Reflexionen indoor

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Hallo,

ich suche nach Reflexionseigenschaften von Gebäudematerialien, also z.b.
Wände aus Beton, Gips, Einrichtungsgegenstände, z.b. Holz usw...
Kennt jemand ein Standardwerk, in dem obige Materialien bezüglich der
Dielektrizität abh. von der Frequenz untersucht worden sind.

Ich möchte bei 2.4 GHz indoor Messungen machen und dies durch theoretische
Überlegungen zunächst vorbereiten. Hierbei geht es mir um die Reflexionen im
Raum, ich möchte eine Entscheidung treffen, welche Verzögerung und Dämpfung
ich am Empfänger in Kauf nehmen kann, um auch die reflektierten Signale
gewinnbringend auszuwerten.
Vielleicht kann man dies ja in einer Art Wahrscheinlichkeits- /
Verteilungsfunktion beschreiben.

Der Raum wird vermutlich ein technisches Labor werden, mit Personen als
Streuer und omni-direktionalen simplen Antennen.

Falls jemand diesbezüglich Erfahrungen hat, wäre ich sehr dankbar für
jegliche Information,

Gruß, Matthias.



Re: Reflexionen indoor
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Das funktioniert übrigens nur in Verbindung mit Frequenz- oder
Antennendiversity oder Modulationsverfahren wie ODFM (falls Dir das
nicht sowieso schon klar war).

Thomas.

Re: Reflexionen indoor
Aloha,

Thomas Rehm schrieb:
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Nein.

Einen fröhlichen Tag wünschend
        LOBI

Re: Reflexionen indoor

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Auf welche Weise noch? Oder wie soll ich Dein "Nein" interpretieren?

Thomas.

Re: Reflexionen indoor
Aloha,

Thomas Rehm schrieb:
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Deine Aussage über 'gewinnbringend' und 'funktioniert nur in Verbindung'
ist einfach falsch.

Als klassisches Gegenbeispiel könnte man mal GSM nehmen, das
i.d.R. weder Antennen- noch Frequenzdiversity nutzt, sicher kein
OFDM System ist und die Mehrwegeausbreitung einfach (klassisch) mit
Zeitbereichsentzerrung erschlägt.

Auch die von dir vorgeschlagenen Systeme sind nicht automatisch
dafür geeignet die Mehrwegeausbreitung gewinnbringend zu nutzen.

-Wenn mich die Erinnerung nicht ganz täuscht, wird bei OFDM das
guard-intervall so lang gemacht, das alle Reflexionen innerhalb
liegen und man im folgenden Symbol nahezu keine Interferenz mehr
hat; i.d.R. wird die Energie im guard-intervall weggeworfen.

-Diversity wird benutzt um möglichst unabhängig variierende
Kanäle zu erhalten, da uns die Mathematik sagt, das man
schon allein bei Auswahl des besseren Kanals pro Symbol
gegenüber einem einzelnen Kanal gewinnt. Combining ist da
erst die nächste Stufe.

Bei allen Übertragungssytemen baut man den Empfänger so, das
versucht wird den Kanal geleichsam zu invertieren.
Da Mehrwegeausbreitung primär ein Zeiteffekt ist, ist
Zeitbereichsentzerrung der erste Schritt. Wenn das aus welchen
Gründen auch immer schwierig wird kann man auf andere Systeme umsteigen.

Einen fröhlichen Tag wünschend
        LOBI

Re: Reflexionen indoor

|> -Wenn mich die Erinnerung nicht ganz täuscht, wird bei OFDM das
|> guard-intervall so lang gemacht, das alle Reflexionen innerhalb
|> liegen und man im folgenden Symbol nahezu keine Interferenz mehr
|> hat; i.d.R. wird die Energie im guard-intervall weggeworfen.

Reflexionen kürzer als das Guardintervall erzeugen überwiegend konstruktive
Interferenz und verbessern somit den Empfang. Das Guardintervall selbst hilft
"nur" gegen ISI. Dass das gegen Mehrwegausbreitung gut hilft, sieht man an DVB-T
vs. ATSC-8VSB. ATSC verwendet einen nicht wirklich trivialen Equalizer, um die
Reflexionen los zu werden, aber selbst das hilft nicht:

http://www.ftv.com.tw/TVaas/file/trev_295-huang.pdf

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         Georg Acher, snipped-for-privacy@in.tum.de
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Re: Reflexionen indoor
Aloha,

Georg Acher schrieb:
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DVB-T
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O.K. war'n Schnellschuß, gerade das mit der konstruktiven Interferenz
hätte ich anbringen müssen, da ich selbst schon mal ein OFDM designt
habe...

Aber primär nutzt man OFDM eben nicht um gegen Mehrwegausbreitung
vorzugehen.

Einen fröhlichen Tag wünschend
        LOBI

Re: Reflexionen indoor

|> Aber primär nutzt man OFDM eben nicht um gegen Mehrwegausbreitung
|> vorzugehen.

Hm, und ich dachte immer, das wäre der Hauptgrund der ganzen Übung. Das
54Mbit-Highspeed-WLAN wurde ja auch von CCK (im Endeffekt QPSK) auf OFDM
umgebaut, weil bei potentiell kürzeren Symbollängen die indoor-Echos langsam
lästig werden.

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Re: Reflexionen indoor
On Thu, 08 Jan 2004 11:14:26 +0100, Andreas Lobinger
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Oh doch, das ist IMHO eines der primären Designziele bei DAB & Co
gewesen. Dort arbeitet man sogar mit Gleichwellenfunk, d.h.
mehrere Standorte verbreiten bei DAB auf der gleichen Frequenz
(fast) das gleiche Signal. Im Gegensatz zu einem allseits bekannten
CDMA-Mobilfunkdesaster funktioniert das sogar auch ohne großen
Aufwand sehr gut.

Gerade beim Thema WLAN ist das Thema Mehrwegeausbreitung
sowohl in Gebäuden als auch bei längeren Strecken in bewohntem
Gebiet ein *erhebliches* Problem. Wir haben das die Tage bei
heftigem Eisansatz auf den Dächern wieder erlebt, Signal ist da,
aber empfangen wird nur schlecht, obwohl ohne Eis mit gleicher
Feldstärke keine Probleme vorhanden waren. Das Spektrum
zeigt an der Empfangsantenne die klassischen Einbrüche.

Hinzu kommt, dass ein eventueller Equalizer bei OFDM trivial ist,
eine komplexe Multiplikation pro OFDM-Träger.

Daher gibt es bei WLAN auch den 54g Ansatz, bei dem man das
Netz inkompatibel zu 802.11b schalten kann, aber dafür die bei
802.11g aus Kompatibilitätsgründen immer noch vorhandene
klassische Spread Spectrum Preambel endlich los wird und ein
reines OFDM Signal hat. Bei 802.11a (5GHz) ist es ohnehin nur
OFDM, mit den alten 11b Verfahren wird man bei der kurzen
Wellenlänge nicht mehr glücklich.

Gruß Oliver

--
Oliver Bartels + Erding, Germany + snipped-for-privacy@bartels.de
http://www.bartels.de + Phone: +49-8122-9729-0 Fax: -10

Re: Reflexionen indoor
Aloha,

Oliver Bartels schrieb:
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OFDM wird verwendet, weil's gerade 'in' ist, bzw. war.

Ja, man kann ein OFDM System so designen, das es eine bestimmte
Menge an Mehrwegausbreitung einfach so wegsteckt; sogar wird
die ISI konstruktiv benutzt. Solange alle Pfade innerhalb des
guard-intervalls liegen, überhaupt kein Problem.

Siehe allerdings hier
Quoted text here. Click to load it
...


*Das* ist der eigentliche Grund, warum man OFDM verwenden will.
Manche verlieren da allerdings aus den Augen, das 1 Multiplikation
pro Träger pro Symbol bei 2000 Trägern auch wieder 2000 Multiplikationen
sind, und das man die 2000 Koeffizienten nicht geschenkt bekommt,
sondern dafür Pilotsymbole spendieren muß und soetwas kratzt dann
an der Kapazität usw.
 
Es war noch nie leicht, eine Menge an Daten über einen Funkkanal
zu bekommen. Es gibt keine Lösung, die alle Situationen erschlägt,
so Aussagen wie OFDM is' besser als CDMA is' besser als TDMA
is' besser als MC-CDMA is' besser als <your system> hab ich
mittlerweile über.

Deswegen geht mir auch das CDMA/Mobilfunk Bashing auf die Nerven.
(s.o.). Wenn ich aus dem gleichen Kanal (vgl. GSM) mehr Kapazität
rausquetschen möchte, brauche ich mehr Aufwand. Punkt.
Das UMTS Desaster ist ein Marketing/Investitions/Gscheit-Dahereden-
Desaster, kein *technisches*. Ich möchte an der Stelle darauf
hinweisen, das wir mittlerweile einen UMTS-Regelbetrieb erreicht haben.

Einen fröhlichen Tag wünschend
        LOBO

Re: Reflexionen indoor
<...>
|> *Das* ist der eigentliche Grund, warum man OFDM verwenden will.
|> Manche verlieren da allerdings aus den Augen, das 1 Multiplikation
|> pro Träger pro Symbol bei 2000 Trägern auch wieder 2000 Multiplikationen

Der Aufwand ist aber wohl gegen ~11000 Butterflies a 4 MACs vernachlässigbar,
bei noch grösserer FFT erst recht.

|> sind, und das man die 2000 Koeffizienten nicht geschenkt bekommt,
|> sondern dafür Pilotsymbole spendieren muß und soetwas kratzt dann
|> an der Kapazität usw.

DAB kommt ohne Pilotträger aus, dafür gibts twei Sync-Symbole (naja, einmal
nichts, einmal eine echte Sync-Sequenz). Das kostet ca. 2.5%, dafür wird die
Synchronisation in Zeit und Frequenz durch Korrelation sehr einfach. DVB-T hat
durchlaufende Pilotträger, da wird die Synchronisation nicht mehr ganz so
einfach. Dafür morsen sie diverse Parameter mit und die (nicht)Linearität kann
aufgrund des höheren Pegels auch noch abgeschätzt werden, völlig nutzlos sind
die also auch nicht.

Das IMO einzig lästige an OFDM sind die Linearitätsanforderung bei Sender und
Empfänger. Beim Senden kann man mit Vorkorrektur zwar ein paar dB rausholen,
trotzdem macht es keinen Spass, 100W für 5W HF zu verheizen. Und beim Empfänger
brauchts auch etwas höhere Ströme als normal, damit einem die Träger nicht
"verschmieren".

--
         Georg Acher, snipped-for-privacy@in.tum.de
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Re: Reflexionen indoor
On Fri, 09 Jan 2004 12:06:55 +0100, Andreas Lobinger
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Wie gesagt, bei DAB funktioniert das gut für ganze Bundesländer.
Das Guard Intervall ist hinreichend lang.

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Besagtes WLAN ist leider Spread Spectrum, weil aus
produkttechnischen Gründen keine 54G Karten reinpassen.
Wäre es OFDM, dann hätte ich den Ärger nicht.

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Die Pilotsymbole brauchen relativ wenig Kapazität.
Zumal wenige Prozent Bandbreite hin oder her nicht wirklich das
Thema sind. Und wenn einer wirklich 2000 Träger nutzt, dann
unterhalten wir uns um Symbole mit vielen ms Länge, das schafft
selbst ein halbschlafender CMOS-Controller noch, das durchzu-
multiplizieren.

Der Kunde will kein ingenieurwissenschaftlich bandbreitenminimiertes
System, er möchte einfach nur eines, was bei gute Bandbreiteneffizienz
*mit bezahlbarem Aufwand* *gut funktioniert*.

Der eigentliche Grund, warum OFDM so effizient ist, ist sehr simpel:
Mehrwegeausbreitung läuft in der *Time Domain*.
Um die im Empfänger wegzubekommen, braucht man eine Faltung,
nix anderes macht der Equalizer oder Rake-Receiver.
Das ist bekanntermassen umso aufwendiger, je länger die Laufzeit-
Differenzen sind, *pro* Sample darf n x multipliziert und addiert
werden (Equalizer) oder die Kompensation ist eher nicht so toll
(Rake-Receiver, UMTS).

Hingegen liefert die Mathematik mit dem *Faltungssatz* und der FFT
(einem Teile&Herrsche Algorithmus, das hat schon Cäsar gewußt,
wie effizient das ist ;-) eine sehr schöne Lösung für das Problem:
Man verlagert die Codierung in die Frequenzebene wodurch aus
der übel zu rechnenden Faltung eine einfache Serie von
Multiplikationen wird. Und gleichzeitig erschlägt das Guardintervall
die unguten Randbedingungen aus einem zeitbegrenzten OFDM
Symbol.

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Das CDMA Nixalsverdruss bedeutet, steht inzwischen auch
offiziell in der Fachliteratur, siehe Walke, Mobilfunknetze
und ihre Protokolle, Band 1, ab Seite 362 einige nette
Zitate auf fast zwei Seiten: "CDMA is a religion. You don't get
facts, you get 'I believe'" usw.
Eine typische Manager-Marketing-Lösung halt aus dem Land
der unbegrenzten Marketing-Möglichkeiten.

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Mag sein. Aber es gibt effiziente und weniger effiziente
Lösungen. Es kann auch einer eine
$ZUMANAGEREHRENKOMPLIZIERTWENNSAUCHEINFACHGEHT
Variante der Fouriertransformation, z.B. jedes vierte Sample mit
Wavelets vermixt bauen, die auch orthogonal ist, aber garantiert
nicht a'la FFT über einen Teile&Herrsche Algorithmus effizient
gerechnet werden kann. Die macht man dann für eine Modulation
zum Standard und wundert sich, dass die Prozessoren in den
Endgeräten ziemlich schnell ziemlich heiss werden ...

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Ich verstehe Deinen Frust als quasi Betroffener.

Fakt ist aber, das wir von einem *kommerziellen* Betrieb ganz weit
weg sind, weil es keine Endgeräte gibt, die den Anforderungen
des Marktes auch nur halbwegs genügen.
U.a sind die Standby-Zeiten ein echtes Thema.

Ergo ist es sehr wohl *technisch* ein Problem, die Netzbetreiber
wollen ihre Kunden nicht mit halbgaren Lösungen vor den Kopf
stoßen, und zwar zu Recht.

Ein Standard, zu dem sich *mit vertretbarem Aufwand* keine
Endgeräte bauen lassen, die mindestens das können, was
auch solche unter dem Vorgängerstandard geleistet haben,
nämlich ganz einfach telefonieren, und zwar ohne alle zwei
Stunden zum Ladegerät rennen zu müssen und einen
Hundeknochen in der Tasche zu tragen, der taugt nicht viel.

Der gesamte UMTS Standard ist "defect by design", weil alleine
der Aufwand zur Aufrechterhaltung der Konnektivität über die
Air-(HF)-Schnittstelle gigantisch ist, sowohl bezüglich der
Signalverarbeitung wie auch bezüglich des Protokolls.
Demzufolge werden *selbst für gewöhnliche Gespräche*
beliebig Resourcen gefressen.

Das war aber bekannt. Nur hat keiner von den Konzern-
Teckies den Mut gehabt, gegen das Damagement den
Mund aufzumachen.

Im Zeitalter der schnellen Paketverarbeitung macht ein
n-Leute-senden-gleichzeitig-niedrige-Datenrate zu gleicher
Zeit auf gleicher Frequenz einfach keinen Sinn mehr, da
nimmt man eine gesunde Mischung aus halbwegs
schneller Übertragung und TDMA Resourcenverwaltung a'la
RSVP unter IP und gut ist. Und wenn es etwas mehr
Codierungsgewinn sein darf, dann bietet sich "MC-CDMA"
(was in Wirklichkeit ein OFDM mit Frequency Domain Code
ist) an, aber bitte *nur* zwecks Codierungsgewinn und nicht
zwecks "alle auf einer Frequenz zur gleichen Zeit", um die
Funkzellenplanung angeblich zu vereinfachen (klar,
natürlich das Kostensparargument für $DAMAGER, nur
leider waren die versenkten Lizenzgebühren teurer).
Einfach deshalb, weil der Aufwand für das gleichzeitig-
auf-einer-Frequenz-senden leider sehr hoch ist und das
dem Kunden nicht wirklich Nutzen bringt, die Gehälter der
zehn Frequenzplaner sind im Endeffekt billiger ...
( Alternativ könnte man auch Blöcke von OFDM Trägern
auf einzelne Nutzer verteilen, wenn die volle Bandbreite
für ein Datenpaket nicht benötigt wird, dann ist man auch
sehr flexibel mit den Bandbreiten. )

Hinzu kommt der Unfug, dass es von vorne bis hinten nicht
zu GSM kompatibel ist, weil sich die Weichei-Konzern-Manager
auf den IMT Konferenzen von den Amis und Japanern über den
Tisch haben ziehen lassen, alleine dafür gehören sie schon
geteert und gefedert.

Gruß Oliver

P.s.: Mag sein, dass irgendwann mal mein Notebook auch
eine UMTS Karte hat, weil es nix anderes gibt, aber toll
ist das deswegen noch lange nicht, was da abgelaufen ist.

--
Oliver Bartels + Erding, Germany + snipped-for-privacy@bartels.de
http://www.bartels.de + Phone: +49-8122-9729-0 Fax: -10

Re: Reflexionen indoor
Matthias S. schrieb:
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Okay, ich habe als feststehende Tatsache dargestellt, was von mir
nur als (fundierte) Vermutung gemeint war.

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Unpassendes Beispiel.
Reflektionen werden da nicht 'gewinnbringend' genutzt.

Meines Wissens wird Mehrwegeausbreitung noch nirgends 'gewinnbringend'
eingesetzt (außer vielleicht bei adaptiven Antennenarrays oder einem
System im Experimental-Stadium, in der Mehrwegeausbreitung gezielt zur
Erhöhung der Übertragungskapazität genutzt wurde; letzteres ging durch
die Fachpresse, sehr viel mehr weiß ich dazu nicht).

Quoted text here. Click to load it
Zunächst natürlich nicht.

Wenn es aber um das 'gewinnbringende' geht, kommt man um Überlagerungen
bzw. Vermeidung von Auslöschungen nicht herum - darauf wollte ich
hinaus.

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...sofern nicht eine Auslöschungs-Nullstelle mitten im Übertragungs-
kanal liegt (um auch die Frequenzdomäne mal in´s Spiel zu bringen).

Thomas.

Re: Reflexionen indoor
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Hallo Thomas,
gilt das eigentlich auch für DVB-T?
Zumindest hat man das da in den "Laieninformationen" behauptet.
Gruss
Harald

Re: Reflexionen indoor
Andreas Lobinger schrieb:
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GSM nutzt Antennendiversity in der Basisstation, DECT ebenfalls.

Martin

Re: Reflexionen indoor
Aloha,

Martin Lenz schrieb:
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Und das geht bitte wie mit einer Antenne?

RxD kann man immer machen, wenn man sich Gewinn erhofft, aber
das ist hier nicht der Punkt, es funktionert nämlich ganz gut auch
schon ohne.

Einen fröhlichen Tag wünschend
        LOBI

Re: Reflexionen indoor - Aussageverfeinerung
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Aufgrund der entfachten Diskussion:
Gewinnbringend bezog sich hierbei tatsächlich auf Mehrfachempfang nach dem
MIMO-Konzept. Um jedoch eine Aussage über Verzögerung und Dämpfung machen zu
können, ging es mir zunächst um deren annähernde Abschätzung bzw.
Bestimmung.

Frequenzabhängige Dielektizitätszahlen für Materialien im Raum sind daher
momentan Schwerpunkt meines Interesses... Fragmente (je Treffer: 1 Größe bei
1 bestimmten Frequenz) findet man per google, eine allgemeine Übersicht
konnte ich bisher jedoch noch nicht finden... Ausnahme: Anhang in Baxter
"Capacitive Sensors", hier findet man jedoch nichts zu Zimmerwänden...

Gruß Matthias.



Re: Reflexionen indoor - Aussageverfeinerung
Aloha,

Matthias Stock schrieb:
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Aha.

Es gibt gerade zu dem Thema Indoor/Räumlicher Kanal bergeweise Literatur. Ich
würde empfehlen mal kurz reinzulesen, wenn du mal eine grundsätzliche Sicht der
Möglichkeiten des Kanals sehen möchtest.

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Sowohl ich selber, als auch andere, die sich mit dem Thema räumlicher
Kanal schon mal befasst haben, halten es für ein relativ ambitioniertes
Projekt, anhand der Raumgeometrie und der Materialien eine Abschätzung
des Kanals zu versuchen...

Wichtiger für deine Arbeit, aber das schreibst du ja oben selber,
ist die tatsächliche Messung des Kanals. Das ist durch keinerlei
Abschätzung zu ersetzen.

Ein paar Punkte aus meiner Erinnerung:
- Dominierend scheint die Geometrie zu sein. Wenn du eine zusätzliche
 Wand in's Labor stellst ist deren Material deutlich(!) zweitrangig.
- Wahrscheinlich benötigst du nur eine Art Standard-Wand. Da alle
 Effekte wie Anstrich/Restfeuchte/Bilder(Glas) etc. miteinzubauen
 treibt dich nur in den rechnerischen Wahnsinn.
- Wenn du Fenster hast, ist plötzlich auch die Außengeometrie von
 Interesse...
- Nie nach Optik gehen; i.S.v. 'die Wand dadrüben passt abstandsmäßig
 ganz gut zu meiner ersten Reflektion...'

Einen fröhlichen Tag wünschend
        LOBI

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