Belaidžio ryšio silpnėjimasyra priimamo signalo amplitudės, fazės arba galios kitimas, kurį sukelia sklidimo kelio pokyčiai. Jis gali sumažinti ryšio ribą, iškraipyti plačiajuosčius signalus ir apsunkinti radijo dažnių matavimų atkūrimą. Sistemoje esančio silpnėjimo tipo supratimas padeda inžinieriams pasirinkti tinkamas antenas, bandymo metodus ir slopinimo būdus.
Šiame vadove paaiškinami didelio ir mažo masto blukimas, plokšti ir dažnio selektyvūs kanalai, lėtas ir greitas blukimas bei dažniausiai naudojami statistiniai kanalų modeliai. Taip pat parodyta, kaip antenos raštas, poliarizacija ir bandymo geometrija veikia praktinius blukimo matavimus.
Kas yra belaidžio kanalo išblukimas?
Radijo signalas retai pasiekia imtuvą tik vienu idealiu keliu. Pastatai, reljefas, transporto priemonės, įranga ir kiti objektai gali blokuoti, atspindėti, difraktuoti arba išsklaidyti elektromagnetines bangas. Todėl to paties signalo kelios kopijos gali pasiekti skirtingus vėlavimus, amplitudes, fazes ir atvykimo kampus. Jų derinys vienoje vietoje ar dažniu gali būti konstruktyvus, o kitoje – destruktyvus.
Signalo slopinimas skiriasi nuo deterministinio laisvos erdvės signalo slopinimo. Signalo slopinimas apibūdina bendrą galios sumažėjimą didėjant atstumui ir dažniui, o signalo slopinimas apibūdina papildomą kitimą aplink tą vidurkį. Inžinieriai paprastai klasifikuoja signalo slopinimą pagal dvi nepriklausomas ašis: erdvinį mastą ir kanalo selektyvumą.
1 pav.Lėti ir greiti priimamo signalo lygio pokyčiai iliustruoja skirtingą signalo slopinimo laiką arba atstumą.
Kaip klasifikuojamas belaidis blukimas
Didelio masto išblukimasapibūdina laipsniškus pokyčius gana dideliais atstumais, daugiausia dėl kelio praradimo kitimo ir šešėlių.Nedidelio masto išblukimasapibūdina greitus pokyčius trumpais atstumais arba trumpais laiko intervalais dėl kelių kelių ir judėjimo.
Mažo masto blukimą pagal vėlinimo sklaidą galima klasifikuoti kaip plokščią arba selektyvų dažniui, o pagal Doplerio sklaidą – kaip lėtą arba greitą. Tai atskiros klasifikacijos: kanalas gali būti plokščias ir greitas, plokščias ir lėtas, selektyvus dažniui ir greitas arba selektyvus dažniui ir lėtas.
Didelio masto išblukimas: kelio praradimas ir šešėliavimas
Kelio praradimo tendencija
Signalo slopinimas yra vidutinis priimamos galios sumažėjimas priklausomai nuo sklidimo atstumo. Laisvoje erdvėje be kliūčių nuostoliai yra susiję su bangos ilgiu ir atstumu. Realioje aplinkoje atsiranda reljefo, trukdžių, atmosferos poveikio ir antenos aukščio priklausomybės, todėl praktiniuose ryšio biudžetuose paprastai naudojamas sklidimo modelis, atitinkantis diegimo scenarijų.
Šešėlių nykimas
Šešėlis atsiranda, kai dideli objektai iš dalies arba visiškai užstoja tiesioginį sklidimo kelią. Pastatai, kalvos, mašinos ir transporto priemonių kėbulai gali sukelti santykinai lėtus priimamo signalo lygio pokyčius, keičiantis siųstuvui, imtuvui ar aplinkai. Šešėlio išnykimas dažnai statistiškai atspindimas maždaug pagal vietinį vidutinį kelio slopinimą.
Mažo masto išblukimas: daugiakanalis ir judesys
Plokščias blukimas ir dažnio selektyvus blukimas
Kanalas yra maždaugplokščias išblukimaskai jo koherencijos juostos plotis yra platesnis nei užimtas signalo juostos plotis. Tuomet kanalas keičia signalo amplitudę ir fazę stipriai nekeisdamas savo spektro.
Kanalas tampadažnio selektyvuskai signalo pralaidumas yra didelis, palyginti su koherencijos pralaidumu. Skirtingi spektriniai komponentai patiria skirtingą stiprinimą ir fazę. Pagrindinė priežastis yra išsprendžiamas daugiakanalis vėlinimo sklaidos būdas, kuris gali sukelti tarpsimbolinius trukdžius skaitmeniniuose ryšiuose.
Lėtas blukimas ir greitas blukimas
Lėtas blukimasreiškia, kad kanalas per atitinkamą signalizacijos intervalą mažai keičiasi.Greitas blukimasreiškia, kad kanalas per tą intervalą reikšmingai pasikeičia. Santykinis siųstuvo, imtuvo ir aplinkinių sklaidytojų judėjimas sukelia Doplerio poslinkius ir sutrumpina kanalo koherencijos laiką.
| Klasifikacija | Pagrindinis palyginimas | Tipinis poveikis |
|---|---|---|
| Plokščias išblukimas | Signalo pralaidumas yra mažesnis nei koherencijos pralaidumas | Platus amplitudės ir fazės kitimas visame signale |
| Dažnio selektyvus | Signalo pralaidumas didesnis nei koherencijos pralaidumas | Spektrinis iškraipymas ir galimas tarpsimbolinis interferencija |
| Lėtas blukimas | Koherencijos laikas yra ilgas, palyginti su signalizacijos intervalu | Laipsniškas ryšio lygio kitimas |
| Greitas blukimas | Koherencijos laikas yra trumpas, palyginti su signalizacijos intervalu | Greitas kitimas ir su Doplerio sukelto sutrikimo |
Įprasti statistiniai blukimo modeliai
- Rayleigh blukimas:dažniausiai naudojamas, kai nėra vieno dominuojančio tiesioginio matomumo komponento ir priimtą signalą sudaro daug išsklaidytų komponentų.
- Ričo išblukimas:apima dominuojančią komponentę kartu su išsklaidytomis daugiakanalio sklidimo dedamosiomis. Riko K faktorius išreiškia galios santykį tarp dominuojančios ir išsklaidytos dedamosios.
- Nakagami išblukimas:lankstus empirinis skirstinys, kuris per savo formos parametrą gali atvaizduoti įvairius blukimo sunkumo laipsnius.
- Weibull blukimas:kitas pritaikomas statistinis pasiskirstymas, naudojamas pasirinktoms išmatuotoms sklidimo aplinkoms.
Modelio pasirinkimas turi būti pagrįstas faktine aplinka, dažniu, mobilumu, antenos konfigūracija ir matavimo duomenimis. Šiuolaikinės MATLAB darbo eigos naudoja tokius objektus kaipkomunikacijos Rayleigh kanalasirkomunikacijos.RicianChannelo ne pasenusias funkcijas, nurodytas ankstesnėje šio straipsnio versijoje.
3 pav.Statistiniai gaubtinės skirstiniai pateikia kompaktiškus modelius išmatuotam blukimo elgesiui.
Kaip blukimas veikia RF sistemos veikimą
Blukimas gali sumažinti priimamą galią, sumažinti signalo ir triukšmo santykį, padidinti klaidų dažnį ir nutraukti radijo ryšį. Dažnio selektyvus blukimas taip pat gali iškreipti plačiajuostes bangų formas, o greita Doplerio kaita gali apsunkinti kanalo įvertinimą.
Įprasti švelninimo metodai apima:
- pakankama ryšio riba ir automatinis stiprinimo valdymas;
- laiko, dažnio, erdvės arbapoliarizacijos įvairovė;
- išlyginimas ir daugiakanalio signalo formos projektavimas;
- kanalų kodavimas, įterpimas ir adaptyvioji moduliacija;
- MIMO apdorojimas ir spindulių valdymas;
- kruopštus antenos išdėstymas, šablono parinkimas ir poliarizacijos valdymas.
Nė vienas metodas nepašalina visų silpnėjimo mechanizmų. Teisingas metodas priklauso nuo kanalo statistikos, užimto pralaidumo, mobilumo, aprėpties reikalavimų ir priimtinos sutrikimo tikimybės.
4 pav.Išmatuoti duomenys turėtų nustatyti, ar statistinis pasiskirstymas tinka konkrečiam kanalui.
Antenos parinkimas kanalų zondavimo ir slopinimo bandymams
Antena pati savaime nesukuria sklidimo kanalo, tačiau ji daro didelę įtaką perduodamų ir priimamų signalų keliams ir poliarizacijoms. Stiprinimas, spindulio plotis, spinduliuotės modelis, poliarizacijos grynumas, fazės stabilumas ir tvirtinimo geometrija gali turėti įtakos išmatuotam kanalo elgesiui.
Pakartotinai atliekamiems kanalų arba blukimo matavimams dokumentuokite:
- visas dažnių diapazonas ir momentinis matavimo pralaidumas;
- antenos stiprinimas ir spindulio plotis pagal dažnį;
- linijinės, dvigubos linijinės arba apskritosios poliarizacijos reikalavimai;
- antenos aukštis, orientacija, atstumai tarp jų ir aplinkinės konstrukcijos;
- RF jungtis, kabelio nuostoliai ir kalibravimo atskaitos plokštuma;
- siųstuvo, imtuvo ir sklaidytuvo judėjimas;
- vėlavimo sklaida, Doplerio sklaida ir reikalingas dinaminis diapazonas.
RF MISO antenos parinktys
RF MISO projektuoja ir tiekia RF ir mikrobangų antenas laboratoriniams, lauko ir sistemų integravimo darbams. Priklausomai nuo reikiamos aprėpties ir matavimo geometrijos, inžinieriai gali apsvarstytiplačiajuosčio ryšio ragų antenoskryptiniams plačiajuosčiams matavimams,logaritminės periodinės antenosplačiam dažnių aprėpties lygiui arbaįvairiakryptės antenospasirinktiems aprėpties ir sklidimo tyrimams.
Peržiūrėkite dabartinio modelio duomenų lapą, kuriame pateikiami dažnių diapazonas, stiprinimo koeficientas, poliarizacija, VSWR, jungtis ir mechaniniai matmenys. Norėdami pasirinkti konkrečiai taikymo sričiai, pasidalykite bandymo juosta, pralaidumu, reikiamu modeliu, poliarizacija, montavimo apribojimais ir matavimo aplinka su RF MISO komanda.
Dažnai užduodami klausimai apie belaidžio ryšio slopinimą
Kas yra belaidžio ryšio blukimas?
Belaidžio ryšio signalo silpnėjimas – tai priimamo signalo amplitudės, fazės ar galios kitimas, kurį sukelia signalo sklidimas keliais maršrutais, šešėliavimas, judėjimas arba radijo aplinkos pokyčiai.
Kokie yra pagrindiniai išblukimo tipai?
Blukimas paprastai klasifikuojamas kaip didelio masto arba mažo masto. Mažo masto blukimas taip pat gali būti plokščias arba selektyvus dažniui, lėtas arba greitas, priklausomai nuo vėlinimo sklaidos ir Doplerio sklaidos.
Kas sukelia belaidžių kanalų signalo silpnėjimą?
Dažniausios priežastys yra kliūtys, atspindys, difrakcija, sklaida, kelių krypčių vėlavimas ir Doplerio poslinkiai, kuriuos sukelia siųstuvo, imtuvo ar aplinkinių objektų judėjimas.
Kaip antenos pasirinkimas veikia blukimo matavimus?
Antenos stiprinimo koeficientas, spindulio plotis, poliarizacija, tvirtinimas ir bandymo geometrija turi įtakos tam, kurie sklidimo keliai yra perduodami arba priimami, todėl šiuos veiksnius reikia kontroliuoti ir dokumentuoti.
Aptarkite savo RF matavimo reikalavimus
RF MISO gali padėti nustatyti antenų variantus kanalų zondavimui, sklidimo tyrimams, belaidžių sistemų vertinimui ir susijusiems RF matavimams.
Nuorodos ir papildoma literatūra
Įrašo laikas: 2023 m. rugpjūčio 14 d.
