Raumvielfalt in Mikrowellenverbindungen

Warum Space Diversity nutzen?

Mikrowellenverbindungen über große Entfernungen verwenden häufig Space Diversity, um eine zuverlässige Kommunikation zwischen den beiden Endpunkten sicherzustellen.An bestimmten geografischen Standorten, z. B. über Wasser und in Wüsten, behindert die Mehrwegeausbreitung die Langstreckenfunkleistung in Form unerträglicher Verbindungsausfälle. Zum Ausgleich muss ein Schutzschema angewendet werden. Space Diversity ist ein solches weit verbreitetes Schutzschema, das die Leistung von Langstrecken-Mikrowellenfunkverbindungen verbessert.

Mikrowellenverbindungen unter und über 10 GHz
Bei Verbindungsfrequenzen über 10 GHz wird die Pfadlänge der Verbindung durch Fading aufgrund des Auftretens von Niederschlag begrenzt, während bei Verbindungsfrequenzen unter 10 GHz die Regendämpfung einen begrenzten Einfluss auf die Pfadlänge hat. Aus diesem Grund sind Frequenzen unter 10 GHz am besten für Fernkommunikationsnetze geeignet. Selbst bei diesen bevorzugten Langstreckenfrequenzen können jedoch Pfadlänge und Verbindungsverfügbarkeit sein
begrenzt durch ein anderes Phänomen - Fading durch Mehrwegeausbreitung.Die Wahrscheinlichkeit des Verblassens aufgrund der Mehrwegeausbreitung hängt von geografischen Faktoren wie dem Gebietsschema, dem Gelände, über das sich die Funkwellen ausbreiten, und der Pfadneigung (Winkel) ab. Die Pfadlänge selbst wirkt sich auch aus, da die Wahrscheinlichkeit einer Mehrwegeausbreitung mit zunehmender Pfadlänge zunimmt. Im Allgemeinen ist es wahrscheinlicher, dass Mehrwegeausbreitung in tropischen Gebieten, Wüstengebieten und in Verbindungen über große Gewässer auftritt

Mehrwegeausbreitung
Mehrwegeausbreitung tritt auf, wenn eine oder mehrere Wellen, die von der Sendeantenne ausgesendet werden, reflektiert oder zurück auf einen Pfad abgelenkt werden, der zur Empfangsantenne führt. Die reflektierte / abgelenkte Welle wird zusätzlich zur direkten Wegwelle empfangen.

Warum mehrere Antennen verwenden?

Bei der räumlichen Vielfalt werden mehrere Antennen verwendet, die normalerweise dieselben Eigenschaften aufweisen und physikalisch voneinander getrennt sind. Abhängig vom erwarteten Einfall des eingehenden Signals ist manchmal ein Raum in der Größenordnung einer Wellenlänge ausreichend. In anderen Fällen sind viel größere Entfernungen erforderlich.Da die Mehrwegeübertragung typischerweise durch fluktuierende Schichten in der Atmosphäre oder in Bodennähe verursacht wird, variiert die Verzögerungsdifferenz zwischen dem direkten Pfad und den reflektierten / abgelenkten Pfaden über die Zeit. Auch der Reflexionskoeffizient (Stärke der Reflexion / Ablenkung) variiert mit der Zeit, was zu einem unregelmäßigen Fading-Verhalten führt. Indem wir eine zweite Empfangsantenne mit einem vertikalen Abstand von der ersten Antenne auf den Turm setzen, erstellen wir einen zweiten Satz von Verzögerungskombinationen. Diese Technik nennt man Space Diversity. Wie nachstehend beschrieben, tritt aufgrund unterschiedlicher Verzögerungen bei unterschiedlichen Frequenzkerben in den beiden empfangenen Signalen (eine an jeder Antenne) ein selektives Fading auf, was zu einer signifikant höheren Wahrscheinlichkeit führt, ein unverzerrtes Signal zu empfangen.

 Wie man Weltraumvielfalt erreicht

Die Raumdiversität wird normalerweise unter Verwendung von zwei vertikal beabstandeten Antennen (Raumdiversität), mehreren Senderfrequenzen (Frequenzdiversität), sowohl Raum- als auch Frequenzdiversität (Quad-Diversität) oder Empfang unter Verwendung von zwei verschiedenen Antennenmustern (Winkeldiversität) erreicht. Die Frequenzdiversität war die erste Diversität, die von Festpunkt-zu-Punkt-Mikrowellensystemen verwendet wurde. Die Kombination von zweikanaligem Raum und Frequenzdiversität führt zu einer leistungsstarken Empfängerkonfiguration zur Verbesserung der Diversität. Das Kapitel zeigt die Empfangssignalpegel für einen Quad-Diversity-Pfad. Der Zweck von Winkeldiversitätsantennen besteht darin, die zerstörerischen Auswirkungen der Mehrwegeausbreitung zu mildern, ohne eine vertikal beabstandete Diversitätsantenne am Mikrowellenturm zu verwenden.

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