Ova stranica opisuje osnove slabljenja i vrste slabljenja u bežičnoj komunikaciji. Vrste slabljenja su podijeljene na slabljenje velikih razmjera i slabljenje malih razmjera (širenje višestrukog kašnjenja i Dopplerovo širenje).
Ravno bjenjenje i bjenjenje odabirom frekvencije dio su višestrukog bjenjenja, dok su brzo i sporo bjenjenje dio Dopplerovog širenja bjenjenja. Ove vrste bjenjenja implementirane su prema Rayleighovoj, Ricianovoj, Nakagami i Weibullovoj distribuciji ili modelima.
Uvod:
Kao što znamo, bežični komunikacijski sistem se sastoji od predajnika i prijemnika. Put od predajnika do prijemnika nije gladak i preneseni signal može proći kroz različite vrste slabljenja, uključujući gubitak na putu, višestruko slabljenje itd. Slabljenje signala na putu zavisi od različitih faktora. To su vrijeme, radio frekvencija i put ili položaj predajnika/prijemnika. Kanal između predajnika i prijemnika može biti vremenski promjenjiv ili fiksan, ovisno o tome da li su predajnik/prijemnik fiksni ili se kreću jedan u odnosu na drugi.
Šta blijedi?
Vremenska varijacija snage primljenog signala zbog promjena u prenosnom mediju ili putanjama poznata je kao slabljenje (fading). Slabljenje zavisi od različitih faktora kao što je gore navedeno. U fiksnom scenariju, slabljenje zavisi od atmosferskih uslova kao što su kiša, munje itd. U mobilnom scenariju, slabljenje zavisi od prepreka na putanji koje se mijenjaju u odnosu na vrijeme. Ove prepreke stvaraju složene efekte prenosa na preneseni signal.
Slika 1 prikazuje dijagram amplitude u odnosu na udaljenost za tipove sporog i brzog slabljenja o kojima ćemo kasnije raspravljati.
Vrste blijeđenja
Uzimajući u obzir različita oštećenja povezana s kanalima i položajem predajnika/prijemnika, slijede sljedeće vrste slabljenja u bežičnim komunikacijskim sistemima.
➤Blijeđenje velikih razmjera: Uključuje gubitak putanje i efekte sjenčenja.
➤Bladenje malog obima: Podijeljeno je u dvije glavne kategorije, i to širenje višestrukog kašnjenja i Dopplerovo širenje. Širenje višestrukog kašnjenja dalje se dijeli na ravno bladenje i frekvencijski selektivno bladenje. Dopplerovo širenje se dijeli na brzo bladenje i sporo bladenje.
➤Modeli blijeđenja: Gore navedeni tipovi blijeđenja implementirani su u različitim modelima ili distribucijama, uključujući Rayleighovu, Ricianovu, Nakagamijevu, Weibullovu itd.
Kao što znamo, slabljenje signala nastaje zbog refleksija od tla i okolnih zgrada, kao i raspršenih signala od drveća, ljudi i tornjeva prisutnih u velikom području. Postoje dvije vrste slabljenja, i to slabljenje velikih razmjera i slabljenje malih razmjera.
1.) Blijeđenje velikih razmjera
Veliko slabljenje signala se javlja kada se prepreka pojavi između predajnika i prijemnika. Ova vrsta interferencije uzrokuje značajno smanjenje jačine signala. To je zato što je EM talas zasjenjen ili blokiran preprekom. To je povezano s velikim fluktuacijama signala na udaljenosti.
1.a) Gubitak putanje
Gubitak na putu u slobodnom prostoru može se izraziti na sljedeći način.
➤ Pt/Pr = {(4 * π * d)2/ λ2} = (4*π*f*d)2/c2
Gdje,
Pt = Snaga prijenosa
Pr = Prijemna snaga
λ = talasna dužina
d = udaljenost između predajne i prijemne antene
c = brzina svjetlosti, tj. 3 x 108
Iz jednačine se vidi da preneseni signal slabi s udaljenošću jer se širi preko sve veće i veće površine od predajnog prema prijemnom kraju.
1.b) Efekat sjenčenja
• Primjećuje se u bežičnoj komunikaciji. Zasjenjivanje je odstupanje primljene snage EM signala od prosječne vrijednosti.
• To je rezultat prepreka na putu između predajnika i prijemnika.
• Zavisi od geografskog položaja kao i od radiofrekvencije EM (elektromagnetnih) talasa.
2. Blijeđenje malog obima
Slabljenje signala na malom obimu povezano je s brzim fluktuacijama jačine primljenog signala na vrlo kratkoj udaljenosti i u kratkom vremenskom periodu.
Na osnovuširenje kašnjenja po više putanjamaPostoje dvije vrste slabljenja malog obima, i to ravno slabljenje i frekvencijski selektivno slabljenje. Ove vrste višestrukog slabljenja zavise od okruženja propagacije.
2.a) Ravno blijeđenje
Za bežični kanal se kaže da ima ravno fading ako ima konstantno pojačanje i linearni fazni odziv preko propusnog opsega koji je veći od propusnog opsega prenesenog signala.
Kod ove vrste slabljenja sve frekvencijske komponente primljenog signala fluktuiraju istovremeno u istim proporcijama. Poznato je i kao neselektivno slabljenje.
• Signal BW << Kanal BW
• Period simbola >> Raspon kašnjenja
Efekat ravnog fadinga se ogleda kao smanjenje odnosa signal-šum (SNR). Ovi kanali sa ravnim fadingom poznati su kao kanali sa promjenjivom amplitudom ili uskopojasni kanali.
2.b) Frekvencijsko selektivno slabljenje
Utiče na različite spektralne komponente radio signala sa različitim amplitudama. Otuda i naziv selektivno slabljenje.
• Signalni propusnik > Kanalni propusnik
• Period simbola < Raspon kašnjenja
Na osnovuDopplerovo širenjePostoje dvije vrste slabljenja, i to brzo i sporo slabljenje. Ove vrste Dopplerovog širenja slabljenja zavise od brzine mobilnog uređaja, tj. brzine prijemnika u odnosu na predajnik.
2.c) Brzo slabljenje
Fenomen brzog slabljenja predstavljen je brzim fluktuacijama signala na malim područjima (tj. propusnom opsegu). Kada signali stignu iz svih smjerova u ravni, brzo slabljenje će se primijetiti za sve smjerove kretanja.
Brzo slabljenje se javlja kada se impulsni odziv kanala vrlo brzo mijenja unutar trajanja simbola.
• Visoko Dopplerovo širenje
• Period simbola > Vrijeme koherencije
• Varijacija signala < Varijacija kanala
Ovi parametri rezultiraju frekventnom disperzijom ili vremenski selektivnim slabljenjem zbog Dopplerovog širenja. Brzo slabljenje je rezultat refleksija lokalnih objekata i kretanja objekata u odnosu na te objekte.
Kod brzog slabljenja, prijemni signal je zbir brojnih signala koji se reflektuju od različitih površina. Ovaj signal je zbir ili razlika više signala koji mogu biti konstruktivni ili destruktivni na osnovu relativnog faznog pomaka između njih. Fazni odnosi zavise od brzine kretanja, frekvencije prenosa i relativnih dužina puta.
Brzo slabljenje iskrivljuje oblik impulsa osnovnog opsega. Ovo izobličenje je linearno i stvaraISI(Intersenzibilna interferencija). Adaptivno izjednačavanje smanjuje ISI uklanjanjem linearnog izobličenja izazvanog kanalom.
2.d) Sporo slabljenje
Sporo blijedi rezultat je sjenčenja zgrada, brda, planina i drugih objekata preko puta.
• Nisko Dopplerovo širenje
• Period simbola <
• Varijacija signala >> Varijacija kanala
Implementacija modela blijeđenja ili distribucija blijeđenja
Implementacije modela ili distribucija fedinga uključuju Rayleighovo feding, Ricianovo feding, Nakagamijevo feding i Weibullovo feding. Ove distribucije ili modeli kanala su dizajnirani da uključe feding u signal podataka osnovnog opsega prema zahtjevima profila fedinga.
Rayleighovo slabljenje
• U Rayleighovom modelu, simuliraju se samo komponente koje nisu u liniji vidljivosti (NLOS) između predajnika i prijemnika. Pretpostavlja se da ne postoji LOS put između predajnika i prijemnika.
• MATLAB pruža funkciju "rayleighchan" za simulaciju Rayleighovog modela kanala.
• Snaga je eksponencijalno raspoređena.
• Faza je ravnomjerno raspoređena i nezavisna od amplitude. To je najčešće korištena vrsta slabljenja u bežičnoj komunikaciji.
Riciansko blijedi
• U Ricianovom modelu, simuliraju se i komponente linije vidljivosti (LOS) i komponente koje nisu linije vidljivosti (NLOS) između predajnika i prijemnika.
• MATLAB pruža funkciju "ricianchan" za simulaciju modela Ricianovog kanala.
Nakagami blijedi
Nakagamijev model slabljenja signala je statistički model koji se koristi za opisivanje bežičnih komunikacijskih kanala u kojima primljeni signal prolazi kroz višestruko slabljenje. Predstavlja okruženja sa umjerenim do jakim slabljenjem signala, kao što su urbana ili prigradska područja. Sljedeća jednačina može se koristiti za simulaciju Nakagamijevog modela slabljenja signala.
• U ovom slučaju označavamo h = r*ejΦi ugao Φ je ravnomjerno raspoređen na [-π, π]
• Pretpostavlja se da su varijable r i Φ međusobno nezavisne.
• Nakagami pdf je izražen kao gore.
• U Nakagami pdf-u, 2σ2= E{r2}, Γ(.) je Gama funkcija, a k >= (1/2) je broj stepeni slobode koji se odnose na broj dodanih Gaussonovih slučajnih varijabli).
• Prvobitno je razvijen empirijski na osnovu mjerenja.
• Trenutna prijemna snaga ima gama raspodjelu. • Sa k = 1, Rayleigh = Nakagami
Weibullovo blijeđenje
Ovaj kanal je još jedan statistički model koji se koristi za opis bežičnog komunikacijskog kanala. Weibullov kanal sa slabljenjem se obično koristi za predstavljanje okruženja sa različitim tipovima uslova slabljenja, uključujući i slabo i jako slabljenje.
Gdje,
2σ2= E{r2}
• Weibullova distribucija predstavlja još jednu generalizaciju Rayleighove distribucije.
• Kada su X i Y idividualne Gaussove varijable s nultom srednjom vrijednošću, omotač od R = (X2+ Y2)1/2je Rayleighova distribuirana. • Međutim, omotač je definiran R = (X2+ Y2)1/2, a odgovarajući pdf (profil distribucije snage) ima Weibullovu distribuciju.
• Sljedeća jednačina se može koristiti za simuliranje Weibullovog modela fedinga.
Na ovoj stranici smo obradili različite teme o fadingu, kao što su šta je kanal za fading, njegove vrste, modeli fadinga, njihova primjena, funkcije i tako dalje. Informacije date na ovoj stranici mogu se koristiti za poređenje i utvrđivanje razlike između fadinga malih i velikih razmjera, razlike između ravnog fadinga i frekvencijski selektivnog fadinga, razlike između brzog i sporog fadinga, razlike između Rayleighovog i Ricianovog fadinga i tako dalje.
E-mail:info@rf-miso.com
Telefon: 0086-028-82695327
Web stranica: www.rf-miso.com
Vrijeme objave: 14. avg. 2023.
