Wireless Physical Layer

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1 Wireless Physical Layer
Prof. Michael Tsai 2013/03/25

2 無線”通道”(channel)與有線”通道”非常不同
多重傳輸路徑(multipath)fading 單一傳輸的訊號可能自己和自己干擾 訊號強度變化非常頻繁 隨著距離增加，接收到的能量減少得很快(且不規則) 無法判斷是否有collision 需要高感度(sensitivity)的接收器 實質上永遠都是一個broadcast link 共用頻譜，頻寬有限 附近的傳輸會造成干擾，而且傳輸端不一定可以察覺

3 Wireless Modulation Example
8-QAM QPSK (4-PSK) 四種不同相位 四種不同相位 x 兩種不同強度

4 SNR & BER (M-PSK) 𝑃 𝑒 ≤2×𝑄 2×𝑆𝑁𝑅 sin 𝜋 𝑀 𝑆𝑁𝑅= 𝑆 𝑁 𝑆𝐼𝑁𝑅= 𝑆 𝑁+𝐼
𝑃𝐸𝑅=1− 1−𝐵𝐸𝑅 𝐿

5 Free Space Propagation
Friis Formula 𝑷 𝒓 = 𝑷 𝒕 𝑮 𝒕 𝑮 𝒓 𝝀 𝟐 𝟒𝝅𝒅 𝟐 𝑷 𝒓 ∝ 1 𝑑 𝛾 𝑃 𝑡 : Transmission power 𝑃 𝑟 : Transmission power 𝜆: 波長 (=c/f) 𝐺 𝑡 , 𝐺 𝑟 : Transmission & receiving antenna gain Useful tips: 天線越大支，通常收得越好 距離越遠，收到能量越少 (指數性衰退) 頻率越高，能量衰減得越厲害 設計一個系統，是要在多個參數之間要取得平衡

6 Multipath Propagation
接收端接收到的訊號是所有經不同長度路徑的到達的訊號加總

7 Power delay profile hb(t,) 0 1 3 2 4 5 6 t 同一個訊號，經不同路徑傳遞後，
會在不同時間到達接收端，且強度不同 t0 0 1 3 2 4 5 6 (t0)

8 真實世界的power delay profile

9 Inter-Symbol Interference
𝑇 𝑠 < 𝜎 𝜏 𝑃(𝑡;𝜏) 𝜎 𝜏 t0 0 1 2 3 4 5 6 t 𝑇 𝑠 𝑇 𝑠 These will become inter-symbol interference!

10 隨時間變化的無線通道 不管是傳輸端、接收端、或是反射物體的位置變化(移動，甚至是震動)都會造成環境變化! hb(t,)
經過一段時間後，環境又略有不同， 造成到達強度&時間又有不同。 t t3 (t3) t2 (t2) (t1) t1 t0 0 1 3 2 4 5 6 (t0) 同一個訊號，經不同路徑傳遞後， 會在不同時間到達接收端，且強度不同