Slabljenje bežičnog kanalaje varijacija amplitude, faze ili snage primljenog signala uzrokovana promjenama u putu širenja. Može smanjiti marginu veze, iskriviti širokopojasne signale i otežati reprodukciju RF mjerenja. Razumijevanje vrste slabljenja prisutnog u sustavu pomaže inženjerima u odabiru odgovarajućih antena, metoda ispitivanja i tehnika ublažavanja.
Ovaj vodič objašnjava blijeđenje signala velikih i malih razmjera, ravne i frekvencijski selektivne kanale, sporo i brzo blijeđenje signala te najčešće statističke modele kanala. Također pokazuje kako dijagram antene, polarizacija i geometrija ispitivanja utječu na praktična mjerenja blijeđenja signala.
Što je slabljenje bežičnog kanala?
Radio signal rijetko dolazi do prijemnika samo jednim idealnim putem. Zgrade, teren, vozila, oprema i drugi objekti mogu blokirati, reflektirati, difraktirati ili raspršiti 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 se razlikuje od determinističkog gubitka puta u slobodnom prostoru. Gubitak puta opisuje opće smanjenje snage kako se udaljenost i frekvencija povećavaju, dok slabljenje opisuje dodatne varijacije oko tog prosjeka. Inženjeri obično klasificiraju slabljenje na dvije neovisne osi: prostornoj skali i selektivnosti kanala.
Slika 1.Spore i brze varijacije u razini primljenog signala ilustriraju različita vremena slabljenja ili skale udaljenosti.
Kako se klasificira bežično slabljenje
Veliko blijeđenjeopisuje postupne promjene na relativno velikim udaljenostima, uglavnom zbog varijacija gubitka puta i sjenčenja.Blijeđenje malog opsegaopisuje brze promjene na kratkim udaljenostima ili kratkim vremenskim intervalima zbog višestrukih putova i gibanja.
Slabljenje malog opsega može se 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 blijeđenje: Gubitak puta i sjenčenje
Trend gubitka puta
Gubitak na putu je prosječno smanjenje primljene snage s udaljenošću širenja. U neometanom slobodnom prostoru, gubitak je povezan s valnom duljinom i udaljenošću. Stvarna okruženja dodaju ovisnosti o terenu, neredu, atmosferskim utjecajima i visini antene, pa praktični proračuni veza obično koriste model širenja koji odgovara scenariju implementacije.
Blijeđenje sjene
Zasjenjenje se javlja kada veliki objekti djelomično ili potpuno blokiraju izravni put širenja signala. Zgrade, brda, strojevi i karoserije vozila mogu proizvesti relativno spore promjene u razini prijema kako se mijenjaju odašiljač, prijemnik ili okolno okruženje. Slabljenje sjene često se statistički prikazuje oko lokalnog srednjeg gubitka puta.
Blijeđenje malog opsega: višestruki put i kretanje
Ravno blijeđenje u odnosu na frekvencijski selektivno blijeđenje
Kanal je otprilikeravno blijeđenjekada je njegova koherentna propusnost šira od zauzete propusnosti signala. Kanal tada mijenja amplitudu i fazu signala bez snažnog preoblikovanja spektra.
Kanal postajefrekvencijski selektivankada je propusnost signala velika u usporedbi s propusnošću koherencije. Različite spektralne komponente imaju različito pojačanje i fazu. Temeljni uzrok je razrješivo širenje višestrukog kašnjenja, što može stvoriti intersimbolsku interferenciju u digitalnim vezama.
Sporo blijeđenje u odnosu na brzo blijeđenje
Sporo blijeđenjeznači da se kanal malo mijenja tijekom relevantnog signalnog intervala.Brzo blijeđenjeznači da se kanal značajno mijenja tijekom tog intervala. Relativno kretanje između odašiljača, prijemnika i okolnih raspršivača proizvodi Dopplerove pomake i skraćuje vrijeme koherencije kanala.
| Klasifikacija | Ključna usporedba | Tipičan učinak |
|---|---|---|
| Ravno blijeđenje | Širina pojasa signala je manja od širine pojasa koherencije | Široka varijacija amplitude i faze u cijelom signalu |
| Frekvencijski selektivan | Širina signala je veća od širine koherencije | Spektralno izobličenje i moguća intersimbolska interferencija |
| Sporo blijeđenje | Vrijeme koherencije je dugo u odnosu na interval signalizacije | Postupna varijacija na razini veze |
| Brzo blijeđenje | Vrijeme koherencije je kratko u odnosu na interval signalizacije | Brze varijacije i oštećenje povezano s Dopplerom |
Uobičajeni statistički modeli blijeđenja
- Rayleighovo blijeđenje:obično se koristi kada nije prisutna niti jedna dominantna komponenta u vidnoj liniji, a primljeni signal tvori mnogo raspršenih komponenti.
- Riciansko blijeđenje:uključuje dominantnu komponentu zajedno s raspršenim višestrukim putnim komponentama. Rician K-faktor izražava omjer snage između dominantne i difuzne komponente.
- Nakagamijevo blijeđenje:fleksibilna empirijska distribucija koja može predstavljati raspon stupnjeva slabljenja putem svog parametra oblika.
- Weibullovo blijeđenje:druga prilagodljiva statistička distribucija koja se koristi za odabrana izmjerena okruženja širenja.
Odabir modela mora se temeljiti na stvarnom okruženju, frekvenciji, mobilnosti, konfiguraciji antene i podacima mjerenja. Moderni MATLAB tijekovi rada koriste objekte kao što sucomm.RayleighChannelicomm.RicianChannela ne zastarjele funkcije na koje se upućuje u prethodnoj verziji ovog članka.
Slika 3.Statističke distribucije ovojnice pružaju kompaktne modele za izmjereno ponašanje slabljenja.
Kako slabljenje utječe na performanse RF sustava
Slabljenje signala može smanjiti prijemnu snagu, sniziti omjer signala i šuma, povećati stopu pogrešaka i prekinuti radio vezu. Frekvencijski selektivno slabljenje signala također može iskriviti širokopojasne valne oblike, dok brza Dopplerova varijacija može otežati procjenu kanala.
Uobičajene metode ublažavanja uključuju:
- odgovarajuća margina veze i automatska kontrola pojačanja;
- vremenska, frekvencijska, prostorna ili polarizacijska raznolikost;
- izjednačavanje i dizajn višenosnog valnog signala;
- kodiranje kanala, ispreplitanje i adaptivna modulacija;
- MIMO obrada i upravljanje snopom;
- pažljivo postavljanje antene, odabir dijagrama i kontrola polarizacije.
Nijedna tehnika ne eliminira svaki mehanizam slabljenja. Ispravan pristup ovisi o statistici kanala, zauzetoj propusnosti, mobilnosti, zahtjevima pokrivenosti i prihvatljivoj vjerojatnosti prekida.
Slika 4.Izmjereni podaci trebali bi utvrditi je li statistička distribucija prikladna za određeni kanal.
Odabir antene za ispitivanje sondiranja kanala i slabljenja
Antena sama ne stvara propagacijski kanal, ali snažno utječe na to koje se putanje i polarizacije prenose ili primaju. Pojačanje, širina snopa, dijagram zračenja, čistoća polarizacije, fazna stabilnost i geometrija montaže mogu utjecati na ponašanje izmjerenog kanala.
Za ponovljiva mjerenja kanala ili slabljenja, dokumentirajte:
- puni frekvencijski raspon i trenutna mjerna širina pojasa;
- 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 kabela i referentna ravnina kalibracije;
- gibanje odašiljača, prijemnika i raspršivača;
- širenje kašnjenja, Dopplerovo širenje i potreban dinamički raspon.
Opcije RF MISO antene
RF MISO projektira i isporučuje RF i mikrovalne antene za laboratorijske, terenske i sistemske integracije. Ovisno o potrebnoj pokrivenosti i geometriji mjerenja, inženjeri mogu razmotritiširokopojasne rogovne anteneza usmjerena širokopojasna mjerenja,logaritamsko-periodične anteneza široku frekvencijsku pokrivenost ilisvesmjerne anteneza odabrane studije pokrivenosti i propagacije.
Pregledajte trenutni podatkovni list modela za frekvencijski raspon, pojačanje, polarizaciju, VSWR, konektor i mehaničke dimenzije. Za odabir specifičan za primjenu, podijelite s RF MISO timom podatke o ispitnom opsegu, propusnosti, potrebnom uzorku, polarizaciji, ograničenjima montaže i okruženju mjerenja.
Razgovarajte o svojim zahtjevima za mjerenje RF-a
RF MISO može pomoći u identificiranju opcija antene za sondiranje kanala, studije propagacije, evaluaciju bežičnih sustava i srodna RF mjerenja.
Istražite mogućnosti testiranja antena|Kontaktirajte RF MISO
Literatura i daljnje čitanje
Vrijeme objave: 14. kolovoza 2023.
