (TRAI) 等监管机构对允许的操作功率水平设定了限制。这些功率限制因不同的应用而异。
Higher the transmission power, stronger the signal is and higher the coverage is. Hence, higher is the SNR. However, there is a limit to the levels of power within which one can operate.
功率需求因应用而异。对于船用无线电,工作功率约为瓦特级,而商用 AM 和 FM 广播的工作功率约为几百瓦到几十千瓦。
信道噪声
不可能存在绝对零噪声水平的无线通信系统。噪声是叠加的,因此在接收器端,我们得到的信号包含**发射数据和噪声**。最常用的噪声模型是**加性高斯白噪声 (AWGN)**。噪声服从高斯分布。白噪声的功率谱密度 (PSD) 在整个频率范围内是均匀的,并且与频率无关。
白噪声之所以如此命名,是因为它类似于白光,白光包含可见光谱中所有频率的等量或强度。
除了白噪声外,我们还有闪烁噪声,其 PSD 与信号频率成反比;还有布朗噪声,其 PSD 与信号频率的平方成反比。
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