Multipath

Flervägs utbredning är ett fortplantningsfenomen som resulterar i två eller flera vägar genom vilka signaler tar sig till en mottagande antenn samtidigt eller inom nanosekunder ifrån varandra. På grund av den naturliga utvidgningen av vågorna kommer fortplantningsbeteendet för reflektion, spridning, diffraktion och refraktion att uppträda olika i olika miljöer.

Bild 1: Multipath

I en inomhusmiljö kan reflekterade signaler och ekon orsakas av långa hallar, väggar, skrivbord, fönster, frysskåp och många andra hinder.

Inomhusmiljöer med stora mängder av metallytor resulterar i flervägs miljöer på grund av alla reflekterande ytor. I en utomhusmiljö kan multipath orsakas av en flodvåg, en stor samling av vatten, en byggnad eller atmosfäriska förhållanden. Därför har vi signaler som studsar och böjer sig i många olika riktningar.

Huvudsignalen kommer fortfarande att resa till mottagningsantennen men många av de studsande signalerna kan också hitta sin väg till mottagningsantennen via olika vägar. Det tar vanligtvis lite längre tid för studsande signaler för att komma fram till mottagningsantennen eftersom de måste röra sig längre än huvudsignalen. Tidsskillnaden mellan dessa signaler kan mätas i miljarder sekund (nanosekunder). Tidsskillnaden mellan dessa multipla banor är känd som fördröjningsspridningen (delay spread).

Så, vad händer exakt när multipath yttrar sig?

Med RF-signaler kan effekterna av multipath vara konstruktiva eller destruktiva. Ganska ofta är de destruktiva. På grund av skillnaderna i fas av de multipla banorna kan den kombinerade signalen ofta dämpas eller förstärkas. Dessa effekter kallas ibland Rayleigh fading.

De fyra möjliga resultaten av multipath är följande:

  • Upfade
    Detta är ökning i signalstyrka. När de flera RF signalvägarna anländer till mottagaren samtidigt och är i fas eller delvis ur fas med primärvågen förstärks signalstyrkan (amplitud). Fasskillnader mellan 0 och 120 grader kommer att orsaka upfade som är ett exempel på konstruktiv multipath.
  • Downfade
    Detta är förminskning i signalstyrka. När de flera RF signalvägarna kommer fram till mottagaren samtidigt och är ur av fas med primärvågen är resultatet en minskning av signalstyrkan (amplitud). Fasskillnader mellan 121 och 179 grader kommer att orsaka downfade. Minskad amplitud som ett resultat av multipath skulle anses vara destruktiv multipath.
  • Nulling
    Detta är signalavstängning. När flera RF-signaler kommer fram via olika vägar till mottagaren samtidigt och är 180 grader ur fas med primärvågen kommer RF-signalerna att nollställas. Nulling är den fullständiga annulleringen av RF-signalen. En fullständig annullering av signalen är uppenbart destruktiv.
  • Datakorruption
    På grund av tidsskillnaden mellan primärsignalen och de reflekterade signalerna kända som fördröjningsspridningen, tillsammans med det faktum att det kan finnas flera reflekterade signaler, kan mottagaren ha problem att demodulera RF-signalens information. Fördröjning av spridningstidsskillnad kan orsaka att bitar överlappar varandra, och slutresultatet är skadad data. Denna typ av multipath interferens är ofta känd som intersymbol interferens (ISI). Datakorruption är den vanligaste förekomsten av destruktiv multipath.