Domanda:
Perché la sensibilità del ricevitore varia così tanto con la frequenza?
Alex
2019-04-11 08:15:12 UTC
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Stavo cercando un'antenna WiFi a 2,4 GHz per catturare un debole segnale WiFi gratuito e amplificarlo in modo da poterlo utilizzare. Ho trovato Ruckus Metroflex NG, che può ricevere segnali fino a -108 dBm. Che è sorprendentemente debole; tuttavia, durante la ricerca di un'antenna del genere, non ho potuto fare a meno di notare che i ricevitori a 900 MHz, come LoRaWAN, hanno una sensibilità fino a -136 dBm. Questo è letteralmente abbastanza debole che con una potenza di trasmissione di 1 W, puoi catturare i segnali a 900 MHz di qualsiasi cosa tu possa vedere sulla terra, anche degli aerei più alti.

Quindi ho pensato, OK, minore è la frequenza , più lunghe sono le onde e più facile catturarle. Ma a quanto pare, non è così. I ricevitori GPS, che funzionano alla frequenza intermedia di 1,575 GHz, scendono a una sensibilità di acquisizione enorme di -164 dBm per RXM-GNSS-TM-B (e una sensibilità di tracciamento ancora inferiore). Allora, cosa succede? Perché c'è un'enorme discrepanza nella forza richiesta di un segnale prima che venga rilevato?

Due risposte:
Phil Frost - W8II
2019-04-11 18:00:18 UTC
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Rilevare un segnale non è una questione di amplificazione del segnale: il problema è distinguere il segnale dal rumore.

Il rumore per natura è casuale: le singole osservazioni sono imprevedibili, ma man mano che vengono effettuate più osservazioni, il la media tende allo zero. Facendo la media di più osservazioni, il rumore può essere reso arbitrariamente vicino allo zero.

I segnali non sono casuali. La presenza del segnale introduce un prevedibile bias nel rumore. Man mano che vengono prese più osservazioni, questi pregiudizi si aggiungono. Inviando lo stesso segnale prevedibile più a lungo, è possibile effettuare più osservazioni e il bias accumulato che rappresenta il segnale può essere reso arbitrariamente grande.

Quindi un modo per rendere più semplice un segnale rilevare è inviare bit a una velocità inferiore. Tutto il resto è uguale, questo significa che viene messa più energia nella trasmissione di ogni bit, e quindi è più facile sapere se un bit dovrebbe essere uno 0 o un 1. Di conseguenza la potenza minima del segnale rilevabile può essere inferiore.

Quindi c'è un compromesso fondamentale tra velocità e sensibilità. Il WiFi può funzionare a più velocità e la velocità viene negoziata dinamicamente per trovare la velocità più alta appena rilevabile nelle condizioni attuali. Di conseguenza otterrai velocità più elevate quando l'AP è a soli 3 metri di distanza e velocità inferiori quando si trova dall'altra parte di un grande edificio. Ad un certo punto anche la velocità WiFi più lenta (6.5000 kbit / s) non è più rilevabile e la comunicazione non riesce completamente.

LoRaWAN è progettato per bassa potenza e lungo raggio, e di conseguenza funziona a una velocità inferiore : 27 kbit / s. Essere 240 volte più lento anche della velocità WiFi più bassa significa che può essere molto più sensibile.

Il GPS è progettato per una potenza ancora inferiore e una portata più lunga. Il GPS è in qualche modo unico in quanto il suo scopo principale non è la comunicazione. Ciò significa che il bitrate può essere estremamente basso: 0,050 kbit / s. Di conseguenza, i ricevitori GPS possono essere estremamente sensibili.

Brian K1LI
2019-04-11 19:32:05 UTC
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Possiamo approfondire ulteriormente la risposta data da Phil Frost - W8II. La scheda tecnica del router wireless Ruckus Metroflex NG che citi cita la sensibilità del ricevitore rispetto alla velocità dati:

enter image description here

Notiamo una relazione logaritmica tra velocità dati e sensibilità: $$ \ mathsf {10log (\ frac {2Mbps} {1Mbps}) = 3.0dB} $$ $$ \ mathsf {10log (\ frac {5.5Mbps} {1Mbps}) = 7.4dB} $$ $$ \ mathsf { 10log (\ frac {11Mbps} {1Mbps}) = 10.4dB} $$

che traccia le differenze di sensibilità tra le varie velocità di trasferimento dati indicate dalle specifiche.



Questa domanda e risposta è stata tradotta automaticamente dalla lingua inglese. Il contenuto originale è disponibile su stackexchange, che ringraziamo per la licenza cc by-sa 4.0 con cui è distribuito.
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