マルチパスモデル
このホワイトペーパーでは、室内環境でのIEEE 802.11b信号の受信に対する環境への影響を検討します。 3つのタイプの電波伝搬チャネルの影響が考慮されます：ガウスチャネル、ライスチャネル、およびレイリーチャネル。
発信元から受信機までの伝搬経路上の無線信号が障害物に遭遇する場合があります。 この場合、信号はそれらによって吸収または反射されます。 反射された信号は受信機に到達しますが、これは遅く発生します。 一方、残りの信号エネルギーは、より短い時間で再反射することなく受信機に到達するか、またはより多くの反射を通過させ、さらに大きな遅延につながります。 この効果は、ソースとレシーバーの間に複数の信号配信パスが発生したときに発生します。 この場合、信号エネルギーは信号のコピー間で不均一に分配されます。 この信号伝播はマルチパスと呼ばれます。
この研究には、ドップラーシフト、伝搬遅延、再反射、マルチパスチャネルの信号電力による減衰など、さまざまな特性の影響の分析が含まれます。 この調査の結果は、さまざまな伝送速度での信号エラーの確率の特性です。
ガウスチャンネルは、加法性ホワイトガウスノイズを含むチャンネルです。 このチャネルは、フェージングとマルチパスのない理想的なチャネルです。 このチャネルは、信号を受信するために実装されたアルゴリズムの品質を評価するための手段として機能します。評価は、情報ビット（BER）あたりのエラーの確率の特性に従って行われます。
計算されたBER特性は、次の式を使用して計算できます。
DBPSK信号用
（1）
DQPSK信号用
ここで、Q_1（a、b）はマルコフQ関数であり、I_0（ab）はパラメーターaおよびbを持つ第1種ベッセル関数です。
（2）
CCKエンコード信号のBERは次のように定義されます。
、（3）
レイリーおよびライスチャンネルでは、加法性ノイズ成分に加えて、媒体内のオブジェクトの再反射および動きによって引き起こされる乗法性ノイズがあります。 チャネルを通る信号の通過は、次のように表すことができます。
ガウス加算チャネル：
（直接視認性、反射信号なし）。
ライスチャンネル：
（視線、反射信号があります）。
レイリーチャンネル：
（視線なし、反射信号のみ受信）。
信号はIEEE 802.11b規格に従って形成され、フィルター「レイズドコサインからのルート」が整形フィルターおよび整合フィルターとして選択されます。 フィルターは、シンボル間干渉を除去するために使用されます（図4および図5）。 信号は、独自のアルゴリズムに従って受信されます。 すべてのアルゴリズムは、MATLAB Rで実行されます。
図4チャネル通過後の信号点配置
図 整合フィルター後の5信号コンスタレーション
Matlab環境でチャネルモデルを作成するには、次の関数を使用する必要があります：Gaussian Additiveチャネルの場合はawgn、RiceチャネルおよびRayleighチャネルの場合はそれぞれricianchanおよびrayleighchan。
ライスチャネルは、減衰のほか、フェージング、ドップラーシフト周波数、光線のパワー比のライス係数という追加のパラメータセットによって特徴付けられます。 レイリーチャネルの特徴は、ライスチャネルと同じですが、これらのチャネルの違いは、送信機から受信機への直接ビームがないことです。
ドップラー効果は、受信機と送信機の相対的な移動時、または信号伝搬経路内のオブジェクトの移動時に発生します。 この規格は屋内信号伝送を対象としているため、ライスチャネルでは、ドップラー周波数をf_d = 11 Hzに設定できます。これは、2.4 GHzの搬送周波数で5 km / hの受信機速度に対応します。 ドップラーシフトの周波数がゼロ以外の場合、信号のコンスタレーションが塗りつぶされます（図5）。
マルチパスチャネルでの信号の伝播における減衰と遅延の値は、IEEE 802.11規格の信号用に特別に研究された[6]から取得されました。 このペーパーでは、3つの異なるモデルの値を示します。
モデルA-直視線のない典型的なオフィススペース、50 nsのRMS伝搬遅延。
モデルB-オープンスペースまたは大規模なオフィススペース、直視線なし、RMS遅延100 ns
モデルC-大きなスペース（屋内と屋外の両方）、直視線なし、150 nsのrms遅延。
この作業では、モデルBが使用されます。これには、以下のパラメーターが特徴的です。
ライスチャンネルの場合：
f_d = 11 Hz; K = 20;
τ_i= [0 10 20 30 40]（ns）; α_i= [0 -5.4 -10.8 -16.2 -21.7]（dB）
レイリーチャネルの場合：
f_d = 11 Hz;
τ_i= [10 20 30 40]（ns）; α_i= [-5.4 -10.8 -16.2 -21.7]（dB）
レイリーチャネルでは、直接ビームがないためゼロ成分はありません。
チャネルを通過した後、信号は受信機の入力に送られます。
必要に応じて、受信アルゴリズムを指定できます。
シミュレーション結果
ノイズ耐性特性を計算する際、DSSS（1および2 Mb / s）およびCCK（5.5および11 Mb / s）でエンコードされた50,000ビットの情報が送信されました。 特性を計算するために、信号を1ワットの電力に減らしました。 ガウスチャネル、ライスチャネル、レイリーチャネルの3つのチャネルのノイズ耐性特性が得られました（図6-8）。各チャネルのパラメータの選択は上記のとおりです。
図 6ガウスチャンネルのイミュニティ特性。
図 7ライスチャネルの免疫特性。
図 8レイリーチャネルのイミュニティ特性。
図 6-8では、S / N比はデシベル（横座標）で示されます。 これらの結果は、大きな部屋またはオープンスペースのマルチパスチャネルでの802.11b信号のノイズ耐性を示しています。 120Hz以内のドップラーシフトの周波数は、BER応答にあまり影響しません。
ライスチャネルとレイリーチャネルの特性の違いは、送信機から受信機へのレイリーチャネルに直接ビームがないためです。
RiceチャンネルのK係数（Rice係数）に依存するノイズ耐性特性：（図9）。
図 9ライスチャンネルのK係数に対するBER特性の依存性。
この特性から、メインのパワーと反射光線のパワーの比が増加すると、特性が改善されることがわかります。 K = 0の場合、直接ビームは存在せず、反射光線のみが受信されます。これはレイリーチャネルの特性に対応します。
参照資料
1. IEEE 802.11-2007（IEEE Std 802.11-1999の改訂）NY 10016-5997、米国
2.「802.11ワイヤレスLAN構築の基本」、Pagman Roshan、Jonathan Lieri、Ed。 シスコプレス2004
3.「ワイヤレス通信の最新技術」Shakhnovich IV、2 ed。 「Technosphere」2006、288 p。
4.「ブロードバンド無線情報伝送ネットワーク」V. M. Vishnevsky、A。I. Lyakhov、S。L. Portnoy、I。V. Shakhnovich、Izd。 「Technosphere」2005、591秒。
5.「ローカルネットワークの基礎」Novikov Yu.V.、Kondratenko SV インターネット情報技術大学-INTUIT.ru、2005
6.「TGnチャネルモデル」、Vinko Erceg、Laurent Schumacher、2004年、45ページ。
7.「通信システムのシミュレーション」、Jeruchim、MC、Balaban、P。、およびShanmugan、KS、第2版、ニューヨーク、Kluwer Academic / Plenum、2000
これは、「IEEE 802.11bネットワークの信号の形成、配信、および受信のパスのシミュレーションモデルの開発」に関する私の論文の一部です。作業が大きいため、すべてを公開しませんでしたが、実際には結論のみを公開しました。
すべての質問に答えようとします。 誰かがそれを必要とするなら、私は助けて、Matlabにソースを置くことができます。