Šiame puslapyje aprašomi belaidžio ryšio signalo slopinimo pagrindai ir tipai. Signalo slopinimo tipai skirstomi į didelio masto signalo slopinimą ir mažo masto signalo slopinimą (daugiakanalis vėlinimo sklaidos ir Doplerio sklaidos).
Plokščiasis blukimas ir dažnio parinkimo blukimas yra daugiakanalio blukimo dalis, o greitasis ir lėtasis blukimas yra Doplerio sklaidos blukimo dalis. Šie blukimo tipai įgyvendinami pagal Rayleigh, Rician, Nakagami ir Weibull skirstinius arba modelius.
Įvadas:
Kaip žinome, belaidžio ryšio sistemą sudaro siųstuvas ir imtuvas. Kelias nuo siųstuvo iki imtuvo nėra lygus, todėl perduodamas signalas gali patirti įvairių slopinimų, įskaitant signalo slopinimą keliais maršrutais, signalo slopinimą keliais maršrutais ir kt. Signalo slopinimas per signalą priklauso nuo įvairių veiksnių. Tai laikas, radijo dažnis ir siųstuvo/imtuvo kelias arba padėtis. Kanalas tarp siųstuvo ir imtuvo gali kinti laike arba būti fiksuotas, priklausomai nuo to, ar siųstuvas/imtuvas yra fiksuoti, ar juda vienas kito atžvilgiu.
Kas yra išblukimas?
Priimto signalo galios kitimas laike dėl perdavimo terpės ar kelių pokyčių vadinamas signalo slopinimu. Signalo slopinimas priklauso nuo įvairių veiksnių, kaip minėta aukščiau. Stacionariame signalo slopinimas priklauso nuo atmosferos sąlygų, tokių kaip krituliai, žaibai ir kt. Mobiliajame signalo slopinimas priklauso nuo kliūčių kelyje, kurios kinta laikui bėgant. Šios kliūtys sukuria sudėtingus perdavimo efektus perduodamam signalui.
1 paveiksle pavaizduota amplitudės ir atstumo diagrama lėto ir greito blukimo tipams, kuriuos aptarsime vėliau.
Išblukimo tipai
Atsižvelgiant į įvairius su kanalu susijusius sutrikimus ir siųstuvo / imtuvo padėtį, toliau pateikiami belaidžio ryšio sistemos slopinimo tipai.
➤Didelio masto išblukimas: apima kelio praradimo ir šešėliavimo efektus.
➤Mažo masto blukimas: Jis skirstomas į dvi pagrindines kategorijas: daugiakanalio vėlinimo sklaidą ir Doplerio sklaidą. Daugiakanalio vėlinimo sklaida toliau skirstoma į plokščią blukimą ir dažnio atrankinį blukimą. Doplerio sklaida skirstoma į greitą blukimą ir lėtą blukimą.
➤Blūšimo modeliai: Aukščiau minėti blukimo tipai įgyvendinami įvairiuose modeliuose arba paskirstymuose, įskaitant Rayleigh, Rician, Nakagami, Weibull ir kt.
Kaip žinome, signalų silpnėjimas atsiranda dėl atspindžių nuo žemės ir aplinkinių pastatų, taip pat dėl išsklaidytų signalų nuo medžių, žmonių ir bokštų, esančių didelėje erdvėje. Yra dviejų tipų silpnėjimas: didelio masto silpnėjimas ir mažo masto silpnėjimas.
1.) Didelio masto išblukimas
Didelio masto signalo silpnėjimas įvyksta, kai tarp siųstuvo ir imtuvo atsiranda kliūtis. Šio tipo trukdžiai žymiai sumažina signalo stiprumą. Taip yra todėl, kad kliūtis užgožia arba blokuoja elektromagnetinę bangą. Tai susiję su dideliais signalo svyravimais per atstumą.
1.a) Kelio praradimas
Laisvos erdvės kelio nuostolius galima išreikšti taip.
➤ Pt/Pr = {(4 * π * d)}2/ λ2} = (4*π*f*d)2/c2
Kur,
Pt = perdavimo galia
Pr = Priėmimo galia
λ = bangos ilgis
d = atstumas tarp siunčiančios ir priimančios antenos
c = šviesos greitis, t. y. 3 x 108
Iš lygties galima daryti išvadą, kad perduodamas signalas silpnėja per atstumą, nes signalas sklinda vis didesniame plote nuo siuntimo galo iki priėmimo galo.
1.b) Šešėlio efektas
• Tai stebima belaidžio ryšio srityje. Šešėlis – tai priimto elektromagnetinio signalo galios nukrypimas nuo vidutinės vertės.
• Tai yra kliūčių tarp siųstuvo ir imtuvo rezultatas.
• Tai priklauso nuo geografinės padėties ir EM (elektromagnetinių) bangų radijo dažnio.
2. Mažo masto išblukimas
Mažo masto blukimas susijęs su greitais priimamo signalo stiprumo svyravimais per labai trumpą atstumą ir trumpą laiką.
Remiantisdaugiakanalio uždelsimo sklaidaYra du nedidelio masto blukimo tipai: plokščias blukimas ir dažnio atrankinis blukimas. Šie daugiakanalio blukimo tipai priklauso nuo sklidimo aplinkos.
2.a) Plokščias išblukimas
Sakoma, kad belaidis kanalas yra plokščiai slopinamas, jei jo stiprinimas yra pastovus, o fazės atsakas – tiesinis, per pralaidumą, kuris yra didesnis nei perduodamo signalo pralaidumas.
Šio tipo blukimo metu visi priimamo signalo dažnio komponentai vienu metu svyruoja tomis pačiomis proporcijomis. Tai dar vadinama neselektyviu blukimu.
• Signalo BW << Kanalo BW
• Simbolio periodas >> Vėlavimo sklaida
Plokščiojo blukimo poveikis matomas kaip SNR sumažėjimas. Šie plokšti blukimo kanalai yra žinomi kaip amplitudės kintimo kanalai arba siaurajuosčiai kanalai.
2.b) Dažnio selektyvus blukimas
Jis veikia skirtingus radijo signalo spektrinius komponentus su skirtingomis amplitudėmis. Todėl šis reiškinys vadinamas selektyviu blukimu.
• Signalo BW > Kanalo BW
• Simbolio periodas < Vėlavimo sklaida
RemiantisDoplerio sklaidaYra du blukimo tipai: greitas blukimas ir lėtas blukimas. Šie Doplerio sklaidos blukimo tipai priklauso nuo mobiliojo ryšio greičio, t. y. imtuvo greičio siųstuvo atžvilgiu.
2.c) Greitas blukimas
Greito blukimo reiškinį apibūdina greiti signalo svyravimai mažuose plotuose (t. y. pralaidume). Kai signalai ateina iš visų plokštumos krypčių, greitas blukimas stebimas visomis judėjimo kryptimis.
Greitas blukimas įvyksta, kai kanalo impulsinis atsakas labai greitai keičiasi simbolio trukmės metu.
• Didelis Doplerio sklaidos koeficientas
• Simbolio periodas > Koherencijos laikas
• Signalo kitimas < Kanalo kitimas
Šie parametrai lemia dažnio dispersiją arba selektyvų laiko blukimą dėl Doplerio sklaidos. Greitas blukimas atsiranda dėl vietinių objektų atspindžių ir objektų judėjimo tų objektų atžvilgiu.
Esant greitam silpnėjimui, priimamas signalas yra daugelio signalų, atsispindinčių nuo įvairių paviršių, suma. Šis signalas yra kelių signalų suma arba skirtumas, kurie gali būti konstruktyvūs arba destruktyvūs, atsižvelgiant į santykinį fazės poslinkį tarp jų. Fazių santykiai priklauso nuo judėjimo greičio, perdavimo dažnio ir santykinio kelio ilgio.
Greitas blukimas iškreipia bazinės juostos impulso formą. Šis iškraipymas yra tiesinis ir sukuriaISI(Simbolių tarpusavio trukdžiai). Adaptyvus ekvalaizeris sumažina ISI pašalindamas kanalo sukeltus linijinius iškraipymus.
2.d) Lėtas blukimas
Lėtas blukimas atsiranda dėl pastatų, kalvų, kalnų ir kitų objektų, esančių ant kelio, šešėlių.
• Mažas Doplerio sklaidos lygis
• Simbolio periodas <
• Signalo kitimas >> Kanalo kitimas
Blėstančių modelių arba blėstančių pasiskirstymų įgyvendinimas
Blukimo modelių arba blukimo pasiskirstymų įgyvendinimai apima Rayleigh blukimą, Rician blukimą, Nakagami blukimą ir Weibull blukimą. Šie kanalų pasiskirstymai arba modeliai yra sukurti taip, kad atsižvelgtų į blukimą bazinio dažnio duomenų signale pagal blukimo profilio reikalavimus.
Rayleigh blukimas
• Rayleigh modelyje modeliuojami tik netiesioginio matomumo (NLOS) komponentai tarp siųstuvo ir imtuvo. Daroma prielaida, kad tarp siųstuvo ir imtuvo nėra tiesioginio matomumo kelio.
• MATLAB teikia „rayleighchan“ funkciją, skirtą Rayleigh kanalo modeliui imituoti.
• Galia pasiskirsto eksponentiškai.
• Fazė yra tolygiai paskirstyta ir nepriklauso nuo amplitudės. Tai dažniausiai naudojamas slopinimo tipas belaidžio ryšio srityje.
Ričo išblukimas
• Rician modelyje tarp siųstuvo ir imtuvo imituojami ir tiesioginio matomumo (LOS), ir netiesioginio matomumo (NLOS) komponentai.
• MATLAB teikia „ricianchan“ funkciją, skirtą Rician kanalo modeliui imituoti.
Nakagami išnykimas
Nakagami signalo slopinimo kanalas yra statistinis modelis, naudojamas apibūdinti belaidžio ryšio kanalus, kuriuose priimamas signalas patiria daugiakanalio slopinimą. Jis atspindi aplinką, kurioje yra vidutinis arba stiprus slopinimas, pavyzdžiui, miesto ar priemiesčio zonos. Ši lygtis gali būti naudojama Nakagami signalo slopinimo kanalo modeliui imituoti.
• Šiuo atveju žymime h = r*ejΦir kampas Φ yra tolygiai pasiskirstęs [-π, π]
• Kintamasis r ir Φ laikomi vienas nuo kito nepriklausomais.
• Nakagami pdf formatas pateikiamas taip, kaip nurodyta aukščiau.
• Nakagami pdf faile, 2σ2= E{r2}, Γ(.) yra gama funkcija, o k >= (1/2) yra išnykimo rodiklis (laisvės laipsniai, susiję su pridėtų Gauso atsitiktinių kintamųjų skaičiumi).
• Iš pradžių jis buvo sukurtas empiriškai, remiantis matavimais.
• Momentinė priėmimo galia yra gama pasiskirstymo. • Kai k = 1, Rayleigh = Nakagami
Weibull blukimas
Šis kanalas yra dar vienas statistinis modelis, naudojamas belaidžio ryšio kanalui apibūdinti. Weibull slopinimo kanalas dažniausiai naudojamas vaizduojant aplinkas, kuriose yra įvairių tipų slopinimo sąlygų, įskaitant silpną ir stiprų slopinimą.
Kur,
2σ2= E{r2}
• Veibulo skirstinys yra dar vienas Rayleigh skirstinio apibendrinimas.
• Kai X ir Y yra iidiniai nulinio vidurkio Gauso kintamieji, R gaubtinė = (X2+ Y2)1/2yra skirstomas į Relėjaus skirstinį. • Tačiau gaubtinė apibrėžiama R = (X2+ Y2)1/2, o atitinkamas pdf (energijos paskirstymo profilis) yra paskirstytas pagal Weibullą.
• Ši lygtis gali būti naudojama Weibull blukimo modeliui imituoti.
Šiame puslapyje aptarėme įvairias temas apie blukimą, pavyzdžiui, kas yra blukimo kanalas, jo tipai, blukimo modeliai, jų taikymas, funkcijos ir pan. Šiame puslapyje pateiktą informaciją galima naudoti norint palyginti ir nustatyti skirtumus tarp mažo ir didelio masto blukimo, skirtumų tarp plokščio blukimo ir dažnio atrankinio blukimo, skirtumų tarp greito ir lėto blukimo, skirtumų tarp Rayleigh blukimo ir Rician blukimo ir pan.
E-mail:info@rf-miso.com
Telefonas: 0086-028-82695327
Svetainė: www.rf-miso.com
Įrašo laikas: 2023 m. rugpjūčio 14 d.
