Sind Funkstrecken in der Praxis symmetrisch?

Eine lineare Antenne hat den gleichen Empfangs- oder Sendegewinn. Ebenso ist der Pfadverlust in beiden Richtungen gleich. Diese Eigenschaft wird Reziprozität genannt .

Die meisten, aber nicht alle Antennen sind jedoch linear. Einige können Verluste aufweisen, die mit zunehmender Leistung nichtlinear zunehmen. Zum Beispiel ist die Loopstick-Antenne eine kleine Schleifenantenne, die aus vielen feinen Drahtwindungen um einen Ferritstab besteht. Der Ferritstab hilft, den Magnetfluss durch die Schleife zu konzentrieren, wodurch die Antenne eine effektive Apertur erhält, die viel größer ist als ihre physische Größe. Der Ferrit sättigt jedoch selbst bei bescheidenen Sendeleistungen. Gegenseitigkeit gilt nicht.

Ebenso ist es möglich, ein Ausbreitungsmedium zu konstruieren, bei dem die Reziprozität nicht gilt, aber es erfordert ein nichtlineares Material. Da die meiste Ausbreitung in Luft stattfindet, die ziemlich linear ist, ist dies mehr ein theoretisches als ein praktisches Problem.

Der Pfad und die Antenne sind jedoch nicht das ganze System. Es gibt praktische Probleme, die dazu führen, dass drahtlose Kommunikationsverbindungen nicht symmetrisch sind, d. h. wenn A B hören kann, hört B A möglicherweise nicht. Es ist nicht ungewöhnlich, dass eine Station einen Sender mit höherer Leistung hat, insbesondere wenn eines der Geräte batteriebetrieben ist ( Mobiltelefone, WLAN, ...). Die Empfänger oder Sender an beiden Enden können ebenfalls nicht die gleiche Empfindlichkeit oder Selektivität aufweisen.

Außerdem kann der unterschiedliche Standort jeder Station zu einer asymmetrischen Kommunikation führen. Das von Ihnen erwähnte Problem mit versteckten Knoten ist ein Fall. Es kann auch sein, dass es eine Geräuschquelle gibt, die sich in der Nähe von A, aber weit von B entfernt befindet. In diesem Fall hört B möglicherweise A, aber A hört B aufgrund des höheren Grundrauschens am Standort von A möglicherweise nicht. Damit verbunden ist das Problem des exponierten Knotens .

Diese Aspekte der asymmetrischen Verbindungsqualität sind beim Entwurf drahtloser Kommunikationen in der Praxis sehr bedeutsam. Eine übliche Lösung besteht darin, dass die Station mit der wahrscheinlich größten, höchsten und leistungsstärksten Antenne den Zugriff auf das Medium vermittelt. Mobilfunknetze verfolgen diesen Ansatz: Der Turm teilt den Telefonen mit, wann sie senden dürfen. Mobilfunkmasten haben auch drahtgebundene Verbindungen untereinander, um ihre Zusammenarbeit weiter zu verbessern. Es ist ein viel schwierigeres Problem, wenn es keine zentrale Autorität gibt. Siehe zum Beispiel Version zwei von BATMAN , die hauptsächlich entwickelt wurde, um dieses Problem in ihrem Mesh-Protokoll anzugehen.

Kurz nachdem ich die Frage gestellt hatte, dachte ich über ein Phänomen nach, das die Verbindung, wenn nicht physisch, praktisch asymmetrisch machen kann. Es ist das Hidden-Node- Problem .

Wenn A sendet, Bwährend auch Csendet, kommt es in diesem Fall zu einer Interferenz beim Empfänger B. Wenn das Signal in die andere Richtung geht (von Bnach A), kann die Störung Bdie Übertragung verhindern, beeinträchtigt jedoch nicht die Qualität des Signals am Empfänger A.

Ja, das ist wahr. Dies ist eine grundlegende Eigenschaft aus der Physik. Wenn es nicht wahr wäre, könnte man ein Perpetuum Mobile konstruieren, indem man die Asymmetrie ausnutzt.

I noticed that fast fading was not mentioned. Spatially distributed constructive/destructive interference patterns exist from multi-path reflections between transmitter and receiver. For a device in motion, these manifest as temporal dips in the channel gain (fast fades). Whether fast-fading on forward and reverse path are the "same" depends on several things, among them, whether forward and reverse channel are on the same radio frequency, and whether forward and reverse channel are used at the same time. The question asked about symmetry "in practice". Re fast fading, the answer is No and Yes. Modulation, coding and scheduling strategies are highly optimized to be aware of fast fading. So propagation path asymmetry may indeed be present in the system, but clever designs are immune to this and even take advantage of it so that it is not noticed by end users.