Slabljenje bežičnog kanalaje varijacija amplitude, faze ili snage primljenog signala uzrokovana promjenama u putanji propagacije. Može smanjiti marginu veze, iskriviti širokopojasne signale i otežati reprodukciju RF mjerenja. Razumijevanje vrste slabljenja prisutne u sistemu pomaže inženjerima da odaberu odgovarajuće antene, metode ispitivanja i tehnike ublažavanja.
Ovaj vodič objašnjava fading velikih i malih razmjera, ravne i frekvencijski selektivne kanale, sporo i brzo fading, te najčešće statističke modele kanala. Također pokazuje kako dijagram antene, polarizacija i geometrija testa utječu na praktična mjerenja fadinga.
Šta je slabljenje bežičnog kanala?
Radio signal rijetko stiže do prijemnika samo jednom idealnom putanjom. Zgrade, teren, vozila, oprema i drugi objekti mogu blokirati, reflektirati, difraktirati ili raspršivati elektromagnetske valove. Više kopija istog signala stoga mogu stići s različitim kašnjenjima, amplitudama, fazama i kutovima dolaska. Njihova kombinacija može biti konstruktivna na jednoj lokaciji ili frekvenciji, a destruktivna na drugoj.
Slabljenje signala se razlikuje od determinističkog gubitka signala u slobodnom prostoru. Gubitak signala opisuje opće smanjenje snage kako se povećava udaljenost i frekvencija, dok slabljenje opisuje dodatne varijacije oko tog prosjeka. Inženjeri obično klasificiraju slabljenje signala na dvije nezavisne ose: prostorna skala i selektivnost kanala.
Slika 1.Spore i brze varijacije u nivou primljenog signala ilustruju različita vremena slabljenja ili skale udaljenosti.
Kako se klasifikuje bežično slabljenje signala
Fading velikih razmjeraopisuje postepene promjene na relativno velikim udaljenostima, uglavnom zbog varijacija gubitka puta i zasjenjivanja.Blijeđenje malog obimaopisuje brze promjene na kratkim udaljenostima ili kratkim vremenskim intervalima zbog višestrukih puteva i kretanja.
Slabljenje malog obima se zatim može klasificirati prema širenju kašnjenja kao ravno ili frekvencijski selektivno, a prema Dopplerovom širenju kao sporo ili brzo. To su odvojene klasifikacije: kanal može biti ravan i brz, ravan i spor, frekvencijski selektivan i brz ili frekvencijski selektivan i spor.
Veliko slabljenje: Gubitak putanje i sjenčenje
Trend gubitka puta
Gubitak na putanji je prosječno smanjenje primljene snage s udaljenošću propagacije. U neometanom slobodnom prostoru, gubitak je povezan s talasnom dužinom i udaljenošću. Stvarna okruženja dodaju ovisnosti o terenu, neredu, atmosferskim efektima i visini antene, tako da praktični budžeti za veze obično koriste model propagacije koji odgovara scenariju implementacije.
Blijeđenje sjene
Zasjenjenje se javlja kada veliki objekti djelomično ili potpuno blokiraju direktnu putanju širenja signala. Zgrade, brda, mašine i karoserije vozila mogu proizvesti relativno spore promjene u nivou prijema kako se mijenjaju predajnik, prijemnik ili okolno okruženje. Slabljenje sjene se često statistički predstavlja oko lokalnog srednjeg gubitka puta.
Blijeđenje malog obima: Višestruki put i kretanje
Ravno blijeđenje u odnosu na frekvencijski selektivno blijeđenje
Kanal je otprilikeravno blijeđenjekada je njegova koherentna širina pojasa šira od zauzete širine pojasa signala. Kanal tada mijenja amplitudu i fazu signala bez snažnog preoblikovanja svog spektra.
Kanal postajefrekvencijski selektivankada je propusni opseg signala veliki u poređenju sa propusnim opsegom koherencije. Različite spektralne komponente doživljavaju različito pojačanje i fazu. Osnovni uzrok je razrješivo širenje kašnjenja usljed više putanja, što može stvoriti intersimbolsku interferenciju u digitalnim vezama.
Sporo blijeđenje u odnosu na brzo blijeđenje
Sporo blijeđenjeznači da se kanal malo mijenja tokom relevantnog signalnog intervala.Brzo blijeđenjeznači da se kanal značajno mijenja tokom tog intervala. Relativno kretanje između predajnika, prijemnika i okolnih raspršivača proizvodi Dopplerove pomake i skraćuje vrijeme koherencije kanala.
| Klasifikacija | Ključna usporedba | Tipičan efekat |
|---|---|---|
| Ravno blijeđenje | Širina signala je manja od širine koherentnosti | Široka varijacija amplitude i faze u cijelom signalu |
| Frekvencijski selektivan | Širina signala je veća od širine koherentnosti | Spektralna distorzija i moguća intersimbolska interferencija |
| Sporo blijeđenje | Vrijeme koherencije je dugo u odnosu na interval signalizacije | Postepena varijacija na nivou linka |
| Brzo blijeđenje | Vrijeme koherencije je kratko u odnosu na interval signalizacije | Brze varijacije i oštećenje uzrokovano Dopplerom |
Uobičajeni statistički modeli slabljenja
- Rayleighovo slabljenje:obično se koristi kada nije prisutna nijedna dominantna komponenta u liniji vidljivosti, a primljeni signal formiraju mnoge raspršene komponente.
- Riciansko blijedi:uključuje dominantnu komponentu zajedno s raspršenim višestrukim putnim komponentama. Ricianov K-faktor izražava odnos snage između dominantne i difuzne komponente.
- Nakagamijevo blijedi:fleksibilna empirijska distribucija koja može predstaviti raspon stepena slabljenja putem svog parametra oblika.
- Weibullovo blijeđenje:druga prilagodljiva statistička distribucija koja se koristi za odabrana izmjerena okruženja propagacije.
Odabir modela mora biti zasnovan na stvarnom okruženju, frekvenciji, mobilnosti, konfiguraciji antene i podacima mjerenja. Moderni MATLAB radni tokovi koriste objekte kao što sucomm.RayleighChannelicomm.RicianChannelumjesto zastarjelih funkcija na koje se poziva u prethodnoj verziji ovog članka.
Slika 3.Statističke distribucije omotača pružaju kompaktne modele za izmjereno ponašanje slabljenja.
Kako slabljenje signala utiče na performanse RF sistema
Slabljenje signala može smanjiti prijemnu snagu, sniziti odnos signal-šum, povećati stopu grešaka i prekinuti radio vezu. Frekvencijski selektivno slabljenje također može iskriviti širokopojasne talasne oblike, dok brza Dopplerova varijacija može otežati procjenu kanala.
Uobičajene metode ublažavanja uključuju:
- odgovarajuća margina linka i automatska kontrola pojačanja;
- vremenska, frekvencijska, prostorna ili polarizacijska raznolikost;
- izjednačavanje i dizajn višenosnih valnih oblika;
- kodiranje kanala, preplitanje i adaptivna modulacija;
- MIMO obrada i upravljanje snopom;
- pažljivo postavljanje antene, odabir dijagrama i kontrola polarizacije.
Nijedna tehnika ne eliminiše svaki mehanizam slabljenja. Ispravan pristup zavisi od statistike kanala, zauzetog propusnog opsega, mobilnosti, zahtjeva pokrivenosti i prihvatljive vjerovatnoće prekida.
Slika 4.Izmjereni podaci trebaju utvrditi da li je statistička distribucija prikladna za određeni kanal.
Odabir antene za ispitivanje sondiranja kanala i slabljenja signala
Antena sama ne stvara kanal propagacije, ali snažno utiče na to koje se putanje i polarizacije prenose ili primaju. Pojačanje, širina snopa, dijagram zračenja, čistoća polarizacije, fazna stabilnost i geometrija montaže mogu uticati na ponašanje izmjerenog kanala.
Za ponovljiva mjerenja kanala ili slabljenja, dokumentirajte:
- kompletan frekventni opseg i trenutna širina pojasa mjerenja;
- pojačanje antene i širina snopa u odnosu na frekvenciju;
- zahtjevi za linearnu, dualno-linearnu ili kružnu polarizaciju;
- visina antene, orijentacija, razmak i okolne strukture;
- RF konektor, gubitak kabla i referentna ravan za kalibraciju;
- kretanje predajnika, prijemnika i raspršivača;
- širenje kašnjenja, Dopplerovo širenje i potreban dinamički raspon.
Opcije RF MISO antene
RF MISO dizajnira i isporučuje RF i mikrotalasne antene za laboratorijske, terenske i sistemske integracijske radove. U zavisnosti od potrebne pokrivenosti i geometrije mjerenja, inženjeri mogu razmotritiširokopojasne rog anteneza usmjerena širokopojasna mjerenja,logaritamsko-periodične anteneza široku frekvencijsku pokrivenost, ilisvesmjerne anteneza odabrane studije pokrivenosti i propagacije.
Pregledajte trenutni tehnički list modela za frekventni opseg, pojačanje, polarizaciju, VSWR, konektor i mehaničke dimenzije. Za odabir specifičan za primjenu, podijelite s RF MISO timom informacije o testnom opsegu, propusnom opsegu, potrebnom dijagramu, polarizaciji, ograničenjima montaže i okruženju mjerenja.
Razgovarajte o vašim zahtjevima za mjerenje RF-a
RF MISO može pomoći u identifikaciji opcija antene za sondiranje kanala, studije propagacije, evaluaciju bežičnih sistema i srodna RF mjerenja.
Istražite mogućnosti testiranja antena|Kontaktirajte RF MISO
Reference i daljnje čitanje
Vrijeme objave: 14. avg. 2023.
