Forplantning uten synsfelt - Non-line-of-sight propagation

Ikke-siktlinje ( NLOS ) radioforplantning skjer utenfor den typiske siktelinjen (LOS) mellom senderen og mottakeren, for eksempel i bakkerefleksjoner . Nær-synsfelt (også NLOS ) forhold refererer til delvis obstruksjon av et fysisk objekt som er tilstede i den innerste Fresnel-sonen .

Hindringer som ofte forårsaker NLOS-forplantning inkluderer bygninger, trær, åser, fjell og i noen tilfeller høyspent elektriske ledninger. Noen av disse hindringene gjenspeiler visse radiofrekvenser, mens noen ganske enkelt absorberer eller gnister signalene; men i begge tilfeller begrenser de bruken av mange typer radiooverføringer, spesielt når de har lite strøm.

Lavere effektnivåer på en mottaker reduserer sjansen for å motta en overføring. Lave nivåer kan skyldes minst tre grunnleggende årsaker: lavt overføringsnivå, for eksempel Wi-Fi -strømnivåer; fjerntliggende sender, for eksempel 3G mer enn 8 kilometer unna eller TV mer enn 50 kilometer unna; og hindring mellom senderen og mottakeren, og etterlater ingen fri vei.

NLOS senker den effektive mottatte kraften. Near Line Of Sight kan vanligvis håndteres med bedre antenner, men Non Line Of Sight krever vanligvis alternative baner eller formeringsmetoder for flere veier.

Hvordan oppnå effektivt NLOS-nettverk har blitt et av de viktigste spørsmålene ved moderne datanettverk. For tiden er den vanligste metoden for å håndtere NLOS-forhold på trådløse datanettverk ganske enkelt å omgå NLOS-tilstanden og plassere releer på flere steder, og sende innholdet i radiooverføringen rundt hindringene. Noen mer avanserte NLOS-overføringsskjemaer bruker nå flerveis signalutbredelse og spretter radiosignalet av andre nærliggende objekter for å komme til mottakeren.

Ikke-line-of-sight (NLOS) er et begrep som ofte brukes i radiokommunikasjonssystem for å beskrive en radiokanal eller kobling hvor det ikke er visuelt siktelinjen (LOS) mellom senderantennen og mottakerantennen . I denne sammenheng tas LOS

• Enten som en rett linje fri for noen form for visuell obstruksjon, selv om det faktisk er for fjernt å se med det uhjelpte menneskelige øye
• Som et virtuelt LOS, dvs. som en rett linje gjennom visuelt hindrende materiale, og etterlater tilstrekkelig overføring til at radiobølger kan oppdages

Det finnes mange elektriske egenskaper transmisjonsmedia som påvirker radiobølgeutbredelse og dermed kvaliteten på operasjonen av en radiokanal, hvis det er mulig i det hele tatt, i løpet av en NLOS bane.

Forkortelsen NLOS har blitt mer populær i sammenheng med trådløse lokalnettverk (WLAN) og trådløse bynettverk som WiMAX fordi muligheten til slike lenker til å gi et rimelig nivå av NLOS-dekning forbedrer deres markedsførbarhet og allsidighet i det typiske urbane området. miljøer der de oftest brukes. NLOS inneholder imidlertid mange andre undergrupper av radiokommunikasjon.

Påvirkningen av en visuell hindring på en NLOS-kobling kan være alt fra ubetydelig til fullstendig undertrykkelse. Et eksempel kan gjelde en LOS-bane mellom en TV-kringkastingsantenne og en takmontert mottakerantenne. Hvis en sky passerte mellom antennene, kunne lenken faktisk bli NLOS, men kvaliteten på radiokanalen kan være praktisk talt upåvirket. Hvis det i stedet ble bygget en stor bygning i stien som gjorde den til NLOS, kan kanalen være umulig å motta.

Utover synsfelt ( BLOS ) er et beslektet begrep som ofte brukes i militæret for å beskrive radiokommunikasjonsmuligheter som knytter personell eller systemer for langt unna eller for fullstendig tilslørt av terreng for LOS-kommunikasjon. Disse radioene bruker aktive repeatere , utbredelse av grunnbølger , troposfæriske spredningsforbindelser og ionosfærisk forplantning for å utvide kommunikasjonsområdet fra noen få miles til noen få tusen miles.

Radiobølger som plane elektromagnetiske bølger

Fra Maxwells ligninger finner vi at radiobølger, slik de eksisterer i ledig plass i det fjerne feltet eller Fraunhofer- regionen oppfører seg som planbølger . I plane bølger er det elektriske feltet , magnetfeltet og forplantningsretningen gjensidig vinkelrett . For å forstå de forskjellige mekanismene som tillater vellykket radiokommunikasjon over NLOS-baner, må vi vurdere hvordan slike planbølger påvirkes av objektet eller objekter som visuelt hindrer den ellers LOS-banen mellom antennene. Det er forstått at begrepene radiofeltbølger og radioplanbølger er utskiftbare.

Hva er synsfelt?

Per definisjon er synslinje den visuelle synslinjen, som bestemmes av evnen til det gjennomsnittlige menneskelige øye til å løse et fjernt objekt. Øynene våre er følsomme for lys, men optiske bølgelengder er veldig korte sammenlignet med radiobølgelengder. Optiske bølgelengder varierer fra omtrent 400 nanometer (nm) til 700 nm, men radiobølgelengder varierer fra omtrent 1 millimeter (mm) ved 300 GHz til 30 kilometer (km) ved 10 kHz. Selv den korteste radiobølgelengden er derfor omtrent 2000 ganger lengre enn den lengste optiske bølgelengden. For typiske kommunikasjonsfrekvenser opptil ca. 10 GHz, er forskjellen i størrelsesorden 60.000 ganger, så det er ikke alltid pålitelig å sammenligne visuelle hindringer, slik som kan tyde på en NLOS-bane, med de samme hindringene som de kan påvirke en radioutbredelsesbane .

NLOS-lenker kan enten være simpleks (overføring er bare i én retning), dupleks (overføring er i begge retninger samtidig) eller halv dupleks (overføring er mulig i begge retninger, men ikke samtidig). Under normale forhold er alle radiolenker, inkludert NLOSl, gjensidige - noe som betyr at effekten av forplantningsforholdene på radiokanalen er identisk, enten den fungerer i simpleks, dupleks eller halv dupleks. Imidlertid er formeringsforhold på forskjellige frekvenser forskjellige, så tradisjonell dupleks med forskjellige opplink- og nedlinkfrekvenser er ikke nødvendigvis gjensidig.

Hvordan påvirkes planbølger av hindringenes størrelse og elektriske egenskaper?

Generelt avhenger måten en plan bølge påvirkes av en hindring på størrelsen på hindringen i forhold til dens bølgelengde og hindringens elektriske egenskaper. For eksempel kan en varmluftsballong med dimensjoner med flere bølgelengder som passerer mellom sende- og mottaksantennene være en betydelig visuell hindring, men vil neppe påvirke NLOS-radioutbredelsen, mye forutsatt at den er konstruert av stoff og full av varm luft, som begge er gode isolatorer. Omvendt vil en metallhindring av dimensjoner som kan sammenlignes med en bølgelengde forårsake betydelige refleksjoner. Når vi vurderer hindringsstørrelse, antar vi at de elektriske egenskapene er den vanligste mellomstore eller tapte typen.

Hindringsstørrelse

I det store og hele er det tre omtrentlige størrelser av hindring i forhold til en bølgelengde som skal vurderes i en mulig NLOS-bane - de som er:

• Mye mindre enn en bølgelengde
• Samme rekkefølge som en bølgelengde
• Mye større enn en bølgelengde

Hvis hindringsdimensjonene er mye mindre enn bølgelengden til den innfallende planbølgen, er bølgen i det vesentlige upåvirket. For eksempel har lavfrekvente (LF) sendinger, også kjent som lange bølger , på omtrent 200 kHz en bølgelengde på 1500 m og påvirkes ikke betydelig av de fleste gjennomsnittsstørrelse bygninger, som er mye mindre.

Hvis hindringsdimensjonene er i samme rekkefølge som en bølgelengde, er det en grad av diffraksjon rundt hindringen og muligens noe overføring gjennom den. Den innfallende radiobølgen kan være noe dempet, og det kan være noe samspill mellom de diffrakterte bølgefrontene.

Hvis hindringen har dimensjoner på mange bølgelengder, avhenger innfallende planbølger sterkt av de elektriske egenskapene til materialet som danner hindringen.

Elektriske egenskaper til hindringer som kan forårsake NLOS

De elektriske egenskapene til materialet som danner en hindring for radiobølger, kan variere fra en perfekt leder på den ene ytterpunkten til en perfekt isolator på den andre. De fleste materialer har både leder- og isolasjonsegenskaper. De kan blandes: for eksempel skyldes mange NLOS-stier at LOS-stien blir hindret av armerte betongbygninger konstruert av betong og stål . Betong er ganske god isolator når det er tørt og stål er en god leder. Alternativt kan materialet være et homogent tapsmateriale .

Parameteren som beskriver i hvilken grad et materiale er en leder eller isolator er kjent som , eller tapstangenten , gitt av ${\ displaystyle \ tan \ delta}$

${\ displaystyle \ tan \ delta = {\ frac {\ sigma} {\ omega \ epsilon _ {0} \ epsilon _ {r}}}}$

hvor

${\ displaystyle \ sigma}$er materialets ledningsevne i siemen per meter (S / m)

${\ displaystyle \ omega = 2 \ pi f}$er vinkelfrekvensen til RF-planbølgen i radianer per sekund (rad / s) og er dens frekvens i hertz (Hz).${\ displaystyle f}$

${\ displaystyle \ epsilon _ {0}}$er den absolutte permittiviteten for ledig plass i farader per meter (F / m)

og

${\ displaystyle \ epsilon _ {r}}$er den relative permittiviteten til materialet (også kjent som dielektrisk konstant ) og har ingen enheter.

Gode ​​ledere (dårlige isolatorer)

Hvis materialet er en god leder eller en dårlig isolator og i hovedsak reflekterer radiobølgene som rammer det med nesten samme kraft. Derfor absorberes praktisk talt ingen RF-kraft av selve materialet og praktisk talt ingen overføres, selv om det er veldig tynt. Alle metaller er gode ledere, og det er selvfølgelig mange eksempler som forårsaker betydelige refleksjoner av radiobølger i bymiljøet , for eksempel broer, metallkledde bygninger, lagerlagre, fly og elektriske kraftoverføringstårn eller mast . ${\ displaystyle \ sigma \ gg \ omega \ epsilon _ {0} \ epsilon _ {r}}$

Gode ​​isolatorer (dårlige ledere)

Hvis materialet er en god isolator (eller dielektrikum) eller en dårlig leder og i det vesentlige overfører bølger som rammer det. Praktisk talt ingen RF-kraft blir absorbert, men noen kan reflekteres ved grensene avhengig av dens relative permittivitet sammenlignet med ledig plass, som er enhet. Dette bruker begrepet egenimpedans, som er beskrevet nedenfor. Det er få store fysiske gjenstander som også er gode isolatorer, med det interessante unntaket isfjell i ferskvann, men disse har vanligvis ikke i de fleste urbane miljøer. Imidlertid oppfører store mengder gass seg generelt som dielektrikum. Eksempler på disse er regioner i jordens atmosfære , som gradvis reduseres i tetthet i økende høyder opp til 10 til 20 km. I større høyder fra omtrent 50 km til 200 km oppfører forskjellige ionosfæriske lag seg også som dielektrikker og er sterkt avhengige av innflytelsen fra solen . Ionosfæriske lag er ikke gasser, men plasmaer . ${\ displaystyle \ sigma \ ll \ omega \ epsilon _ {0} \ epsilon _ {r}}$

Flybølger og egenimpedans

Selv om en hindring er en perfekt isolator, kan den ha noen reflekterende egenskaper på grunn av dens relative permittivitet som er forskjellig fra atmosfærens. Elektriske materialer gjennom hvilke plane bølger kan forplante seg har en egenskap som kalles indre impedans ( ) eller elektromagnetisk impedans, som er analog med den karakteristiske impedansen til en kabel i overføringslinjeteorien . Den indre impedansen til et homogent materiale er gitt av: ${\ displaystyle \ epsilon _ {r}}$${\ displaystyle \ eta}$

${\ displaystyle \ eta = {\ sqrt {\ frac {\ mu _ {0} \ mu _ {r}} {\ epsilon _ {0} \ epsilon _ {r}}}}}$

hvor

${\ displaystyle \ mu _ {0}}$er den absolutte permeabiliteten i henries per meter (H / m) og er en konstant fast på H / m${\ displaystyle 4 \ pi \ cdot 10 ^ {- 7}}$

${\ displaystyle \ mu _ {r}}$ er den relative permeabiliteten (enhetsløs)

${\ displaystyle \ epsilon _ {0}}$er den absolutte permittiviteten i farader per meter (F / m) og er en konstant fast på F / m${\ displaystyle 8.85 \ cdot 10 ^ {- 12}}$

${\ displaystyle \ epsilon _ {r}}$ er relativ permittivitet eller dielektrisk konstant (enhetsløs)

For ledig plass og derfor er den indre impedansen til ledig plass gitt av ${\ displaystyle \ mu _ {r} = 1}$${\ displaystyle \ epsilon _ {r} = 1}$${\ displaystyle \ eta _ {0}}$

${\ displaystyle \ eta _ {0} = {\ sqrt {\ frac {\ mu _ {0}} {\ epsilon _ {0}}}}}$

som evalueres til omtrent 377 . ${\ displaystyle \ Omega}$

Refleksjonstap ved dielektriske grenser

I en analogi med planbølgeteori og overføringslinjeteori er definisjonen av refleksjonskoeffisient et mål på refleksjonsnivået normalt ved grensen når en planbølge går fra ett dielektrisk medium til et annet. For eksempel, hvis bølgemotstand av de første og andre media var og henholdsvis refleksjonskoeffisienten for medium 2 i forhold til 1, er gitt ved: ${\ displaystyle \ Gamma}$${\ displaystyle \ eta _ {1}}$${\ displaystyle \ eta _ {2}}$${\ displaystyle \ Gamma _ {21}}$

${\ displaystyle \ Gamma _ {21} = {\ frac {\ eta _ {2} - \ eta _ {1}} {\ eta _ {2} + \ eta _ {1}}}}$

Det logaritmiske målet i desibel ( ) for hvordan det overførte RF-signalet over NLOS-lenken påvirkes av en slik refleksjon, er gitt av: ${\ displaystyle T_ {r}}$

${\ displaystyle T_ {ref} = 10 \ log _ {10} (1- \ left | \ Gamma _ {21} \ right | ^ {2}) dB}$

Mellomliggende materialer med begrenset ledningsevne

De fleste materialer av typen som påvirker overføring av radiobølger over NLOS-koblinger er mellomliggende: de er verken gode isolatorer eller gode ledere. Radiobølger som rammer en hindring som består av et tynt mellomliggende materiale, reflekteres delvis både ved innfalls- og utgangsgrensene og delvis absorbert, avhengig av tykkelsen. Hvis hindringen er tykk nok, kan radiobølgen være helt absorbert. På grunn av absorpsjonen kalles disse ofte tapsmaterialer, selv om tapsgraden vanligvis er ekstremt variabel og ofte veldig avhengig av tilstedeværende fuktighetsnivå. De er ofte heterogene og inneholder en blanding av materialer med forskjellige grader av leder og isolasjonsegenskaper. Slike eksempler er åser, dalsider, fjell (med betydelig vegetasjon) og bygninger konstruert av stein, murstein eller betong, men uten armert stål. Jo tykkere de er jo større er tapet. For eksempel absorberer en vegg mye mindre RF-kraft fra en normalt innfallende bølge enn en bygning konstruert av samme materiale.

Midler for å oppnå overføring uten siktlinje

Passive tilfeldige refleksjoner

Passive tilfeldige refleksjoner oppnås når plane bølger er utsatt for en eller flere reflekterende baner rundt et objekt som lager en ellers LOS radiobane inn i NLOS. De reflekterende banene kan være forårsaket av forskjellige gjenstander som enten kan være metalliske (veldig gode ledere som en stålbro eller et fly ) eller relativt gode ledere til plane bølger som store vidder av betongbygningssider, vegger etc. Noen ganger blir dette ansett en brute force- metode fordi planbølgen ved hver refleksjon gjennomgår et overføringstap som må kompenseres for med en høyere utgangseffekt fra sendeantennen sammenlignet med om lenken hadde vært LOS. Imidlertid er teknikken billig og enkel å bruke, og passive tilfeldige refleksjoner blir mye utnyttet i urbane områder for å oppnå NLOS. Kommunikasjonstjenester som bruker passive refleksjoner inkluderer WiFi , WiMax , WiMAX MIMO , mobil (mobil) kommunikasjon og jordbasert kringkasting til urbane områder.

Passive repeatere

Passive repeatere kan brukes til å oppnå NLOS-lenker ved bevisst å installere en nøyaktig designet reflektor i en kritisk posisjon for å gi en vei rundt hindringen. Imidlertid er de uakseptable i de fleste urbane miljøer på grunn av den store reflektoren som krever kritisk plassering på et utilgjengelig sted, eller på et sted som ikke er akseptabelt for planmyndighetene eller eieren av bygningen. Passive reflektor-NLOS-koblinger pådrar seg også betydelig tap på grunn av at det mottatte signalet er en "dobbel invers kvadratisk lov " -funksjon av sendesignalet, en for hvert hopp fra sendeantennen til mottaksantennen. Imidlertid har de blitt brukt med suksess i landlige fjellområder for å utvide rekkevidden av LOS mikrobølgeovner rundt fjell, og dermed skape NLOS-lenker. I slike tilfeller var installasjonen av den mer vanlige aktive repeateren vanligvis ikke mulig på grunn av problemer med å skaffe en passende strømforsyning.

Aktive repeatere

En aktiv repeater er et drevet utstyr som i det vesentlige består av en mottakerantenne, en mottaker, en sender og en sendeantenne. Hvis endene av NLOS-koblingen er i posisjonene A og C, er repeateren plassert i posisjon B der koblingene AB og BC faktisk er LOS. Den aktive repeateren kan ganske enkelt forsterke det mottatte signalet og sende det på nytt uendret ved enten samme frekvens eller en annen frekvens. Det første tilfellet er enklere og billigere, men krever god isolasjon mellom to antenner for å unngå tilbakemelding , men det betyr imidlertid at slutten av NLOS-koblingen ved A eller C ikke krever endring av mottaksfrekvensen fra den som ble brukt for en LOS-kobling. En typisk applikasjon kan være å gjenta eller kringkaste signaler for kjøretøy som bruker bilradio i tunneler. En repeater som endrer frekvens, ville unngå tilbakemeldingsproblemer, men ville være vanskeligere å designe og dyrere, og det ville kreve at en mottaker endret frekvens når han flyttet fra LOS til NLOS-sonen.

En kommunikasjonssatellitt er et eksempel på en aktiv repeater som endrer frekvens. Kommunikasjonssatellitter befinner seg i de fleste tilfeller i geosynkron bane i en høyde på 350000 km over ekvator .

Bakgrunn forplantning

Påføring av Poynting Vector på vertikalt polariserte planbølger ved LF (30 kHz til 300 kHz) og VLF (3 kHz til 30 kHz) indikerer at en komponent i feltet forplantes noen få meter inn på jordens overflate. Forplantningen er veldig lavt og kommunikasjon over tusenvis av miles over NLOS-lenker er mulig. Imidlertid er slike lave frekvenser per definisjon ( Nyquist – Shannon samplingsteorem ) veldig lav båndbredde, så denne typen kommunikasjon er ikke mye brukt.

Troposfæriske spredningskoblinger

En troposfærisk spredt NLOS-kobling opererer vanligvis på noen få gigahertz ved bruk av potensielt veldig høye sendekrefter (vanligvis 3 kW til 30 kW, avhengig av forhold), veldig følsomme mottakere og veldig høy forsterkning, vanligvis faste, store reflektorantenner. Overføringsstrålen er rettet inn i troposfæren like over horisonten med tilstrekkelig kraftfluksitetstetthet til at gass- og vanndampmolekyler forårsaker spredning i et område i strålegangen kjent som spredningsvolumet. Noen komponenter i den spredte energien beveger seg i retning mottakerantennene og danner mottaksignalet. Siden det er veldig mange partikler som kan forårsake spredning i denne regionen, kan den statistiske modellen fra Rayleigh-blekningen med fordel forutsi oppførsel og ytelse i denne typen system.

Bryting gjennom jordens atmosfære

Hindringen som skaper en NLOS-kobling kan være selve jorden , slik som den ville eksistere hvis den andre enden av lenken var utenfor den optiske horisonten. En veldig nyttig egenskap for jordens atmosfære er at tettheten av luftgassmolekyler i gjennomsnitt reduseres når høyden øker opp til omtrent 30 km. Dens relative permittivitet eller dielektriske konstant reduseres jevnt fra omtrent 1.00536 på jordoverflaten. For å modellere endringen i brytningsindeks med høyde, kan atmosfæren tilnærmes mange tynne luftlag, som hver har en litt mindre brytningsindeks enn den nedenfor. Den bane for radiobølger som utvikler seg gjennom en slik atmosfære modell ved hvert grensesnitt, er analog med optiske stråler som passerer fra en optisk medium til et annet som forutsagt av Snells lov . Når bjelken passerer fra en høyere til lavere brytningsindeks, har den en tendens til å bli bøyd eller brytes bort fra det normale ved grensen i henhold til Snells lov. Når man tar hensyn til jordens krumning, blir det funnet at i gjennomsnitt følger radiobølger hvis første bane mot den optiske horisonten en bane som ikke kommer tilbake til jordoverflaten i horisonten, men litt utenfor den. Avstanden fra sendeantennen til hvor den returnerer tilsvarer omtrent den optiske horisonten, hadde Jordens radius vært 4/3 av dens faktiske verdi . '4/3 Jordens radius' er en nyttig tommelfingerregel for radiokommunikasjonsingeniørene når de designer en slik NLOS-kobling.

Tommelfingerregelen på 4/3 jordradius er et gjennomsnitt for jordens atmosfære, forutsatt at den er rimelig homogenisert , uten temperaturinversjonslag eller uvanlige meteorologiske forhold. NLOS-lenker som utnytter atmosfærisk refraksjon, opererer vanligvis på frekvenser i VHF- og UHF- båndene, inkludert FM- og TV-terrestriske kringkastingstjenester.

Avvikende forplantning

Det fenomen som er beskrevet ovenfor at den atmosfæriske brytningsindeks, relativ permittivitet eller dielektrisitetskonstant gradvis reduseres med økende høyde er på grunn av reduksjonen av den atmosfæriske luft tetthet med økende høyde. Lufttetthet er også en funksjon av temperaturen, som vanligvis også reduseres med økende høyde. Dette er imidlertid bare gjennomsnittlige forhold; lokale meteorologiske forhold kan skape fenomener som temperaturinversjonslag der et varmt lag med luft legger seg over et kjølig lag. Ved grensesnittet mellom dem eksisterer en relativt brå endring i brytningsindeks fra en mindre verdi i det kule laget til en større verdi i det varme laget. I analogi med den optiske Snells lov kan dette forårsake betydelige refleksjoner av radiobølger tilbake mot jordoverflaten der de reflekteres ytterligere, og dermed forårsake en kanaleffekt . Resultatet er at radiobølger kan spre seg langt utover det tiltenkte tjenesteområdet med mindre enn normal demping. Denne effekten er bare tydelig i VHF- og UHF-spektrene og blir ofte utnyttet av amatørradioentusiaster for å oppnå kommunikasjon over unormalt lange avstander for de involverte frekvensene. For kommersielle kommunikasjonstjenester kan den ikke utnyttes fordi den er upålitelig (forholdene kan dannes og spres på få minutter) og det kan forårsake forstyrrelser langt utenfor det normale tjenesteområdet.

Temperaturinversjon og uregelmessig forplantning kan forekomme på de fleste breddegrader, men de er vanligere i tropiske klimaer enn tempererte klimaer, vanligvis forbundet med høytrykksområder (antisykloner).

Ionosfærisk forplantning

Mekanismen for ionosfærisk forplantning for å støtte NLOS-koblinger er lik den for atmosfærisk refraksjon, men i dette tilfellet forekommer radiobølgebrytningen ikke i atmosfæren, men i ionosfæren i mye større høyder. I likhet med sitt troposfæriske motstykke kan ionosfærisk forplantning noen ganger modelleres statistisk ved hjelp av Rayleigh-fading .

Den ionosfæren strekker seg fra høyder på omtrent 50 km til 400 km, og er delt inn i forskjellige plasmasjikt som er betegnet D, E, F1 og F2 i økende høyde. Refraksjon av radiobølger av ionosfæren i stedet for atmosfæren kan derfor tillate NLOS-koblinger med mye større avstand for bare en brytningsbane eller "hopp" via et av lagene. Under visse forhold kan radiobølger som har gjennomgått et humle reflektere fra jordoverflaten og oppleve mer humle, og dermed øke rekkevidden. Posisjonene av disse og deres ion- tettheter er betydelig styrt av solens innfallende stråling og derfor endre diurnally , sesongmessig og i løpet av Sun sted aktivitet. Den første oppdagelsen av at radiobølger kunne bevege seg utover horisonten av Marconi tidlig på 1900-tallet, førte til omfattende studier av ionosfærisk forplantning de neste 50 årene eller så, som har gitt forskjellige HF-koblingskanalforutsigelsestabeller og diagrammer.

Frekvenser som påvirkes av ionosfærisk forplantning, varierer fra omtrent 500 kHz til 50 MHz, men de fleste slike NLOS-lenker opererer i frekvensbåndene 'kortbølge' eller høyfrekvens (HF) mellom 3 MHz og 30 MHz.

I siste halvdel av det tjuende århundre ble det utviklet alternative måter å kommunisere over store NLOS-avstander som satellittkommunikasjon og ubåtoptisk fiber, som begge potensielt har mye større båndbredder enn HF og er mye mer pålitelige. Til tross for sine begrensninger trenger HF-kommunikasjon bare relativt billig, rå utstyr og antenner, så de brukes hovedsakelig som sikkerhetskopier til hovedkommunikasjonssystemer og i tynt befolket fjerntliggende områder der andre kommunikasjonsmetoder ikke er kostnadseffektive.

Endelig absorpsjon

Hvis et objekt som endrer en LOS-kobling til NLOS ikke er en god leder, men et mellomliggende materiale, absorberer det noe av RF-kraften som innfaller på den. Imidlertid, hvis den har endelig tykkelse, er absorpsjonen også endelig, og den resulterende dempningen av radiobølgene kan være tålelig, og en NLOS-kobling kan settes opp ved bruk av radiobølger som faktisk passerer gjennom materialet. Som et eksempel, bruker WLAN ofte endelige absorpsjon NLOS-lenker for å kommunisere mellom et WLAN-tilgangspunkt og WLAN-klient (er) i det typiske kontormiljøet. Radiofrekvensene som brukes, vanligvis noen gigahertz (GHz), passerer normalt gjennom noen få tynne kontorvegger og skillevegger med tålelig demping. Etter mange slike vegger, eller etter noen få tykke betonger eller lignende (ikke-metalliske) vegger, blir NLOS-koblingen ubrukelig.

Andre metoder

Jord – måne – Jordkommunikasjon , meteor burstkommunikasjon og sporadisk E-forplantning er andre metoder for å oppnå kommunikasjon forbi radiohorisonten.

Effekt på posisjonering

I de fleste av de siste lokaliseringssystemene antas det at de mottatte signalene forplanter seg gjennom en LOS- bane. Brudd på denne antagelsen kan imidlertid føre til unøyaktige posisjonsdata. For Time of Arrival- basert lokaliseringssystem kan det sendte signalet bare ankomme mottakeren gjennom NLOS-banene. NLOS-feilen er definert som den ekstra avstanden som er mottatt av det mottatte signalet i forhold til LOS-banen. NLOS-feilen er alltid positivt partisk med størrelsen avhengig av formeringsmiljøet.

Referanser

Videre lesning

• Bullington, K .; "Radio Propagation Fundamentals"; Bell System Technical Journal Vol. 36 (mai 1957); s 593–625.
• "Parametere og metoder for teknisk planlegging for terrestrisk kringkasting" (april 2004); Australian Broadcasting Authority. ISBN  0-642-27063-5

Eksterne linker

• Forskning på "Non-line-of-sight (NLOS) Localization for Indoor Environments" av CMR ved UNSW