See leht kirjeldab traadita side hääbumise põhitõdesid ja tüüpe. Hääbumise tüübid jagunevad laiaulatuslikuks hääbumiseks ja väikesemahuliseks hääbumiseks (mitmeteelise viivituse levik ja Doppleri levik).
Tasane hääbumine ja sageduse valikuline hääbumine on osa mitmetee hääbumisest, samas kui kiire ja aeglane hääbumine on osa Doppleri hajumise hääbumisest. Neid hääbumise tüüpe rakendatakse Rayleighi, Riciani, Nakagami ja Weibulli jaotuste või mudelite abil.
Sissejuhatus:
Nagu me teame, koosneb traadita sidesüsteem saatjast ja vastuvõtjast. Tee saatjast vastuvõtjani ei ole sujuv ja edastatud signaal võib läbida mitmesuguseid sumbumisi, sealhulgas levikadusid, mitmetee sumbumist jne. Signaali sumbumine teel sõltub erinevatest teguritest. Nendeks on aeg, raadiosagedus ja saatja/vastuvõtja tee või asukoht. Saatja ja vastuvõtja vaheline kanal võib olla ajas muutuv või fikseeritud, olenevalt sellest, kas saatja/vastuvõtja on teineteise suhtes fikseeritud või liiguvad.
Mis on hääbumine?
Vastuvõetud signaali võimsuse ajaline varieerumine edastuskeskkonna või -teede muutuste tõttu on tuntud kui hääbumine. Hääbumine sõltub mitmest eespool mainitud tegurist. Statsionaarses stsenaariumis sõltub hääbumine atmosfääritingimustest, nagu sademed, välk jne. Mobiilses stsenaariumis sõltub hääbumine teel olevatest takistustest, mis ajas muutuvad. Need takistused loovad edastatavale signaalile keerulisi edastusefekte.
Joonis 1 kujutab amplituudi ja kauguse diagrammi aeglase ja kiire hääbumise tüüpide jaoks, mida arutame hiljem.
Pleevumise tüübid
Traadita sidesüsteemis esineva hääbumise tüübid on järgmised, arvestades erinevaid kanaliga seotud häireid ja saatja/vastuvõtja asukohta.
➤Suuremahuline hääbumine: See hõlmab raja kadu ja varjutamise efekte.
➤Väikese ulatusega hääbumine: see jaguneb kahte põhikategooriasse: mitmetee viitehajumine ja Doppleri levik. Mitmetee viitehajumine jaguneb edasi tasaseks hääbumiseks ja sagedusselektiivseks hääbumiseks. Doppleri levik jaguneb kiireks hääbumiseks ja aeglaseks hääbumiseks.
➤Hääbumismudelid: Ülaltoodud hääbumistüüpe rakendatakse erinevates mudelites või jaotustes, sealhulgas Rayleigh, Rician, Nakagami, Weibull jne.
Nagu me teame, tekivad signaalide hääbumised maapinnalt ja ümbritsevatelt hoonetelt peegelduste, aga ka laiaulatuslikult puudelt, inimestelt ja tornidelt hajutatud signaalide tõttu. Hääbumist on kahte tüüpi: ulatuslik hääbumine ja väikesemahuline hääbumine.
1.) Ulatuslik hääbumine
Ulatuslik hääbumine tekib siis, kui saatja ja vastuvõtja vahele satub takistus. Selline interferents põhjustab signaali tugevuse märkimisväärset vähenemist. See on tingitud asjaolust, et takistus varjutab või blokeerib elektromagnetlaine. See on seotud signaali suure kõikumisega erinevatel vahemaadel.
1.a) Teekonna kadu
Vaba ruumi teekadu saab väljendada järgmiselt.
➤ Pt/Pr = {(4 * π * d)}2/ λ2} = (4*π*f*d)2/c2
Kus
Pt = edastusvõimsus
Pr = Vastuvõtuvõimsus
λ = lainepikkus
d = saatva ja vastuvõtva antenni vaheline kaugus
c = valguse kiirus, st 3 x 108
Võrrandist järeldub, et edastatud signaal nõrgeneb kauguse suurenedes, kuna signaal levib üha suuremale alale saatja otsast vastuvõtu otsa suunas.
1.b) Varjutav efekt
• Seda täheldatakse traadita side puhul. Varjutus on vastuvõetud elektromagnetsignaali võimsuse kõrvalekalle keskmisest väärtusest.
• See on saatja ja vastuvõtja vahelisel teel olevate takistuste tagajärg.
• See sõltub geograafilisest asukohast ja elektromagnetlainete (EM) raadiosagedusest.
2. Väikese ulatusega pleekimine
Väikesemahuline hääbumine on seotud vastuvõetud signaali tugevuse kiirete kõikumistega väga lühikese vahemaa ja lühikese aja jooksul.
Põhinebmitmeteelise viivituse levikVäikese ulatusega hääbumist on kahte tüüpi: tasane hääbumine ja sagedusselektiivne hääbumine. Need mitmeteelise hääbumise tüübid sõltuvad levikeskkonnast.
2.a) Lameda hääbumise
Traadita kanalit nimetatakse tasaseks hääbumiseks, kui sellel on püsiv võimendus ja lineaarne faasikarakteristik ribalaiusel, mis on suurem kui edastatava signaali ribalaius.
Seda tüüpi hääbumise korral kõikuvad kõik vastuvõetud signaali sageduskomponendid samaaegselt samades proportsioonides. Seda tuntakse ka mitteselektiivse hääbumisena.
• Signaali BW << Kanali BW
• Sümboliperiood >> Viivituslevi
Tasase hääbumise mõju avaldub signaali-müra suhte vähenemisena. Neid tasaseid hääbumise kanaleid tuntakse amplituudimuutusega kanalite või kitsaribaliste kanalitena.
2.b) Sagedusselektiivne hääbumine
See mõjutab raadiosignaali erinevaid spektraalkomponente erineva amplituudiga. Sellest ka nimetus selektiivne hääbumine.
• Signaali BW > Kanali BW
• Sümboli periood < Viivitusvahemik
PõhinebDoppleri levikHääbumist on kahte tüüpi: kiire ja aeglane hääbumine. Need Doppleri hajumise hääbumise tüübid sõltuvad mobiili kiirusest, st vastuvõtja kiirusest saatja suhtes.
2.c) Kiire hääbumine
Kiire hääbumise nähtust esindab signaali kiire kõikumine väikestel aladel (st ribalaiuses). Kui signaalid saabuvad tasapinna kõikidest suundadest, täheldatakse kiiret hääbumist kõigis liikumissuundades.
Kiire hääbumine toimub siis, kui kanali impulssreaktsioon muutub sümboli kestuse jooksul väga kiiresti.
• Suur Doppleri levik
• Sümboliperiood > Koherentsuse aeg
• Signaali variatsioon < Kanali variatsioon
Need parameetrid põhjustavad Doppleri hajumise tõttu sagedusdispersiooni või ajaliselt selektiivset hääbumist. Kiire hääbumine on tingitud lokaalsete objektide peegeldustest ja objektide liikumisest nende objektide suhtes.
Kiire hääbumise korral on vastuvõtusignaal arvukate signaalide summa, mis peegelduvad erinevatelt pindadelt. See signaal on mitme signaali summa või erinevus, mis võib olla konstruktiivne või destruktiivne, olenevalt nendevahelisest suhtelisest faasinihkest. Faaside seosed sõltuvad liikumiskiirusest, edastussagedusest ja suhtelisest teepikkusest.
Kiire hääbumine moonutab põhiriba impulsi kuju. See moonutus on lineaarne ja tekitabISI(Sümbolitevaheline interferents). Adaptiivne ekvalaiser vähendab ISI-d, eemaldades kanali poolt esile kutsutud lineaarse moonutuse.
2.d) Aeglane hääbumine
Aeglane hääbumine on tingitud hoonete, küngaste, mägede ja muude rajal olevate objektide varjutamisest.
• Madal Doppleri levik
• Sümboliperiood <
• Signaali varieerumine >> Kanali varieerumine
Hääbuvate mudelite või hääbuvate jaotuste rakendamine
Hääbumismudelite või hääbumisjaotuste implementatsioonide hulka kuuluvad Rayleighi hääbumine, Riciani hääbumine, Nakagami hääbumine ja Weibulli hääbumine. Need kanalijaotused või mudelid on loodud nii, et need arvestaksid hääbumisprofiili nõuete kohaselt põhiriba andmesignaali hääbumist.
Rayleighi hääbumine
• Rayleighi mudelis simuleeritakse saatja ja vastuvõtja vahel ainult NLOS-komponente (mitte-joonelise vaateväljaga). Eeldatakse, et saatja ja vastuvõtja vahel puudub LOS-rada.
• MATLAB pakub Rayleigh' kanali mudeli simuleerimiseks funktsiooni "rayleighchan".
• Võimsus on eksponentsiaalselt jaotatud.
• Faas on ühtlaselt jaotunud ja amplituudist sõltumatu. See on traadita side puhul enimkasutatav hääbumise tüüp.
Riciani hääbumine
• Rici mudelis simuleeritakse saatja ja vastuvõtja vahel nii otsenähtavust (LOS) kui ka mitte-otsenähtavust (NLOS).
• MATLAB pakub Rician kanali mudeli simuleerimiseks funktsiooni "ricianchan".
Nakagami hääbumine
Nakagami hääbumiskanal on statistiline mudel, mida kasutatakse traadita sidekanalite kirjeldamiseks, kus vastuvõetud signaal läbib mitmetee hääbumist. See esindab mõõduka kuni tugeva hääbumisega keskkondi, näiteks linna- või äärelinnapiirkondi. Nakagami hääbumiskanali mudeli simuleerimiseks saab kasutada järgmist võrrandit.
• Sel juhul tähistame h = r*ejΦja nurk Φ on ühtlaselt jaotatud pinnal [-π, π]
• Muutujaid r ja Φ eeldatakse olevat teineteisest sõltumatud.
• Nakagami pdf-fail on väljendatud ülaltoodud viisil.
• Nakagami pdf-failis, 2σ2= E{r2}, Γ(.) on gammafunktsioon ja k >= (1/2) on hääbumisnäitaja (vabadusastmed, mis on seotud lisatud Gaussi juhuslike muutujate arvuga).
• Algselt töötati see välja empiiriliselt mõõtmiste põhjal.
• Hetkeline vastuvõtuvõimsus on gammajaotusega. • Kui k = 1, siis Rayleigh = Nakagami
Weibulli hääbumine
See kanal on veel üks statistiline mudel, mida kasutatakse traadita sidekanali kirjeldamiseks. Weibulli hääbumiskanalit kasutatakse tavaliselt keskkondade kujutamiseks, kus esinevad erinevat tüüpi hääbumistingimused, sealhulgas nii nõrk kui ka tugev hääbumine.
Kus
2σ2= E{r2}
• Weibulli jaotus on Rayleighi jaotuse järjekordne üldistus.
• Kui X ja Y on iidsed nullkeskmised Gaussi muutujad, siis R mähisjoon = (X2+ Y2)1/2on Rayleigh' jaotusega. • Kuid ümbrik on defineeritud R = (X2+ Y2)1/2ja vastav pdf (võimsusjaotuse profiil) on Weibulli jaotusega.
• Weibulli hääbumise mudeli simuleerimiseks saab kasutada järgmist võrrandit.
Sellel lehel oleme käsitlenud mitmesuguseid hääbumisega seotud teemasid, näiteks mis on hääbumiskanal, selle tüübid, hääbumismudelid, nende rakendused, funktsioonid jne. Sellel lehel esitatud teavet saab kasutada väikese ja suure hääbumise, lameda ja sagedusselektiivse hääbumise, kiire ja aeglase hääbumise, Rayleigh' ja Riciani hääbumise erinevuste võrdlemiseks ja tuletamiseks.
E-mail:info@rf-miso.com
Telefon: 0086-028-82695327
Veebisait: www.rf-miso.com
Postituse aeg: 14. august 2023
