Ova stranica opisuje osnove slabljenja i vrste slabljenja u bežičnoj komunikaciji. Vrste slabljenja podijeljene su na slabljenje velikih razmjera i slabljenje malih razmjera (širenje višestrukog kašnjenja i Dopplerovo širenje).
Ravno blijeđenje i blijeđenje odabirom frekvencije dio su višestrukog blijeđenja, dok su brzo i sporo blijeđenje dio Dopplerovog širenja blijeđenja. Ove vrste blijeđenja implementirane su prema Rayleighovoj, Ricianovoj, Nakagamijevoj i Weibullovoj distribuciji ili modelima.
Uvod:
Kao što znamo, bežični komunikacijski sustav sastoji se od odašiljača i prijemnika. Put od odašiljača do prijemnika nije gladak i preneseni signal može proći kroz različite vrste slabljenja, uključujući gubitak na putu, višestruko slabljenje itd. Slabljenje signala na putu ovisi o različitim čimbenicima. To su vrijeme, radiofrekvencija i put ili položaj odašiljača/prijemnika. Kanal između odašiljača i prijemnika može biti vremenski promjenjiv ili fiksan ovisno o tome jesu li odašiljač/prijemnik fiksni ili se kreću jedan u odnosu na drugi.
Što blijedi?
Vremenska varijacija snage primljenog signala zbog promjena u prijenosnom mediju ili putovima poznata je kao slabljenje. Slabljenje ovisi o raznim čimbenicima kao što je gore spomenuto. U fiksnom scenariju, slabljenje ovisi o atmosferskim uvjetima poput kiše, munja itd. U mobilnom scenariju, slabljenje ovisi o preprekama na putu koje se mijenjaju s obzirom na vrijeme. Te prepreke stvaraju složene učinke prijenosa 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 kanalom i položajem odašiljača/prijemnika, sljedeće su vrste slabljenja u bežičnom komunikacijskom sustavu.
➤Blijeđenje velikih razmjera: Uključuje gubitak puta i efekte sjenčenja.
➤Blijeđenje u malim razmjerima: Podijeljeno je u dvije glavne kategorije, i to širenje višestrukog kašnjenja i Dopplerovo širenje. Širenje višestrukog kašnjenja dalje se dijeli na ravno blijeđenje i frekvencijski selektivno blijeđenje. Dopplerovo širenje dijeli se na brzo blijeđenje i sporo blijeđenje.
➤Modeli blijeđenja: Gore navedeni tipovi blijeđenja implementirani su u raznim modelima ili distribucijama koje uključuju 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, a to su slabljenje velikih razmjera i slabljenje malih razmjera.
1.) Blijeđenje velikih razmjera
Veliko slabljenje signala događa se kada se prepreka pojavi između odašiljača i prijemnika. Ova vrsta interferencije uzrokuje značajno smanjenje jačine signala. To je zato što je EM val 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 = valna duljina
d = udaljenost između odašiljačke i prijemne antene
c = brzina svjetlosti, tj. 3 x 108
Iz jednadžbe se vidi da se odašiljani signal slabi s udaljenošću jer se širi preko sve većeg područja od odašiljača prema prijemniku.
1.b) Učinak sjenčenja
• Opaža se u bežičnoj komunikaciji. Zasjenjenje je odstupanje primljene snage EM signala od prosječne vrijednosti.
• To je rezultat prepreka na putu između odašiljača i prijemnika.
• Ovisi o geografskom položaju kao i o radiofrekvenciji EM (elektromagnetskih) valova.
2. Blijeđenje u malim razmjerima
Slabljenje signala na malom opsegu povezano je s brzim fluktuacijama jačine primljenog signala na vrlo kratkoj udaljenosti i u kratkom vremenskom razdoblju.
Na temeljuširenje višestrukog kašnjenjaPostoje dvije vrste slabljenja malog opsega, tj. ravno slabljenje i frekvencijski selektivno slabljenje. Ove vrste višestrukog slabljenja ovise o okruženju širenja.
2.a) Ravno blijeđenje
Bežični kanal se naziva kanalom s ravnim fadingom ako ima konstantno pojačanje i linearni fazni odziv preko propusnosti koja je veća od propusnosti odašiljanog signala.
Kod ove vrste slabljenja sve frekvencijske komponente primljenog signala fluktuiraju istovremeno u istim omjerima. Poznato je i kao neselektivno slabljenje.
• Signal BW << Kanal BW
• Razdoblje simbola >> Raspon kašnjenja
Učinak ravnog slabljenja vidi se kao smanjenje omjera signal-šum. Ovi kanali s ravnim slabljenjem poznati su kao kanali s promjenjivom amplitudom ili uskopojasni kanali.
2.b) Frekvencijsko selektivno slabljenje
Utječe na različite spektralne komponente radio signala s različitim amplitudama. Otuda i naziv selektivno slabljenje.
• Širina signala > Širina kanala
• Razdoblje simbola < Raspon kašnjenja
Na temeljuDopplerovo širenjePostoje dvije vrste blijeđenja, i to brzo blijeđenje i sporo blijeđenje. Ove vrste Dopplerovog širenja blijeđenja ovise o brzini mobitela, tj. brzini prijemnika u odnosu na odašiljač.
2.c) Brzo blijeđenje
Fenomen brzog slabljenja predstavljen je brzim fluktuacijama signala na malim područjima (tj. propusnosti). Kada signali stignu iz svih smjerova u ravnini, brzo slabljenje će se primijetiti za sve smjerove kretanja.
Brzo slabljenje se događa 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 frekvencijskom disperzijom ili vremenski selektivnim slabljenjem zbog Dopplerovog širenja. Brzo slabljenje rezultat je refleksija lokalnih objekata i kretanja objekata u odnosu na te objekte.
Kod brzog slabljenja, prijemni signal je zbroj brojnih signala koji se reflektiraju od različitih površina. Ovaj signal je zbroj ili razlika više signala koji mogu biti konstruktivni ili destruktivni na temelju relativnog faznog pomaka između njih. Fazni odnosi ovise o brzini kretanja, frekvenciji prijenosa i relativnim duljinama puta.
Brzo slabljenje iskrivljuje oblik impulsa osnovnog pojasa. Ovo izobličenje je linearno i stvaraISI(Intersenzibilna interferencija). Adaptivno izjednačavanje smanjuje ISI uklanjanjem linearnog izobličenja uzrokovanog kanalom.
2.d) Sporo blijeđenje
Sporo blijeđenje rezultat je sjenčenja zgradama, brdima, planinama i drugim objektima preko puta.
• Nisko Dopplerovo širenje
• Razdoblje simbola <
• Varijacija signala >> Varijacija kanala
Implementacija modela blijeđenja ili distribucija blijeđenja
Implementacije modela blijeđenja ili distribucija blijeđenja uključuju Rayleighovo blijeđenje, Ricianovo blijeđenje, Nakagamijevo blijeđenje i Weibullovo blijeđenje. Ove distribucije kanala ili modeli dizajnirani su za uključivanje blijeđenja u signal podataka osnovnog pojasa prema zahtjevima profila blijeđenja.
Rayleighovo blijeđenje
• U Rayleighovom modelu simuliraju se samo komponente koje nisu u liniji vidljivosti (NLOS) između odašiljača i prijemnika. Pretpostavlja se da ne postoji LOS put između odašiljača i prijemnika.
• MATLAB pruža funkciju "rayleighchan" za simulaciju Rayleighovog modela kanala.
• Snaga je eksponencijalno raspoređena.
• Faza je jednoliko raspoređena i neovisna o amplitudi. To je najčešće korištena vrsta slabljenja u bežičnoj komunikaciji.
Ricijansko blijeđenje
• U Ricianovom modelu, simuliraju se i komponente vidne linije (LOS) i komponente koje nisu komponente vidne linije (NLOS) između odašiljača i prijemnika.
• MATLAB pruža funkciju "ricianchan" za simulaciju modela rician kanala.
Nakagami blijedi
Nakagamijev kanal s blijeđenjem je statistički model koji se koristi za opisivanje bežičnih komunikacijskih kanala u kojima primljeni signal prolazi kroz višestruko blijeđenje. Predstavlja okruženja s umjerenim do jakim blijeđenjem, kao što su urbana ili prigradska područja. Sljedeća jednadžba može se koristiti za simulaciju Nakagamijevog modela kanala s blijeđenjem.
• U ovom slučaju označavamo h = r*ejΦa kut Φ je jednoliko raspoređen na [-π, π]
• Pretpostavlja se da su varijable r i Φ međusobno neovisne.
• Nakagamijev pdf je izražen kao gore.
• U Nakagami pdf-u, 2σ2= E{r2}, Γ(.) je Gama funkcija, a k >= (1/2) je broj blijeđenja (stupnjevi slobode povezani s brojem dodanih Gaussonovih slučajnih varijabli).
• Izvorno je razvijen empirijski na temelju mjerenja.
• Trenutačna prijemna snaga ima gama raspodjelu. • Za k = 1, Rayleigh = Nakagami
Weibullovo blijeđenje
Ovaj kanal je još jedan statistički model koji se koristi za opis bežičnog komunikacijskog kanala. Weibullov kanal s fedingom se obično koristi za predstavljanje okruženja s različitim vrstama uvjeta fedinga, uključujući i slabo i jako feding.
Gdje,
2σ2= E{r2}
• Weibullova distribucija predstavlja još jednu generalizaciju Rayleighove distribucije.
• Kada su X i Y idividualne Gaussove varijable s nultom srednjom vrijednošću, ovojnica od R = (X2+ Y2)1/2je Rayleighova distribuirana. • Međutim, omotač je definiran R = (X2+ Y2)1/2, a odgovarajući pdf (profil raspodjele snage) ima Weibullovu distribuciju.
• Sljedeća jednadžba može se koristiti za simulaciju Weibullovog modela blijeđenja.
Na ovoj stranici obradili smo razne teme o blijeđenju, kao što su što je kanal s blijeđenjem, njegove vrste, modeli blijeđenja, njihova primjena, funkcije i tako dalje. Informacije navedene na ovoj stranici mogu se koristiti za usporedbu i utvrđivanje razlike između blijeđenja malog i velikog opsega, razlike između ravnog blijeđenja i frekvencijski selektivnog blijeđenja, razlike između brzog i sporog blijeđenja, razlike između Rayleighovog blijeđenja i Ricianovog blijeđenja i tako dalje.
E-mail:info@rf-miso.com
Telefon: 0086-028-82695327
Web stranica: www.rf-miso.com
Vrijeme objave: 14. kolovoza 2023.
