Táto stránka popisuje základy slabnutia a typy slabnutia v bezdrôtovej komunikácii.Typy zoslabovania sa delia na zoslabovanie vo veľkom meradle a zoslabovanie v malom meradle (šírenie viaccestného oneskorenia a dopplerovské šírenie).
Ploché zoslabovanie a zoslabovanie pri výbere frekvencie sú súčasťou viaccestného miznutia, kde rýchle blednutie a pomalé blednutie sú súčasťou dopplerovského tlmenia.Tieto typy slabnutia sú implementované podľa distribúcií alebo modelov Rayleigh, Rician, Nakagami a Weibull.
Úvod:
Ako vieme, bezdrôtový komunikačný systém pozostáva z vysielača a prijímača.Cesta od vysielača k prijímaču nie je plynulá a prenášaný signál môže prechádzať rôznymi druhmi útlmu vrátane straty cesty, viaccestného útlmu atď. Útlm signálu cez cestu závisí od rôznych faktorov.Sú to čas, rádiová frekvencia a dráha alebo poloha vysielača/prijímača.Kanál medzi vysielačom a prijímačom môže byť časovo premenlivý alebo pevný v závislosti od toho, či sú vysielač/prijímač pevné alebo sa navzájom pohybujú.
Čo mizne?
Časová zmena výkonu prijímaného signálu v dôsledku zmien prenosového média alebo ciest je známa ako únik.Vyblednutie závisí od rôznych faktorov, ako je uvedené vyššie.V fixnom scenári závisí slabnutie od atmosférických podmienok, ako sú zrážky, osvetlenie atď. V mobilnom scenári závisí slabnutie od prekážok na trase, ktoré sa menia v závislosti od času.Tieto prekážky vytvárajú zložité prenosové efekty na prenášaný signál.
Obrázok 1 znázorňuje graf amplitúdy verzus vzdialenosť pre typy pomalého a rýchleho slabnutia, o ktorých budeme diskutovať neskôr.
Miznúce typy
Vzhľadom na rôzne poruchy súvisiace s kanálom a polohu vysielača/prijímača sú nasledujúce typy slabnutia v bezdrôtovom komunikačnom systéme.
➤Vyblednutie veľkého rozsahu: Zahŕňa stratu cesty a efekty tieňovania.
➤ Vyblednutie v malom rozsahu: Je rozdelené do dvoch hlavných kategórií, tj.multipath delay spread a doppler spread spread.Šírenie viaccestného oneskorenia sa ďalej delí na ploché zoslabovanie a frekvenčne selektívne zoslabovanie.Dopplerovské šírenie sa delí na rýchle blednutie a pomalé blednutie.
➤ Modely miznutia: Vyššie uvedené typy blednutia sú implementované v rôznych modeloch alebo distribúciách, ktoré zahŕňajú Rayleigh, Rician, Nakagami, Weibull atď.
Ako vieme, slabnúce signály sa vyskytujú v dôsledku odrazov od zeme a okolitých budov, ako aj rozptýlených signálov od stromov, ľudí a veží prítomných vo veľkej oblasti.Existujú dva typy vyblednutia, tj.vyblednutie veľkého rozsahu a vyblednutie malého rozsahu.
1.) Vyblednutie vo veľkom meradle
Veľké vyblednutie nastane, keď sa medzi vysielač a prijímač dostane prekážka.Tento typ rušenia spôsobuje značné zníženie sily signálu.Je to preto, že EM vlna je zatienená alebo blokovaná prekážkou.Súvisí to s veľkými výkyvmi signálu na vzdialenosť.
1.a) Strata cesty
Strata dráhy voľného priestoru môže byť vyjadrená nasledovne.
➤ Pt/Pr = {(4 * π * d)2/ λ2} = (4*π*f*d)2/c2
Kde,
Pt = Vysielací výkon
Pr = Príjem energie
λ = vlnová dĺžka
d = vzdialenosť medzi vysielacou a prijímacou anténou
c = rýchlosť svetla, tj 3 x 108
Z rovnice vyplýva, že prenášaný signál sa na vzdialenosť tlmí, keď sa signál šíri po čoraz väčšej ploche od vysielacieho konca k prijímaciemu koncu.
1.b) Efekt tieňovania
• Pozoruje sa pri bezdrôtovej komunikácii.Tieňovanie je odchýlka prijímaného výkonu EM signálu od priemernej hodnoty.
• Je to výsledok prekážok na ceste medzi vysielačom a prijímačom.
• Závisí od geografickej polohy, ako aj od rádiovej frekvencie EM (elektromagnetických) vĺn.
2. Vyblednutie v malej mierke
Slabnutie v malom rozsahu sa týka rýchlych výkyvov sily prijímaného signálu na veľmi krátku vzdialenosť a krátke časové obdobie.
Založené naviaccestné šírenie oneskoreniaexistujú dva typy vyblednutia v malom rozsahu, tj.ploché blednutie a frekvenčne selektívne blednutie.Tieto viaccestné typy miznutia závisia od prostredia šírenia.
2.a) Ploché vyblednutie
O bezdrôtovom kanáli sa hovorí, že je plochý, ak má konštantný zisk a lineárnu fázovú odozvu v šírke pásma, ktorá je väčšia ako šírka pásma prenášaného signálu.
Pri tomto type zoslabovania kolíšu všetky frekvenčné zložky prijímaného signálu súčasne v rovnakých pomeroch.Je tiež známy ako neselektívne vyblednutie.
• Signál ČB << Kanál ČB
• Doba symbolu >> Delay Spread
Účinok plochého vyblednutia sa považuje za zníženie SNR.Tieto ploché slabnúce kanály sú známe ako kanály s premenlivou amplitúdou alebo úzkopásmové kanály.
2.b) Frekvenčne selektívne slabnutie
Ovplyvňuje rôzne spektrálne zložky rádiového signálu s rôznymi amplitúdami.Preto názov selektívne vyblednutie.
• Signál BW > Channel BW
• Doba symbolu < Delay Spread
Založené nadopplerovské šírenieexistujú dva typy vyblednutia, napr.rýchle blednutie a pomalé blednutie.Tieto typy dopplerovského rozptylu závisia od rýchlosti mobilu, tj rýchlosti prijímača vzhľadom na vysielač.
2.c) Rýchle vyblednutie
Fenomén rýchleho slabnutia je reprezentovaný rýchlymi fluktuáciami signálu na malých plochách (tj šírke pásma).Keď signály prichádzajú zo všetkých smerov v rovine, rýchle slabnutie bude pozorované vo všetkých smeroch pohybu.
K rýchlemu vyblednutiu dochádza, keď sa impulzná odozva kanála mení veľmi rýchlo počas trvania symbolu.
• Vysoký dopplerovský rozptyl
• Perioda symbolu > Koherenčný čas
• Variácia signálu < Variácia kanála
Tieto parametre vedú k frekvenčnému rozptylu alebo časovo selektívnemu vyblednutiu v dôsledku dopplerovského šírenia.Rýchle vyblednutie je výsledkom odrazov miestnych objektov a pohybu objektov vzhľadom na tieto objekty.
Pri rýchlom zoslabovaní je prijímaný signál súčtom mnohých signálov, ktoré sa odrážajú od rôznych povrchov.Tento signál je súčtom alebo rozdielom viacerých signálov, ktoré môžu byť konštruktívne alebo deštruktívne na základe relatívneho fázového posunu medzi nimi.Fázové vzťahy závisia od rýchlosti pohybu, frekvencie prenosu a relatívnej dĺžky dráhy.
Rýchle blednutie deformuje tvar impulzu základného pásma.Toto skreslenie je lineárne a vytváraISI(Inter Symbol Interference).Adaptívne vyrovnanie znižuje ISI odstránením lineárneho skreslenia vyvolaného kanálom.
2.d) Pomalé blednutie
Pomalé blednutie je výsledkom tieňovania budovami, kopcami, horami a inými objektmi nad cestou.
• Nízky dopplerovský rozptyl
• Obdobie symbolu <
• Variácia signálu >> Variácia kanála
Implementácia Fading modelov alebo distribúcií miznúcich
Implementácia modelov miznutia alebo distribúcie blednutia zahŕňa blednutie Rayleigh, Rician fading, Nakagami fading a Weibull fading.Tieto distribúcie alebo modely kanálov sú navrhnuté tak, aby zahŕňali zoslabovanie dátového signálu v základnom pásme podľa požiadaviek profilu zoslabovania.
Rayleigh bledne
• V modeli Rayleigh sa medzi vysielačom a prijímačom simulujú iba komponenty bez priamej viditeľnosti (NLOS).Predpokladá sa, že medzi vysielačom a prijímačom neexistuje žiadna cesta LOS.
• MATLAB poskytuje funkciu „rayleighchan“ na simuláciu modelu kanála rayleigh.
• Výkon je rozložený exponenciálne.
• Fáza je rovnomerne rozložená a nezávislá od amplitúdy.Je to najpoužívanejší typ Fading v bezdrôtovej komunikácii.
Rician blednutie
• V ricianskom modeli sú medzi vysielačom a prijímačom simulované zložky priamej viditeľnosti (LOS) aj iné zložky viditeľnosti (NLOS).
• MATLAB poskytuje funkciu „ricianchan“ na simuláciu modelu rician channel.
Nakagami bledne
Nakagami únikový kanál je štatistický model používaný na popis bezdrôtových komunikačných kanálov, v ktorých prijímaný signál prechádza viaccestným únikom.Predstavuje prostredia so stredným až silným vyblednutím, ako sú mestské alebo prímestské oblasti.Nasledujúcu rovnicu možno použiť na simuláciu modelu slabnúceho kanála Nakagami.
• V tomto prípade označujeme h = r*ejΦa uhol Φ je rovnomerne rozdelený na [-π, π]
• Predpokladá sa, že premenné r a Φ sú vzájomne nezávislé.
• Nakagami pdf je vyjadrené ako je uvedené vyššie.
• V pdf Nakagami, 2σ2= E{r2}, Γ(.) je funkcia gama a k >= (1/2) je údaj miznutia (stupne voľnosti súvisiace s počtom pridaných Gaussionových náhodných premenných).
• Pôvodne bol vyvinutý empiricky na základe meraní.
• Okamžitý príkon je distribuovaný gama.• S k = 1 Rayleigh = Nakagami
Weibullovo blednutie
Tento kanál je ďalším štatistickým modelom používaným na popis bezdrôtového komunikačného kanála.Weibullov kanál slabnutia sa bežne používa na reprezentáciu prostredí s rôznymi typmi podmienok slabnutia vrátane slabého aj vážneho vyblednutia.
Kde,
2σ2= E{r2}
• Weibullovo rozdelenie predstavuje ďalšie zovšeobecnenie Rayleighovho rozdelenia.
• Keď X a Y sú nulové stredné gaussovské premenné, obálka R = (X2+ Y2)1/2je distribuovaný Rayleigh.• Obálka je však definovaná R = (X2+ Y2)1/2, a zodpovedajúci pdf (profil distribúcie energie) je distribuovaný Weibull.
• Nasledovnú rovnicu možno použiť na simuláciu Weibullovho modelu slabnutia.
Na tejto stránke sme prešli rôznymi témami o miznutí, napríklad čo je to miznúci kanál, jeho typy, modely miznutia, ich aplikácie, funkcie atď.Informácie poskytnuté na tejto stránke je možné použiť na porovnanie a odvodenie rozdielu medzi vyblednutím v malom a veľkom rozsahu, rozdiel medzi plochým vyblednutím a vyblednutím frekvenčným výberom, rozdiel medzi rýchlym a pomalým vyblednutím, rozdiel medzi vyblednutím rayleigha a vyblednutím rician tak ďalej.
E-mail:info@rf-miso.com
Telefón: 0086-028-82695327
Webstránka: www.rf-miso.com
Čas odoslania: 14. augusta 2023
