Vatten dämpar radiovågor, helt enkelt för att vatten är kortslutande och absorberar energin. Det är av den anledningen som ubåtar inte kan använda radio. Ett par meter under ytan hörs bara långvågen med våglängder kring en kilometer. Därför är all ubåtskommunikation i världen inriktad på långvåg. Sveriges försvar använder till exempel en del av långvågsantennen vid Grimeton för detta, men inte ens det är särskilt tillförlitligt. Det ryktas om att amerikanerna använder 50 hertz. Människan är vatten, så sätt inte antenner i folk-höjd.

Effekten från en radiosändare avtar med kvadraten på avståndet. Med en riktantenn blir räckvidden längre eftersom all energi samlas i en stråle, men den avtar ändå med kvadraten på avståndet. Detta är en naturlag som inte går att komma förbi. Vill man nå längre tvingas man öka den utstrålade uteffekten, men det är tyvärr inte tillåtet, eller ens önskvärt. Tvärtom ska det bestrålade området (cellen) vara så litet som möjligt, för att täcka så få terminaler som möjligt, så att färre tvingas dela på den befintliga bandbredden.

Om två sändare på samma frekvens sänder in i varandras område blir det för det mesta katastrof för att de kommer att kämpa om uppmärksamheten. I den bästa av världar håller accesspunkterna undan för varandra (lyssna först och sända sedan) och resultatet blir bara sänkt kapacitet. Skulle de samverka, som i fallet Single Frequency Network (http://en.wikipedia.org/wiki/Single-frequency_network) kan det liknas vid två operasångare som sjunger tillsammans i en skön aria, men i normalfallet liknar det snarare en rockskrikare och en trubadur som ska försöka låta från samma scen, genom olika högtalarsystem. Lösningen i det fallet är att minska uteffekterna, inte öka.

Flervägsutbredning


Vågutbredning (wave propagation) kan antingen utvecklas till en skön konst, eller driva en radiotekniker till vansinne. Vansinnet uppstår om det finns för många okända variabler med i spelet och det man inriktar sig på är att utesluta så många okända som möjligt, till exempel genom att rikta sin radiostrålning för att slippa ifrån okända reflektorer och störkällor.

Ändå går det inte att komma ifrån flervägsutbredningen (multipath propagation). En radiostråle som färdas mot en mottagare ser inte ut som en laserstråle, utan den utbreder sig som en kvast. Delar av den kommer oundvikligen att träffa på olika föremål på sin väg (husväggar, metallställningar, bilar, vattentorn, berg) och reflekteras av dessa och resultatet är att mottagaren kommer att träffas av flera radiovågor på samma frekvens som kommer med olika tidsförskjutning.

På den analoga tiden visade det sig som spökbilder på tv, när mottagaren träffades av två likadana signaler med ett litet tidsintervall. Hjärnan fixar det där, inga problem, vi ser att det är Kvällsnyheterna ändå, men om tidsintervallet är ungefär lika med en bit i överföringen klarar en dator inte av att koda av signalen eftersom den träffas av flera motstridiga delar av samma data och datat skrynklas till, till oigenkännlighet. Detta kallas ISI, Inter-Symbol Interference. Detta kompenserar naturligtvis en digital tv-mottagare för, annars skulle den knappt fungera alls. Men det tar tid att ställa in kompensationen vilket är orsaken till att en mobil digital tv-mottagare fungerar betydligt sämre under rörelse.

Både mimo, lte och 3g-telefoni försöker dra nytta av flervägsutbredningen genom att välja lämplig reflex om så är möjligt. Metoden försöker dels rikta strålningen från sändaren så att bara den bästa signalvägen används, dels kan en mimo-mottagare rikta sin antenn för att bara ta emot den starkaste signalen, vilket mycket väl kan vara en reflex.

Notera också att hög signalstyrka inte alls behöver betyda bra kapacitet på länken. Det är kanske uppenbart med mobiltelefonen? Även om du har full signal kan det vara svårt att höra den andra abonnentens tal, och dataöverföringen kan ändå vara långsam. Det står nu kanske klart varför? Mäter man bara all inkommande signalstyrka kan det vara massor, men om signalen är full av flervägsutbredning och mottagaren inte kan hantera detta, blir resultatet negativt.

Kan radiovågor gå runt hörn?


Radiovågor kan gå runt hörn, men inte hur mycket som helst. I fysiken utförde du säkert experimentet med att tvinga vattenvågor genom en smal spalt och såg hur vågen bredde ut sig åt alla håll på andra sidan spalten. Det kallas diffraktion och är just vad som händer när en radiovåg stöter på ett hörn (http://sv.wikipedia.org/wiki/Diffraktion).

Ett hörn kan vara en dörröppning, en luftventil, en husknut, en bergskam och liknande. En öppning i en vägg är egentligen bara två hörn, så med ett hörn kvarstår bara ”halva” diffraktionsfenomenet, men det fungerar likadant. Det är anledningen till att man kan höra radio på andra sidan om ett berg fast antennen är skymd. Där vågen böjs av mycket, försvagas den dock och det blir värre vid ökande frekvens. Så även om man kan höra fm-radio på 100 MHz kommer en radar inte att nå ned på andra sidan berget, för dess mikrovågsstråle dämpas mycket mer vid samma avböjning som sagda fm-radiostråle.

Det fungerar för ljud också. Inne i vardagsrummet låter musiken från stereon trevlig och ljus, men går du ut ur rummet blir det bara basen kvar. Lägre frekvenser har lättare att ta sig runt hörn.

På samma sätt kan man använda sig av utifrån kommande trådlöst nätverk inne i ett i rum med dämpande eller kortslutande väggar, men det är inget att förlita sig på. Då är det bättre att sätta en sändare inne i rummet, men notera att den strålar ut i det angränsande rummet, med samma diffraktionsmönster.

Diversitet


Nästan alla problem med radiovågors utbredning kan kringgås med olika former av diversitet (teknisk mångfald). Frekvensdiversitet, rumsdiversitet, tidsdiversitet, koddiversitet, antenndiversitet och polarisationsdiversitet är alla metoder att prova andra överföringssätt, när det första misslyckades.

Går det inte att sända på en frekvens eller på en kanal för att den är störd, prova en annan kanal. Går det inte att höra sändaren för att signalen inte når runt hörnet eller skyms på annat sätt, flytta antennen eller växla mellan flera olika antenner, gärna med olika riktning. Går det dåligt just nu på grund av störningar eller andra förhållanden, sänd igen senare och se om det går bättre. Är modulationen för komplex så att den inte tar sig igenom störningarna, prova igen med annan modulation, lämpligen en enklare typ som är lättare att detektera.

Den allra äldsta metoden är naturligtvis omsändning (tidsdiversitet), att bara repetera ett datapaket tills det går igenom. Mimo växlar mellan alla dessa metoder, olika frekvenser, omsändningar, modulationsbyten och antennväxlingar (sk maximal ratio combining).

Sida 2 / 7

Innehållsförteckning