Nah-Fern-Problem - Near–far problem
Das Nah-Fern-Problem oder Hörbarkeitsproblem ist die Auswirkung eines starken Signals von einer nahen Signalquelle, das es einem Empfänger erschwert , ein schwächeres Signal von einer anderen Quelle aufgrund von Nachbarkanalstörungen , Gleichkanalstörungen , Verzerrungen zu hören . Fangeffekt , Dynamikbereichsbegrenzung oder dergleichen. Eine solche Situation ist bei drahtlosen Kommunikationssystemen, insbesondere CDMA, üblich . Bei einigen Signalstörtechniken wird das Nah-Fern-Problem ausgenutzt, um Kommunikationen zu stören (" Jamm ").
Analogien
Betrachten Sie einen Empfänger und zwei Sender, einen in der Nähe des Empfängers, den anderen weit entfernt. Wenn beide Sender gleichzeitig und mit gleicher Leistung senden, dann empfängt der Empfänger aufgrund des inversen Quadratgesetzes mehr Leistung vom nächstgelegenen Sender. Da das Signal einer Übertragung das Rauschen der anderen ist , ist das Signal-Rausch-Verhältnis (SNR) für den weiteren Sender viel niedriger. Dies macht den weiteren Sender schwieriger, wenn nicht unmöglich, zu verstehen. Kurz gesagt, das Nah-Fern-Problem besteht darin, ein schwächeres Signal unter stärkeren Signalen zu erkennen oder herauszufiltern.
Um dieses Problem allgemeiner zu formulieren, stellen Sie sich vor, Sie sprechen mit jemandem in 6 Metern Entfernung. Wenn Sie beide in einem ruhigen, leeren Raum sind, ist ein Gespräch mit normaler Lautstärke ganz einfach zu führen. In einer lauten, überfüllten Bar ist es unmöglich, die gleiche Lautstärke zu hören, und die einzige Lösung (für diese Entfernung) besteht darin, dass Sie und Ihr Freund lauter sprechen. Dies erhöht natürlich den Gesamtgeräuschpegel in der Bar, und jeder andere Gast muss auch lauter sprechen (dies entspricht einem Durchdrehen der Leistungssteuerung). Schließlich muss jeder schreien, um sich von einer Person, die direkt neben ihm steht, gehört zu machen, und es ist unmöglich, mit jemandem zu kommunizieren, der mehr als einen halben Meter entfernt ist. Im Allgemeinen ist ein Mensch jedoch sehr gut in der Lage, laute Geräusche herauszufiltern; ähnliche Techniken können in der Signalverarbeitung eingesetzt werden, wo geeignete Kriterien zur Unterscheidung zwischen Signalen festgelegt werden können (siehe Signalverarbeitung und insbesondere adaptive Signalverarbeitung ).
Wenn man diese Analogie auf die drahtlose Kommunikation zurücknimmt, müsste der entfernte Sender die Sendeleistung drastisch erhöhen, was einfach nicht möglich ist.
Lösungen
In CDMA- Systemen und ähnlichen zellulartelefonähnlichen Netzen wird das Problem gewöhnlich durch eine dynamische Ausgangsleistungseinstellung der Sender gelöst. Das heißt, die näher gelegenen Sender verbrauchen weniger Leistung, so dass das SNR für alle Sender am Empfänger ungefähr gleich ist. Dies kann manchmal einen spürbaren Einfluss auf die Akkulaufzeit haben, die je nach Entfernung von der Basisstation dramatisch unterschiedlich sein kann. In Situationen mit hohem Rauschen können jedoch nähere Sender ihre Ausgangsleistung erhöhen, was entfernte Sender zwingt, ihre Ausgabe zu verstärken, um ein gutes SNR beizubehalten. Andere Sender reagieren auf das steigende Grundrauschen, indem sie ihre Leistung erhöhen. Dieser Prozess wird fortgesetzt, und schließlich verlieren entfernte Sender ihre Fähigkeit, ein verwendbares SNR aufrechtzuerhalten, und fallen aus dem Netzwerk. Dieser Vorgang wird als Power Control Runaway bezeichnet . Dieses Prinzip kann verwendet werden, um zu erklären, warum ein Bereich mit niedrigem Signal perfekt nutzbar ist, wenn die Zelle nicht stark belastet ist, aber wenn die Last höher ist, verschlechtert sich die Dienstqualität erheblich, manchmal bis zur Unbrauchbarkeit.
Andere mögliche Lösungen für das Nah-Fern-Problem:
- Erhöhter dynamischer Bereich des Empfängers - Verwenden Sie einen ADC mit höherer Auflösung. Erhöhen Sie den Dynamikbereich von sättigenden Empfängerstufen.
- Dynamische Ausgangsleistungssteuerung – In der Nähe befindliche Sender verringern ihre Ausgangsleistung, sodass alle Signale mit ähnlicher Signalstärke beim Empfänger ankommen.
- TDMA – Sender verwenden ein Schema, um zu vermeiden, dass gleichzeitig gesendet wird.