Traadita kanali hääbumineon levikutee muutuste põhjustatud vastuvõetud signaali amplituudi, faasi või võimsuse muutus. See võib vähendada lingi varu, moonutada lairiba signaale ja muuta raadiosageduslike mõõtmiste taasesitamise keeruliseks. Süsteemis esineva hääbumise tüübi mõistmine aitab inseneridel valida sobivaid antenne, testimismeetodeid ja leevendamistehnikaid.
See juhend selgitab laiaulatuslikku ja väikesemahulist hääbumist, lamedaid ja sagedusselektiivseid kanaleid, aeglast ja kiiret hääbumist ning kõige levinumaid statistilisi kanalimudeleid. Samuti näitab see, kuidas antenni muster, polarisatsioon ja testgeomeetria mõjutavad praktilisi hääbumise mõõtmisi.
Mis on traadita kanali hääbumine?
Raadiosignaal jõuab vastuvõtjani harva ainult ühte ideaalset teed pidi. Hooned, maastik, sõidukid, seadmed ja muud objektid võivad elektromagnetlaineid blokeerida, peegeldada, difraktsiooni teha või hajutada. Seega võib sama signaali mitu koopiat saabuda erinevate viivituste, amplituudide, faaside ja saabumisnurkadega. Nende kombinatsioon võib olla ühes kohas või sagedusel konstruktiivne ja teises destruktiivne.
Hääbumine erineb deterministlikust vaba ruumi signaali kadumisest. Signaali kadu kirjeldab üldist võimsuse vähenemist kauguse ja sageduse suurenemisena, samas kui hääbumine kirjeldab täiendavat kõikumist selle keskmise ümber. Insenerid klassifitseerivad hääbumist tavaliselt kahel sõltumatul teljel: ruumiline skaala ja kanali selektiivsus.
Joonis 1.Vastuvõetud signaali taseme aeglased ja kiired muutused illustreerivad erinevaid hääbumise aja- või kauguse skaalasid.
Kuidas traadita hääbumist liigitatakse
Ulatuslik pleekiminekirjeldab järkjärgulisi muutusi suhteliselt pikkade vahemaade tagant, mis tulenevad peamiselt raja kadumise varieerumisest ja varjutamisest.Väikese ulatusega pleekiminekirjeldab kiireid muutusi lühikeste vahemaade või lühikeste ajavahemike jooksul mitme teekonna ja liikumise tõttu.
Väikesemahulist hääbumist saab seejärel viivituslevi järgi liigitada tasaseks või sagedusselektiivseks ning Doppleri leviku järgi aeglaseks või kiireks. Need on eraldi klassifikatsioonid: kanal võib olla tasane ja kiire, tasane ja aeglane, sagedusselektiivne ja kiire või sagedusselektiivne ja aeglane.
Ulatuslik hääbumine: raja kadu ja varjutamine
Teekonna kaotuse trend
Levikaod on vastuvõetava võimsuse keskmine vähenemine levikauguse suhtes. Takistusteta vabas ruumis on kadu seotud lainepikkuse ja kaugusega. Reaalses keskkonnas lisanduvad maastiku, segaduse, atmosfääri mõjud ja antenni kõrguse sõltuvused, seega kasutatakse praktilistes lingieelarvetes tavaliselt kasutuselevõtu stsenaariumile vastavat levimudelit.
Varjude hääbumine
Varjutus tekib siis, kui suured objektid blokeerivad osaliselt või täielikult otsest leviteed. Hooned, künkad, masinad ja sõidukikered võivad tekitada vastuvõtutasemes suhteliselt aeglaseid muutusi, kui saatja, vastuvõtja või ümbritsev keskkond muutub. Varjude hääbumist kajastab statistiliselt sageli lokaalne keskmine levikadu.
Väikesemahuline hääbumine: mitmetee ja liikumine
Lame hääbumine vs. sagedusselektiivne hääbumine
Kanal on umbeslame tuhmuminekui selle koherentsusribalaius on laiem kui hõivatud signaali ribalaius. Seejärel muudab kanal signaali amplituudi ja faasi ilma oma spektrit oluliselt muutmata.
Kanalist saabsagedusselektiivnekui signaali ribalaius on koherentsusribalaiusega võrreldes suur. Erinevatel spektraalkomponentidel on erinev võimendus ja faas. Selle algpõhjuseks on lahendatav mitmeteelise viivituse levik, mis võib digitaalühendustes tekitada sümbolitevahelist interferentsi.
Aeglane hääbumine vs kiire hääbumine
Aeglane hääbuminetähendab, et kanal muutub vastava signaalimisintervalli jooksul vähe.Kiire hääbuminetähendab, et kanal muutub selle intervalli jooksul märkimisväärselt. Saatja, vastuvõtja ja ümbritsevate hajutajate suhteline liikumine tekitab Doppleri nihkeid ja lühendab kanali koherentsusaega.
| Klassifikatsioon | Peamiste võrdluste | Tüüpiline efekt |
|---|---|---|
| Lame tuhmumine | Signaali ribalaius on väiksem kui koherentsusribalaius | Lai amplituudi ja faasi varieeruvus kogu signaali ulatuses |
| Sagedusselektiivne | Signaali ribalaius on suurem kui koherentsusribalaius | Spektraalne moonutus ja võimalik sümbolitevaheline interferents |
| Aeglane hääbumine | Koherentsiaeg on signaalimisintervalli suhtes pikk | Järkjärguline lingitaseme variatsioon |
| Kiire hääbumine | Koherentsiaeg on signaalimisintervalli suhtes lühike | Kiire varieeruvus ja Doppleriga seotud häired |
Levinud statistilised hääbumismudelid
- Rayleighi hääbumine:kasutatakse tavaliselt siis, kui puudub üks domineeriv vaatevälja komponent ja vastuvõetud signaal koosneb paljudest hajutatud komponentidest.
- Riciani hääbumine:sisaldab domineerivat komponenti koos hajutatud mitmetee komponentidega. Riciani K-tegur väljendab domineeriva ja hajutatud komponendi võimsussuhet.
- Nakagami hääbumine:paindlik empiiriline jaotus, mis oma kujuparameetri kaudu suudab esindada hääbumise raskusastmete vahemikku.
- Weibulli hääbumine:teine kohandatav statistiline jaotus, mida kasutatakse valitud mõõdetud levimiskeskkondade jaoks.
Mudeli valik peab põhinema tegelikul keskkonnal, sagedusel, liikuvusel, antenni konfiguratsioonil ja mõõtmisandmetel. Kaasaegsed MATLABi töövood kasutavad selliseid objekte naguside.RayleighChanneljacomm.RicianChannelmitte selle artikli eelmises versioonis viidatud vananenud funktsioonide asemel.
Joonis 3.Statistilised ümbrikjaotused pakuvad mõõdetud hääbumiskäitumise kompaktseid mudeleid.
Kuidas hääbumine mõjutab raadiosagedussüsteemi jõudlust
Sumbumine võib vähendada vastuvõetavat võimsust, alandada signaali-müra suhet, suurendada veamäära ja katkestada raadiolingi. Sagedusselektiivne sumbumine võib moonutada ka lairiba lainekujusid, samas kui kiire Doppleri kõikumine võib kanali hindamist raskendada.
Levinud leevendusmeetodid hõlmavad järgmist:
- piisav lingi varu ja automaatne võimenduse reguleerimine;
- aja, sageduse, ruumi või polarisatsiooni mitmekesisus;
- ekvalaiseri ja mitmekandjalise lainekuju disain;
- kanalite kodeerimine, põimimine ja adaptiivne modulatsioon;
- MIMO töötlemine ja kiire juhtimine;
- antenni hoolikas paigutus, mustri valik ja polarisatsiooni kontroll.
Ükski tehnika ei kõrvalda kõiki hääbumismehhanisme. Õige lähenemisviis sõltub kanali statistikast, hõivatud ribalaiusest, mobiilsusest, levialade nõuetest ja vastuvõetavast katkestuste tõenäosusest.
Joonis 4.Mõõdetud andmed peaksid kindlaks tegema, kas statistiline jaotus sobib konkreetse kanali jaoks.
Antenni valik kanalite sondeerimiseks ja hääbumise testideks
Antenn ise ei loo levikanalit, kuid see mõjutab oluliselt seda, milliseid teid ja polarisatsioone edastatakse või vastu võetakse. Võimendus, kiire laius, kiirgusmuster, polarisatsiooni puhtus, faasi stabiilsus ja kinnitusgeomeetria võivad kõik mõjutada mõõdetud kanali käitumist.
Korduvate kanalite või hääbumise mõõtmiste puhul dokumenteerige:
- kogu sagedusvahemik ja hetkeline mõõteribalaius;
- antenni võimendus ja kiire laius sageduse suhtes;
- lineaarse, kahekordse lineaarse või ringpolarisatsiooni nõuded;
- antenni kõrgus, suund, vahekaugus ja ümbritsevad konstruktsioonid;
- RF-pistik, kaabli kadu ja kalibreerimise võrdlustasand;
- saatja, vastuvõtja ja hajutaja liikumine;
- viiteaja levik, Doppleri levik ja vajalik dünaamiline ulatus.
RF MISO antenni valikud
RF MISO projekteerib ja tarnib raadiosagedus- ja mikrolaineantenne labori-, väli- ja süsteemiintegratsioonitöödeks. Sõltuvalt vajalikust levialast ja mõõtmisgeomeetriast võivad insenerid kaaludalairiba sarvantennidsuunatud lairiba mõõtmiste jaoks,log-perioodilised antennidlaia sagedusala katvuse tagamiseks võiümmasuunalised antennidvalitud katvuse ja leviku uuringute jaoks.
Vaadake üle praeguse mudeli andmeleht, et saada teavet sagedusvahemiku, võimenduse, polarisatsiooni, VSWR-i, pistiku ja mehaaniliste mõõtmete kohta. Rakenduspõhise valiku tegemiseks jagage RF MISO meeskonnaga testriba, ribalaiust, vajalikku mustrit, polarisatsiooni, paigalduspiiranguid ja mõõtmiskeskkonda.
Arutage oma raadiosagedusliku mõõtmise vajadust
RF MISO aitab tuvastada antennivalikuid kanalite sondeerimiseks, leviku uuringuteks, traadita süsteemide hindamiseks ja seotud raadiosagedusmõõtmisteks.
Avastage antennide testimise võimalusi|Võtke ühendust RF MISO-ga
Viited ja lisalugemine
Postituse aeg: 14. august 2023
