Útlm bezdrôtového kanálaje zmena amplitúdy, fázy alebo výkonu prijímaného signálu spôsobená zmenami v dráhe šírenia. Môže znížiť rezervu spoja, skresliť širokopásmové signály a sťažiť reprodukciu RF meraní. Pochopenie typu úniku prítomného v systéme pomáha inžinierom vybrať vhodné antény, testovacie metódy a techniky zmiernenia.
Táto príručka vysvetľuje rozsiahle a malé úniky, ploché a frekvenčne selektívne kanály, pomalé a rýchle úniky a najbežnejšie štatistické modely kanálov. Taktiež ukazuje, ako diagram antény, polarizácia a geometria testu ovplyvňujú praktické merania úniku.
Čo je to úbytok bezdrôtového kanála?
Rádiový signál sa k prijímaču zriedka dostane iba jednou ideálnou cestou. Budovy, terén, vozidlá, zariadenia a iné objekty môžu blokovať, odrážať, difrakovať alebo rozptyľovať elektromagnetické vlny. Viacero kópií toho istého signálu preto môže doraziť s rôznym oneskorením, amplitúdou, fázou a uhlom príchodu. Ich kombinácia môže byť konštruktívna na jednom mieste alebo frekvencii a deštruktívna na inom.
Útlm sa líši od deterministického útlmu signálu vo voľnom priestore. Útlm signálu opisuje všeobecné zníženie výkonu so zvyšujúcou sa vzdialenosťou a frekvenciou, zatiaľ čo útlm popisuje dodatočnú variáciu okolo tohto priemeru. Inžinieri zvyčajne klasifikujú útlm signálu podľa dvoch nezávislých osí: priestorovej mierky a selektivity kanála.
Obrázok 1.Pomalé a rýchle zmeny úrovne prijímaného signálu ilustrujú rôzne časy úniku alebo mierky vzdialenosti.
Ako sa klasifikuje bezdrôtové slabnutie
Rozsiahle blednutieopisuje postupné zmeny na relatívne dlhých vzdialenostiach, najmä v dôsledku variácie strát dráhy a tieňovania.Malé blednutieopisuje rýchle zmeny na krátkych vzdialenostiach alebo v krátkych časových intervaloch v dôsledku viaccestného šírenia a pohybu.
Malé úniky signálu možno potom klasifikovať podľa rozptylu oneskorenia ako ploché alebo frekvenčne selektívne a podľa Dopplerovho rozptylu ako pomalé alebo rýchle. Ide o samostatné klasifikácie: kanál môže byť plochý a rýchly, plochý a pomalý, frekvenčne selektívny a rýchly alebo frekvenčne selektívny a pomalý.
Rozsiahle blednutie: Strata signálu a tieňovanie
Trend straty cesty
Strata na ceste je priemerné zníženie prijímaného výkonu so vzdialenosťou šírenia. V neobmedzenom voľnom priestore strata súvisí s vlnovou dĺžkou a vzdialenosťou. Reálne prostredie pridáva terén, rušenie, atmosférické vplyvy a závislosti od výšky antény, takže praktické rozpočty na spojenie zvyčajne používajú model šírenia vhodný pre daný scenár nasadenia.
Blednutie tieňa
K tieňovaniu dochádza, keď veľké objekty čiastočne alebo úplne blokujú priamu cestu šírenia signálu. Budovy, kopce, stroje a karosérie vozidiel môžu spôsobovať relatívne pomalé zmeny v úrovni príjmu, keď sa vysielač, prijímač alebo okolité prostredie menia. Únik tieňa je často štatisticky reprezentovaný okolo lokálnej strednej straty signálu.
Malé blednutie: Viaccestné šírenie a pohyb
Ploché blednutie vs. frekvenčne selektívne blednutie
Kanál je približneploché blednutiekeď je jeho koherenčná šírka pásma širšia ako obsadená šírka pásma signálu. Kanál potom zmení amplitúdu a fázu signálu bez výraznej zmeny tvaru svojho spektra.
Kanál sa stanefrekvenčne selektívnykeď je šírka pásma signálu veľká v porovnaní so šírkou pásma koherencie. Rôzne spektrálne zložky majú rôzne zosilnenie a fázu. Základnou príčinou je rozlíšiteľné viaccestné oneskorenie, ktoré môže v digitálnych spojoch vytvárať medzisymbolovú interferenciu.
Pomalé blednutie vs. rýchle blednutie
Pomalé blednutieznamená, že kanál sa počas príslušného signalizačného intervalu mení len málo.Rýchle blednutieznamená, že kanál sa v tomto intervale výrazne mení. Relatívny pohyb medzi vysielačom, prijímačom a okolitými rozptylovými prvkami spôsobuje Dopplerov posun a skracuje čas koherencie kanála.
| Klasifikácia | Porovnanie kľúčov | Typický účinok |
|---|---|---|
| Ploché blednutie | Šírka pásma signálu je menšia ako šírka pásma koherencie | Široká amplitúdová a fázová variácia v celom signále |
| Frekvenčne selektívny | Šírka pásma signálu je väčšia ako šírka pásma koherencie | Spektrálne skreslenie a možná intersenzibilná interferencia |
| Pomalé blednutie | Čas koherencie je dlhý v porovnaní so signálnym intervalom | Postupná zmena na úrovni odkazov |
| Rýchle blednutie | Čas koherencie je krátky v porovnaní so signálnym intervalom | Rýchla zmena a porucha súvisiaca s Dopplerovým javom |
Bežné štatistické modely úniku
- Rayleighov úbytok:bežne sa používa, keď nie je prítomná žiadna dominantná zložka v priamej viditeľnosti a prijímaný signál je tvorený mnohými rozptýlenými zložkami.
- Riciánske blednutie:zahŕňa dominantnú zložku spolu s rozptýlenými viaccestnými zložkami. Rician K-faktor vyjadruje pomer výkonu medzi dominantnou a difúznou zložkou.
- Nakagamiho blednutie:flexibilné empirické rozdelenie, ktoré môže prostredníctvom svojho tvarového parametra reprezentovať rozsah závažnosti úniku signálu.
- Weibullovo slabnutie:ďalšie prispôsobivé štatistické rozdelenie používané pre vybrané merané prostredia šírenia.
Výber modelu musí byť založený na skutočnom prostredí, frekvencii, mobilite, konfigurácii antény a údajoch z meraní. Moderné pracovné postupy v MATLABe používajú objekty ako napríkladcomm.RayleighChannelacomm.RicianChannelnamiesto zastaraných funkcií uvedených v predchádzajúcej verzii tohto článku.
Obrázok 3.Štatistické rozdelenia obálok poskytujú kompaktné modely pre merané správanie sa úniku.
Ako ovplyvňuje blednutie výkon RF systému
Úbytok signálu môže znížiť prijímaný výkon, znížiť pomer signálu k šumu, zvýšiť chybovosť a prerušiť rádiové spojenie. Frekvenčne selektívny úbytok signálu môže tiež skresliť širokopásmové vlnové priebehy, zatiaľ čo rýchla Dopplerova zmena môže sťažiť odhad kanála.
Medzi bežné metódy zmierňovania patria:
- dostatočná rezerva spoja a automatická regulácia zisku;
- časová, frekvenčná, priestorová alebo polarizačná diverzita;
- návrh vyrovnávania a viacnásobného nosného signálu;
- kódovanie kanálov, prekladanie a adaptívna modulácia;
- Spracovanie MIMO a riadenie lúča;
- starostlivé umiestnenie antény, výber diagramu a riadenie polarizácie.
Žiadna technika nedokáže eliminovať všetky mechanizmy úniku signálu. Správny prístup závisí od štatistík kanála, obsadenej šírky pásma, mobility, požiadaviek na pokrytie a prijateľnej pravdepodobnosti výpadku.
Obrázok 4.Namerané údaje by mali určiť, či je štatistické rozdelenie vhodné pre konkrétny kanál.
Výber antény pre testy sondovania kanálov a útlmu
Anténa sama o sebe nevytvára šíriaci kanál, ale silne ovplyvňuje, ktoré cesty a polarizácie sa vysielajú alebo prijímajú. Zisk, šírka lúča, vyžarovací diagram, čistota polarizácie, fázová stabilita a geometria montáže môžu ovplyvniť správanie meraného kanála.
Pre opakovateľné merania kanálov alebo úniku signálu zdokumentujte:
- celý frekvenčný rozsah a okamžitá šírka pásma merania;
- zisk antény a šírka lúča v závislosti od frekvencie;
- požiadavky na lineárnu, duálne lineárnu alebo kruhovú polarizáciu;
- výška, orientácia, rozostup antény a okolité štruktúry;
- RF konektor, strata kábla a kalibračná referenčná rovina;
- pohyb vysielača, prijímača a rozptyľovača;
- rozptyl oneskorenia, Dopplerov rozptyl a požadovaný dynamický rozsah.
Možnosti antény RF MISO
Spoločnosť RF MISO navrhuje a dodáva RF a mikrovlnné antény pre laboratórne, terénne a systémové integračné práce. V závislosti od požadovaného pokrytia a geometrie merania môžu inžinieri zvážiťširokopásmové trychtýrové anténypre smerové širokopásmové merania,logaritmicko-periodické anténypre široké frekvenčné pokrytie alebovšesmerové anténypre vybrané štúdie pokrytia a šírenia.
Skontrolujte aktuálny technický list modelu, frekvenčný rozsah, zisk, polarizáciu, PSV, konektor a mechanické rozmery. Pre výber špecifický pre aplikáciu sa podeľte s tímom RF MISO o informácie o testovacom pásme, šírke pásma, požadovanom vzore, polarizácii, montážnych obmedzeniach a prostredí merania.
Prediskutujte svoje požiadavky na meranie RF
RF MISO môže pomôcť identifikovať možnosti antén pre sondovanie kanálov, štúdie šírenia signálu, hodnotenie bezdrôtových systémov a súvisiace RF merania.
Referencie a ďalšie čítanie
Čas uverejnenia: 14. augusta 2023
